小议铸造方法

刘淑清

摘要：铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展，铸造技术的发展也很迅速，特别是19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多新的铸造方法，如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等，在20世纪下半叶得到完善和实用化。由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高，铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展。现就此方法进行简要分析

关键词：铸造方法；种类；选用原则

1铸造方法的种类

铸造方法的种类很多最常用的是砂型铸造，在全部铸件产量中，60%～70％的铸件是用砂型生产的，而且其中70％左右是用粘土砂型生产的。而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等。其次是特种铸造方法，如：金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造等。下面对湿砂造型、精密砂型、消失模铸造分别叙述如下。

1.1湿砂造型法

湿砂造型法适用于大部分金属材质、大批量生产的造型法中，粘土湿砂造型是最经济的造型法。现在的粘土湿砂造型机具有优良的性能，能制造出要求严格、允许误差很小的湿砂型。再加上准确控制效率高的供砂装置，使粘土湿砂型在铁基合金和非铁合金的造型中保持最重要的地位。

在湿砂造型中，垂直分型与水平分型两种加以比较，对于大批量生产中、小型灰铁件或球铁件的铸造厂，重直分型造型占优势，因其设备费用比较便宜、可以高速造型、所需人员少、紧实度的偏差小等优点。但采用垂直分型工艺，在浇口方案与冒口形态上，以及在用复杂的芯子、过滤片、冷铁、套管、舂入芯等方面都受到限制。在制造有色合金铸件方面，已设计了适合这类合金铸件的大批量生产各种特性垂直分型造型法，现正在推广。水平分型湿砂型铸造法，对于中、小批量铸造厂，还是有利的造型法之一，无论是上型、下型方式，或双面模板方式，对复杂铸件的生产都有适应性。可在一个循环期内更换模样，短时间运行、长时间运行都可以有效的进行生产。湿砂造型法的选择，需考虑以下各点：（1）要有能造型出硬度均一的高质量铸型的造型设备。（2）可以迅速更换模板。（3）下芯、铸型的装卸机械化。

为使造型度均一，采用了多种技术。有几种自动双面模板机采用了射砂和压实法，此时，为了取得均一的铸型密度，射砂的方向要与板垂直的方向。还有一种上型、下型造型机，为使铸型密度均一，还采了微振击和压实。另外，为向模样填砂时有强的冲击力，也有用高压缩气体的。

1.2精密砂型

这种造型法的要点是用冷芯盒法的化学粘结铸型。这是铝合金缸体和缸盖铸件铸造工艺的复活。其理由是这种方法，可将缸套铸在缸体中，还有能使用实现方向性凝固的冷铁的优点。

这种方法是在1970年代出现的用于铸造近净形铸件和用湿砂铸造对需要增加芯子的形状复杂的铸件。现在，铸造形状复杂尺寸的准确的铸件时，标准的办法是用冷芯盒造型法。而且，与砂型铸造相比适用于更多的合金。冷芯盒工艺造型机是制芯机的重大的变型。有的造型机上型、下型同时造型，有的造型机可制出两面型腔的铸型叠型铸造，第三种变型是利用二组造型机，一组是上型，一组造下型。

冷芯盒造型机有几种射砂技术。大部分造型机是用低压大风量射砂，每个循环后都可以使射砂。有二、三个机械厂不是使砂子流态化，而是用挤出方式，用低气量高压射砂，有的机械厂认为，用挤出方式，制造复杂的铸型时，砂子也容易流动。这二种技术，最好用自己的模样进行试用比较，选出最好的方冷芯盒造型法，可以制造尺寸非常准确的复杂铸型，但模费用和型砂粘结剂、催化剂的成本比湿砂型用的砂和粘结剂的价格要高，冷芯盒造型法的造型速度低。

1.3消失模铸型

近年来，随着各种精确成形技术的开发及应用，精确成形过程的模拟仿真逐渐成为技术研究的热点。干砂消失模铸造工艺是20世纪80年代末开始投入工业应用，并逐步得以发展完善的铸造新技术。由于其诸多优点，被认为是一项很有发展前景的近净形加工技术和清洁生产技术.与普通的空腔铸造相比，影响消失模铸造充型过程的因素较多也更复杂，铸造缺陷大多产生在充型过程中。铸件在大量生产之前往往需要通过浇注实验来确定其铸造工艺，造成许多经济上和时间上的损失。因此，消失模铸造充型过程模拟仿真的工程意义尤为重要。消失模铸造由于设备和原料改进而有所发展，采用的比率在不断扩大。多方向的充填工作点，充填砂（后续砂）即时充填等新技术、使铸件质量，造型速度提高而成本降低。

消失模铸造的优点：发泡模可没有斜度或钭度很小，有时还可用钭度使复杂形状可以造型，设计上有自由度。此外，可使铸件重量减轻，减少甚至不需机械加工，不用芯子也可铸造等。设备上的革新，组成的部件、涂料、充填介质等新的开发、使铸件质量和生产效率提高，从而使市场日益扩大。

2铸造方法的选用原则

2.1优先采用砂型铸造

主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤，而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。

一般来讲，对于中、大型铸件，铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产，可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件，但成本较高。当然，砂型铸造生产的铸件精度、表面光洁度、材质的密度和金相组织、机械性能等方面往往较差，所以当铸件的这些性能要求更高时，应该采用其它铸造方法，例如熔模铸造、压铸、低压铸造等等。

2.2铸造方法应和生产批量相适应

大量生产的工厂应创造条件采用技术先进的造型、造芯方法。老式的震击式或震压式造型机生产线生产率不够高，工人劳动强度大，噪声大，不适应大量生产的要求，应逐步加以改造。对于小型铸件，可以采用水平分型或垂直分型的无箱高压造型机生产线、实型造型生产效率又高，占地面积也少；对于中件可选用各种有箱高压造型机生产线、气冲造型线，以适应快速、高精度造型生产线的要求，造芯方法可选用：冷芯盒、热芯盒、壳芯等高效制芯方法。中等批量的大型铸件可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯。单件小批生产的重型铸件，手工造型仍是重要的方法，手工造型能适应各种复杂的要求比较灵活，不要求很多工艺装备。可以应用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、树脂自硬砂型及水泥砂型等；对于单件生产的重型铸件，采用地坑造型法成本低，投产快。批量生产或长期生产的定型产品采用多箱造型、劈箱造型法比较适宜，虽然模具、砂箱等开始投资高，但可从节约造型工时、提高产品质量方面得到补偿。

低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法，因设备和模具的价格昂贵，所以只适合批量生产。

2.3造型方法应适合工厂条件

例如同样是生产大型机床床身等铸件，一般采用组芯造型法，不制作模样和砂箱，在地坑中组芯；而另外的工厂则采用砂箱造型法，制作模样。不同的企业生产条件（包括设备、场地、员工素质等）、生产习惯、所积累的经验各不一样，应该根据这些条件考虑适合做什么产品和不适合做什么产品。

2.4要兼顾铸件的精度要求和成本

3结论

各种铸造方法所获得的铸件精度不同，初投资和生产率也不一致，最终的经济效益也有差异。因此，要做到多、快、好、省，就应当兼顾到各个方面。应对所选用的铸造方法进行初步的成本估算，以确定经济效益高又能保证铸件要求的铸造方法。