鑄造是人類控制比擬早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700～前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期，工藝上已到達相當高的程度。
   　     
 一、鑄造的定義和分類

鑄造的定義：是將液體金屬澆鑄到與零件外形相順應的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，取得具有一定外形、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型辦法。

常見的鑄造辦法有砂型鑄造和精細鑄造，細致的分類辦法如下表所示。

砂鑄造：砂型鑄造——在砂型中消費鑄件的鑄造辦法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造辦法取得。由于砂型鑄造所用的外型資料價廉易得，鑄型制造煩瑣，對鑄件的單件消費、成批消費和大量消費均能順應，長期以來，不斷是鑄造消費中的根本工藝

精細鑄造：精細鑄造是用精細的外型辦法取得準確鑄件工藝的總稱。它的產品精細、復雜、接近于零件最后外形，可不加工或很少加工就直接運用，是一種近凈構成形的先進工藝。

二、常用的鑄造辦法及其優缺陷

1. 普通砂型鑄造

制造砂型的根本原資料是鑄造砂和型砂粘結劑。最常用的鑄造砂是硅質砂，硅砂的高溫性能不能滿足運用請求時則運用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。應用最廣的型砂粘結劑是粘土，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或磷酸鹽和各種合成樹脂作型砂粘結劑。砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結劑及其樹立強度的方式不同分為粘土濕砂型、粘土干砂型和化學硬化砂型3種。

砂型鑄造用的是最盛行和最簡單類型的鑄件已延用幾個世紀.砂型鑄造是用來制造大型部件，如灰鑄鐵，球墨鑄鐵,不銹鋼和其它類型鋼材等工序的砂型鑄造。其中主要步驟包括繪畫，模具，制芯，外型，凝結及澆注，清潔等。

工藝參數的選擇

加工余量：所謂加工余量，就是鑄件上需求切削加工的外表，應預先留出一定的加工余量，其大小取決于鑄造合金的品種、外型辦法、鑄件大小及加工面在鑄型中的位置等諸多要素。

起模斜度：為了使容貌便于從鑄型中取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度稱為起模斜度。

 

鑄造圓角：為了避免鑄件在壁的銜接和拐角處產生應力和裂紋，避免鑄型的尖角損壞和產生砂眼，在設計鑄件時，鑄件壁的銜接和拐角局部應設計成圓角。

 

型芯頭：為了保證型芯在鑄型中的定位、固定和排氣，容貌和型芯都要設計出型芯頭。

 

收縮余量：由于鑄件在澆注后的冷卻收縮，制造容貌時要加上這局部收縮尺寸。

 

優點：

• 粘土的資源豐厚、價錢廉價。運用過的粘土濕砂經恰當的砂處置后，絕大局部均可回收再用；

• 制造鑄型的周期短、工效高；

• 混好的型砂可運用的時間長；

• 順應性很廣。小件、大件，簡單件、復雜件，單件、大批量都可采用；

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缺陷及局限性：

• 由于每個砂質鑄型只能澆注一次，取得鑄件后鑄型即損壞，必需重新外型，所以砂型鑄造的消費效率較低；

• 鑄型的剛度不高，鑄件的尺寸精度較差；

• 鑄件易于產生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。

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2. 熔模鑄造

用蠟料做容貌時，熔模鑄造又稱"失蠟鑄造"。熔模鑄造通常是指在易熔資料制成容貌，在容貌外表包覆若干層耐火資料制成型殼，再將容貌凝結排出型殼，從而取得無分型面的鑄型，經高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造計劃。由于容貌普遍采用蠟質資料來制造，故常將熔模鑄造稱為“失蠟鑄造”。

可用熔模鑄造法消費的合金品種有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精細合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。

優點：

• 尺寸精度較高。普通可達CT4-6（砂型鑄造為CT10~13，壓鑄為CT5~7）；

• 能夠進步金屬資料的應用率。熔模鑄造能顯著減少產品的成形外表和配合外表的加工量，儉省加工臺時和刃具資料的耗費；

   

• 能最大限度地進步毛坯與零件之間的類似水平，為零件的構造設計帶來很大便當。鑄造外形復雜的鑄件熔模鑄造能鑄出外形非常復雜的鑄件，也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件，還能夠鑄造組合的、整體的鑄件；

• 不受合金資料的限制。熔模鑄造法能夠鑄造碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵、銅合金和鋁合金鑄件，還能夠鑄造高溫合金、鎂合金、鈦合金以及貴金屬等資料的鑄件。關于難以鍛造、焊接和切削加工的合金資料，特別適合于用精鑄辦法鑄造；

• 消費靈敏性高、順應性強熔模鑄造既適用于大批量消費，也適用小批量消費以至單件消費。

缺陷及局限性：

鑄件尺寸不能太大工藝過程復雜鑄件冷卻速度慢。熔模鑄造在一切毛坯成形辦法中，工藝最復雜，鑄件本錢也很高，但是假如產品選擇得當，零件設計合理，昂揚的鑄形成本由于減少切削加工、裝配和節約金屬資料等方面而得到補償，則熔模鑄造具有良好的經濟性。

 

3. 壓鑄

壓鑄工藝原理是應用高壓將金屬液高速壓入一精細金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而構成鑄件。

冷、熱室壓鑄是壓鑄工藝的兩種根本方式。冷室壓鑄中金屬液由手工或自動澆注安裝澆入壓室內，然后壓射沖頭行進，將金屬液壓入型腔。在熱室壓鑄工藝中，壓室垂直于坩堝內，金屬液經過壓室上的進料口自動流入壓室。壓射沖頭向下運動，推進金屬液經過鵝頸管進入型腔。金屬液凝固后，壓鑄模具翻開，取出鑄件，完成一個壓鑄循環。

優點：

• 產質量量好。鑄件尺寸精度高，普通相當于6~7級，以至可達4級；外表光亮度好，普通相當于5~8級；強度和硬度較高，強度普通比砂型鑄造進步25~30%，但延伸率 降低約70%；尺寸穩定，互換性好；可壓鑄薄壁復雜的鑄件；

• 消費效率高。機器消費率高，例如國產JⅢ3型臥式冷空壓鑄機均勻八小時可壓鑄600～700次，小型熱室壓鑄機均勻每八小時可壓鑄3000~7000次；壓鑄型壽命長，一付壓鑄型，壓鑄鐘合金，壽命可達幾十萬次，以至上百萬次；易完成機械化和自動化；

• 經濟效果優秀。由于壓鑄件尺寸準確，表泛光亮等優點。普通不再停止機械加工而直接運用，或加工量很小，所以既進步了金屬應用率，又減少了大量的加工設備和工時；鑄件價錢便易；能夠采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬資料。既儉省裝配工時又儉省金屬。

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缺陷及局限性：

• 壓鑄時由于液態金屬充填型腔速度高，流態不穩定，故采用普通壓鑄法，鑄件易產生氣孔，不能停止熱處置；

• 對內凹復雜的鑄件，壓鑄較為艱難；

• 高熔點合金（如銅，黑色金屬），壓鑄型壽命較低；

• 不宜小批量消費，其主要緣由是壓鑄型制形成本高，壓鑄機消費效率高，小批量消費不經濟。

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4. 金屬型鑄造

 

又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以取得鑄件的一種鑄造辦法。鑄型是用金屬制成，能夠重復運用屢次（幾百次到幾千次），又叫永世型鑄造。

 

金屬型的構造

 

普通的，金屬型用鑄鐵和鑄鋼制成。鑄件的內腔既可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的構造有多種，如程度分型、重直分型及復合分型。其中垂直分型便于開設內澆口和取出鑄件；程度分型多用來消費薄壁輪狀鑄件；復合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結而成，下半型為固定不動的程度底板，主要應用于較復雜鑄件的鑄造。

 

金屬型鑄外型的工藝特性：金屬型的導熱速度快和無讓步性，使鑄件易產生澆缺乏、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外，金屬型重復禁受灼熱金屬液的沖刷，會降低運用壽命，為此應采用以下輔助工藝措施。

 

預熱金屬型：澆注前預熱金屬型，可減緩鑄型的冷卻才能，有利于金屬液的充型及鑄鐵的石墨化過程。消費鑄鐵件，金屬型預熱至250～350℃；消費有色金屬件預熱至100～250℃。

 

刷涂料：為維護金屬型和便當排氣，通常在金屬型外表噴刷耐火涂料層，以免金屬型直承受金屬液沖蝕和熱作用。由于調整涂料層厚度能夠改動鑄件各局部的冷卻速度，并有利于金屬型中的氣體排出。澆注不同的合金，應噴刷不同的涂料。如鑄造鋁合金件，應噴刷由氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料；對灰鑄鐵件則應采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃膠和水組成的涂料。

 

澆注：金屬型的導熱性強，因而采用金屬鑄型時，合金的澆注溫度應比采用砂型高出20～30℃。普通的，鋁合金為680℃～740℃；鑄鐵為1300℃～1370℃；錫青銅為1100～1150℃。薄壁件取上限，厚壁件取下限。鑄鐵件的壁厚不小于15mm，以防白口組織。

 

開型：開型愈晚，鑄件在金屬型內收縮量愈大，取出采用艱難，而且鑄件易產生大的內應力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700～950℃，開型時間為澆注后10～60秒。

 

優點：

與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優點：

• 復用性好，可“一型多鑄”，儉省了外型資料和外型工時。

• 由于金屬型對鑄件的冷卻才能強，使鑄件的組織致密、機械性能高。

• 鑄件的尺寸精度高，公差等級為IT12～IT14；外表粗糙度較低，Ra為6.3m。

• 金屬型鑄造不用砂或用砂少，改善了勞動條件。
  

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