本金屬鑄造簡(jiǎn)介簡(jiǎn)要介紹了鑄造過程和歷史，并概述了當(dāng)今常用的鑄造技術(shù)。本文的目的是使新的制造商更好地了解金屬鑄造的工作原理以及鑄造產(chǎn)品生產(chǎn)中涉及的步驟。到文章結(jié)尾，讀者應(yīng)該對(duì)金屬鑄造所帶來的機(jī)會(huì)有清晰的認(rèn)識(shí)，并對(duì)金屬鑄造作為現(xiàn)代制造方法的潛力有深刻的認(rèn)識(shí)。

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什么是金屬鑄造？

字金屬鑄造指形成從熔融金屬產(chǎn)品或部件，使用任何類型的模具來管理其最終形狀的過程。甲金屬鑄造，在另一方面，是一種產(chǎn)品或部件從金屬鑄造過程中產(chǎn)生。在本文中以及我們網(wǎng)站上的其他地方，我們交替使用“ 鑄件 ”一詞，作為金屬鑄造過程的代名詞，或者作為金屬鑄件的對(duì)象。

鑄造的一般步驟

1.創(chuàng)建主模式和corebox。金屬鑄造的第一步是創(chuàng)建一個(gè)形狀與所需產(chǎn)品相似的物體，稱為圖案。圖案是用于生產(chǎn)模具的工具，并且必須略大于最終產(chǎn)品，以解決凝固過程中的收縮。在金屬鑄造中，通常通過CNC加工來制造圖案。類似地，芯：，如在步驟2中所概述的，使用的是其他類型的工具創(chuàng)建coreboxes。利用可重復(fù)使用鑄模的鑄造方法（例如永久鑄模）通常不需要模型或型芯箱。在這種情況下，工具制造商可以直接生產(chǎn)模具和型芯。

2.創(chuàng)建模具和型芯。為了成功生產(chǎn)鑄件，制造商必須首先創(chuàng)建一個(gè)模腔，以容納并形成熔融金屬。在許多情況下，他們也必須產(chǎn)生一個(gè)核心的模具內(nèi)配合，形成最終的部件內(nèi)部空腔。模具和型芯可以重復(fù)使用，例如壓鑄或永久模制，也可以是一次性使用，例如濕砂鑄造或殼模鑄造。

3.熔化合金。接下來，制造商必須熔化金屬。經(jīng)常使用的金屬是一種合金，或元件，它們一起提供最佳的機(jī)械性能的混合物。熔化過程各不相同：熔化的最簡(jiǎn)單形式是將合金放入熔點(diǎn)較高的容器中，然后通過燃燒器或明火加熱。更多現(xiàn)代的熔化方法（例如感應(yīng)熔化）依靠合金的物理特性來熔化它們并使它們更有效地達(dá)到鑄造溫度。

4.將熔融金屬倒入模具中。一旦制造商熔化了合金，他們必須將熔融金屬倒入型腔中。通常，這是通過鋼包系統(tǒng)完成的，該系統(tǒng)支持澆注過程，并允許操作員手動(dòng)或自動(dòng)控制澆注速度。不正確的澆注技術(shù)會(huì)導(dǎo)致缺陷，因?yàn)闅怏w會(huì)滯留在模具內(nèi)部，從而導(dǎo)致鑄件中出現(xiàn)孔洞。

5.使金屬固化。澆注后，制造商必須為金屬在模具中凝固創(chuàng)造最佳條件。同樣，制造商必須考慮熔融金屬冷卻時(shí)的收縮率，以及在澆鑄過程中釋放在模具內(nèi)部累積的氣體。

6.從模具中取出鑄件。當(dāng)金屬充分冷卻并固化后，制造商必須從模具中取出鑄件。在采用一次性模具的方法中，操作員只需將模具從鑄件上拆下來即可。對(duì)于可重復(fù)使用的模具，通常使用特殊的涂層來防止粘連，并且必須在模具中設(shè)計(jì)允許去除鑄件的特性（例如頂針）。

7.完成鑄造。大多數(shù)鑄件必須經(jīng)過精加工，例如清潔（從零件上清除多余的材料）；澆口移除（從零件上移除澆注通道）；熱處理（在受控環(huán)境中加熱和冷卻鑄件以增強(qiáng)物理性能）和質(zhì)量控制檢查。許多產(chǎn)品還通過CNC加工過程以提高尺寸精度和美學(xué)價(jià)值。

鑄造歷史

今天，我們對(duì)鑄造的起源了解很多，都是基于考古發(fā)現(xiàn)。幸運(yùn)的是，鑄件的耐用性意味著許多鑄件都可以存活數(shù)千年。

早期的鑄件通常是藝術(shù)雕像，工具和武器，而鑄造中使用的第一種金屬是銅和錫，或由兩種金屬制成的合金，稱為青銅。亞洲和歐洲大陸上的文明嘗試了其他材料，并繼續(xù)使用鑄造數(shù)千年。隨著工藝的改進(jìn)和技術(shù)的精確記錄，鑄造產(chǎn)品的范圍也在擴(kuò)大。在中世紀(jì)，歐洲鑄造廠主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)教堂的鐘聲。

右圖是格洛斯特燭臺(tái)， 這是  一種精制的失蠟（投資）鑄件，在公元1104年至1113年之間為英格蘭的格洛斯特大教堂生產(chǎn)。

在20世紀(jì)，部分由福特汽車的流水生產(chǎn)技術(shù)主導(dǎo)的汽車制造業(yè)增加了對(duì)鑄件的需求，并導(dǎo)致了工藝上的進(jìn)一步突破。鋼是發(fā)明的，到20世紀(jì)中葉，不銹鋼已廣泛用于鑄造。第一次世界大戰(zhàn)和第二次世界大戰(zhàn)都在美國(guó)，歐洲和日本測(cè)試了鑄造的極限。像精密鑄造這樣的舊工藝也得到了進(jìn)一步改進(jìn)，以更快地生產(chǎn)出更好的鑄件。20世紀(jì)還開發(fā)了壓鑄和殼模鑄造等新工藝。

鑄造工藝

以下鑄造過程代表了鑄造廠軍火庫中一些最常見，用途最廣泛的技術(shù)。有些方法的歷史可以追溯到數(shù)千年前，而有些方法的歷史還不到一個(gè)世紀(jì)，而每種方法對(duì)于某些類型的產(chǎn)品來說都是理想的鑄造方法。在這里，我們提供每個(gè)過程的簡(jiǎn)要概述。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)單擊每個(gè)部分中提供的鏈接。

熔模鑄造

熔模鑄造是工業(yè)上仍在使用的最古老的金屬鑄造技術(shù)，是一種巧妙的工藝，涉及在耐火材料中覆蓋形狀像最終產(chǎn)品的蠟?zāi)?，然后融化蠟并用熔融金屬代替?/span>

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格林沙鑄造

噴砂鑄造是一種通用的金屬鑄造技術(shù)，具有較低的加工成本，其中將潮濕的黏土砂壓實(shí)在模型周圍，以形成模具。所得的模具可用于鑄造幾乎任何合金，并且用于形成模具的大部分砂料均可回收和再循環(huán)。

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殼模鑄造

殼模鑄造也被稱為殼模鑄造或殼模鑄造，是由德國(guó)工程師于20世紀(jì)中葉發(fā)明的，后來被美國(guó)和德國(guó)的制造商完善。該方法包括在圖案上涂上一層樹脂涂層的砂粒，這些砂粒通過加熱彼此結(jié)合。殼模鑄造提供了很高的精度和出色的可重復(fù)性。

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永久鑄模

顧名思義，永久鑄模使用的是可重復(fù)使用的鑄模，而不是砂鑄中使用的一次性鑄模。工具的生產(chǎn)可能會(huì)很復(fù)雜，并且合金會(huì)因熔化溫度而受到一定的限制，但是大批量生產(chǎn)可以降低零件成本。永久鑄模零件具有極高的重復(fù)性，表面光潔度和精度。

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飛機(jī)鑄件

砂型鑄造的另一種形式是氣固鑄造（也稱為無烘烤鑄造），它利用在室溫下凝固的化學(xué)結(jié)合砂。由于模具凝固所需的時(shí)間，該工藝比坯砂鑄造或殼模成型更耗時(shí)，但是模具價(jià)格便宜，并且可以通過氣鑄鑄造獲得出色的尺寸精度和表面光潔度。

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壓鑄件

壓鑄是另一種利用可重復(fù)使用模具的鑄造方法。與永久鑄模相反，壓鑄采用高壓注射快速而完全地填充型腔。壓鑄可以提供出色的鑄造參數(shù)，但是啟動(dòng)成本通常將其使用限于大批量生產(chǎn)。

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金屬鑄造：具有古老根源的現(xiàn)代制造工藝

如今，金屬鑄造業(yè)是一個(gè)價(jià)值330億美元的產(chǎn)業(yè)，僅在美國(guó)就占了近20萬個(gè)工作崗位。從建筑設(shè)備到醫(yī)療設(shè)備，耐用產(chǎn)品中有90％用于鑄件。根據(jù)美國(guó)鑄造學(xué)會(huì)的說法，“大多數(shù)人離鑄件很少超過10英尺。” 新技術(shù)和改進(jìn)工藝使金屬鑄件比以往更好，更復(fù)雜，這意味著鑄造廠能夠擴(kuò)展到新市場(chǎng)，從而進(jìn)一步提高了金屬鑄造行業(yè)的普及率。

鑄造工廠定期與美國(guó)政府和大學(xué)合作，以確保鑄造行業(yè)受益于尖端研究。與美國(guó)能源部的這種合作之一已經(jīng)成功地開發(fā)了更輕的鑄件，需要較少后加工的鑄件以及使用了更多合金的鑄件。

相對(duì)較新的技術(shù)（例如3D打印）可以與金屬鑄造一起使用，以比以前更快地創(chuàng)建原型，圖案甚至模具。倡導(dǎo)組織正在努力使這種技術(shù)以及其他可以幫助推動(dòng)整個(gè)鑄造行業(yè)的技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。美國(guó)鋼鐵創(chuàng)始人協(xié)會(huì)（SFSA）目前正在開發(fā)一種可以由成員鑄造廠研究和采用的機(jī)器人單元。他們的目標(biāo)是改善整個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化程度，從而有可能重新安排更多的鑄造工作。

同時(shí)，在推廣方面，美國(guó)鑄造協(xié)會(huì)（AFS）實(shí)施了各種計(jì)劃，旨在對(duì)公眾和美國(guó)立法者進(jìn)行金屬鑄造的潛力教育。從與全國(guó)制造商協(xié)會(huì)（National Association of Manufacturers）的合作以促進(jìn)制造日到每年的政府事務(wù)宣傳，AFS都將培養(yǎng)下一代鑄造專業(yè)人士作為優(yōu)先事項(xiàng)。

經(jīng)過漫長(zhǎng)的創(chuàng)新歷史，金屬鑄造仍處于制造技術(shù)的最前沿。盡管基本過程與最初的鑄造者所使用的過程相同，但鑄造已經(jīng)發(fā)展到了不起眼的起源，可以滿足現(xiàn)代消費(fèi)者的需求。