金属铸造：定义、类型、金属、优缺点

“Casting 已准备好以实惠的价格设计具有卓越优势的零件。它因其严格的强化和经济可行性而受到广泛关注。”

铸造工艺在各种制造行业中都能高效地处理复杂的金属结构。它易于使用，为工程师在大批量生产中提供便利。模具的效率和可加工性会影响最终产品的设计。微小的缺陷可以忽略不计。 铸造缺陷 模具中的缺陷会降低制造零件的质量。

因此，在使用数控加工生产的模具时，有更大的机会达到完美。不同材料的兼容性和设计的灵活性重塑了整体铸造工艺。

这个综合性博客包含有关铸造制造工艺、铸造类型以及金属铸造模具中使用的铸造材料的关键信息。此外，还要考虑选择技术以及优点和缺点。

 

什么是选角？概述

铸造是一种基本的制造工艺。在其操作中，将熔融金属倒入模腔中，然后模腔硬化，并在凝固后形成所需的产品。工具和模具在铸造制造过程中起着核心作用。铸造用途多种多样 压铸材料 包括铝、铁、铜、锌、铬和镁。此外，它还有助于在一个单元中生产多种产品。

 

不同类型的铸造工艺？

有多种铸造金属来塑造所需产品的工艺。这些都是;

砂模铸造

砂型铸造或砂型铸造采用不可重复使用的硅基模具来设计复杂的特征部件。该技术自古以来就被利用和服务于各行各业，并为制造商提供廉价且可回收的解决方案。例如，它使用廉价的材料进行铸造；混凝土、环氧树脂和石膏，并聚合以形成模具。 

砂型铸造的有效性在于它甚至能够铸造高温型材金属，例如：黑色金属、有色金属、铝、铜和钢。 

金属压铸

尺寸稳定性和精度是压铸的关键特征。这种严格且精密设计的工艺涉及在高压下将有色金属送入可重复使用的模具或冲模（涂有润滑剂），以塑造最终所需的产品。 

该过程以两种方式进行； 高压压铸及 低压铸造 取决于所使用的金属。它是高熔点还是低熔点。一般来说，低压铸造在低压条件下进行，适用于要求简单特征的零件。另一方面，高压压铸用于大规模制造复杂的详细部件。

这些模具通常由钢和碳化物制成，以承受高温条件。此外，这些确保了目标产品的高尺寸稳定性。因此在铸造过程中需要小心谨慎。 

压铸应用涵盖从汽车到航空航天零件制造的多个领域，并且具有复杂的几何形状。此外，压铸产品通常会在接近成品表面的地方屈服，从而无需进一步加工。

重力压铸

重力压铸

重力压铸也被称为金属型铸造。顾名思义，重力强调铸造对重力的依赖，将熔融合金倒入指定的模具或冲模中。 

例如，重力铸造可以形成各种零件；外壳、外壳、管件、发动机活塞、汽车轮辋等。重力压铸适用于多种金属，值得一提的是；锌、铅、镁合金和铝。

真空铸造

上述技术中的真空铸造非常有趣，因为它采用标准真空条件。在 100 巴的压力下产生真空以消除或排出气体。然后将烧红的金属倒入真空室内的模腔中，以排出气穴和气泡。

真空铸造与真空铸造有相似之处 注塑成型 过程，因为这两种方法都适用于快速原型制作，并且具有低孔隙率的无气泡组件和 光滑 表面光洁度. 除此之外，它对于小批量生产也很有效。此外，它有利于多种树脂的铸造，适用于制造汽车和航空航天工业的结构底盘部件。

精密铸造

精密铸造

熔模铸造主要用于制造复杂的特征部件。在操作过程中，模具的蜡模被精心设计并用耐火材料包围，该耐火材料充当铝和不锈钢等熔融金属的护套。 

尽管熔模铸造经过精密设计，可塑造高度详细的特征几何形状，但由于它是劳动密集型过程，因此通常成本高昂。它具有底切、薄壁、自行车后备箱、高品质摩托车圆盘和接近的表面处理。欲了解更多信息，请参阅我们的指南 投资铸造.

低压铸造

低压压铸，顾名思义，是将熔融的红色金属以较低的压力倒入模具型腔中，最高可达 0.8条，或 100 kPa，具体取决于所涉及的材料。该工艺通过连续控制模腔的填充来消除收缩和熔渣形成的风险，从而显着提高质量。 

LPDC 通过确保在短时间内获得光滑的表面，精心塑造薄壁部件的轮廓。一些常见的例子包括：制动卡钳、悬架箱、发动机缸体和圆柱头。

挤压铸造

挤压铸造产品

挤压铸造是压铸和金属锻造的结合工艺。它涉及将熔融金属送入封闭模具中，类似于低压或重力铸造技术。 

注射后，液压机施加高压以形成金属锻造件。挤压铸造可生产无气孔和无裂纹的金属铸造产品，从而使制造商受益。在汽车领域，它被用来形成安全产品，例如底盘框架、支架、节点和空间框架接头。欲了解更多信息，请参阅我们的指南 挤压铸造.

离心铸造

离心铸造，也称为旋转铸造。它有助于形成空隙最小的铸造金属零件。在操作中，镁、铝、锌或铅等熔融金属在高压下喷射到可重复使用的模具或旋转模具中，以生产圆柱形部件或不对称部件。例如;发动机活塞、齿轮、管件和齿轮箱。

消失模铸造

消失模铸造有一些相似之处，唯一的区别是泡沫铸造使用泡沫，而熔模铸造使用蜡。 

在此过程中，泡沫被注入涂有苯乙烯作为耐火材料的模具中。多种金属都适用于该技术，例如铁合金、铸铁和碳钢。除了应用之外，该工艺在汽车、航空航天、国防和艺术领域也发挥着重要作用，可形成各种金属铸造零件。例如;消防栓、墙壁和泵外壳通常采用这种铸造技术制成。

石膏浇铸

石膏铸造或石膏模具铸造工艺使用石膏和添加剂等强化化合物的混合物来制作模具。添加剂充当粘合剂，引起模具的粘性。它使用石膏代替耐火材料来铸造模具。浇注并凝固石膏后，最终将其移除，使熔融金属倒入模具腔中。石膏铸造有利于珠宝、汽车、艺术、雕塑和航空航天等各个领域。 

 

适用于铸造工艺的金属

以下是各种工业应用铸造中使用的常见金属。 

铝板

铝因其高机械性能、流动性和反射率而可以进行熔模铸造、压铸、永久铸型和砂型铸造。从汽车到航空航天领域，铝铸造产品随处可见。例如;铝因其轻质特性和严格的耐用性而被广泛用于汽车车轮和内饰、窗户和门。此外，产品设计师可以从铝中受益，因为它易于使用 生产能力.

镁

铸造产品要求铸造产品具有高强度重量比和轻量化特征。这时镁就派上用场了。镁坚固、坚硬，并且具有 EMI 和 RFI 屏蔽特性。这使得它适用于电气连接器、外壳和外壳。此外，当产品的耐用性至关重要时，它是铸造的理想选择。一些最常见的铸造合金包括： AZ91D。欲了解更多信息，请参阅我们的综合指南 镁压铸.

锌

锌因其易于加工、良好的尺寸稳定性和流动特性而广泛用于金属铸造。此外，与其他铸造金属相比，它具有高精度和更低的加工成本。锌的突出特点之一是其铸造产品具有高光洁度。锌用于铸造形状复杂的薄壁部件。它的应用在汽车、航空航天和消费品领域非常广泛。

铜

这种材料具有多种特性，包括耐腐蚀性和高导电性和导热性。两种最好的铜合金青铜和黄铜在砂型铸造、高压压铸和二氧化碳铸造中具有巨大的应用潜力。由此产生了不同的乐器，例如长号、小号和圆号。  

铁

铸铁发动机缸体

铁具有良好的铸造性。它具有较高的耐磨性、抗撕裂性和抗压痕性，并具有卓越的阻尼能力。铸铁产品是通过铁和碳的结合而获得的。例如，多种形式的铁对于铸造产品都有很大的用途；铸铁、灰铁、可锻铸铁和球墨铸铁。一些常见的应用程序包括：发动机缸体、管道和汽车零部件。

铁板

钢是铸造应用中常用的合金。在合金钢中，不锈钢主要用于铸造。它通常具有高强度、耐磨和耐冲击等各种优点。在铸造中使用钢材的主要好处之一在于其能够承受恶劣的环境条件。因此，它被用于重型部件，例如：建筑设备、锻压机、采矿机械、涡轮增压器涡轮机和发动机缸体。

铅

铅通常与其锑合金一起用于铸造。最常用的是锑1%、2%、3%、6%。铅合金在铸造方面具有独特的特征，例如低熔点和不相容的延展性。铅模塑产品用于某些工业应用，例如；电池制造和辐射屏蔽。

 

铸造工艺有什么好处？

在您的项目中采用铸造工艺有一定的好处。例如，当成本效益、时间、设计复杂的功能组件和可回收性是需要考虑的关键方面时。以下是在项目中使用铸造的一些最常见的好处。

• 金属铸造是一种相当快速的金属成型工艺。
• 铸造是一个 经济过程 用于不同材料时可带来成本效益。
• CNC加工在铸造中的使用在不同材料的铸造工艺中表现出多功能性。
•  它提供 负担得起的工具 关于传统的铸造方法。
• 由金属铸造制造的产品有 轻巧，这是汽车和航空航天工业的主要要求。
• 金属铸造是实现 复杂的产品几何形状 例如创建发动机和圆柱形腔。 

 

铸造的缺点是什么？

此外，该过程还有以下一些限制：

• 铸造产品通常需要额外的加工来精炼产品，这给加工带来了额外的成本。
• 避免孔隙、收缩、翘曲并保持铸造产品的尺寸稳定性面临着一定的挑战。
• 铸件制造是一个劳动密集型过程。
• 工具、固定装置和模具稍贵，会给预算带来额外费用。
• 铸造仅限于熔点较低的金属。
• 蜡的制备和铸造制造模具的设计非常耗时，并且初始投资较高。

 

选择铸造制造工艺的关键考虑因素

首先，我们必须了解决策过程的重要性。技术研究表明，铸造制造材料选择不准确会严重影响制造产品70％至80％的成本。  

因此，应重点关注关键部件，包括材料选择、公差水平、尺寸、形状、兼容合金，以及最后但并非最不重要的铸造工艺。  

 材料选择

材料的选择取决于最终产品的规格和要求。铸造中的每种可用材料都有其用途和优点。在采用铸造工艺时，必须考虑材料的关键特性，例如强度、公差、能耗和制造后修改。

所需数量

在大批量生产时，铸造被认为是一种经济的工艺。更短的交货时间以及高批量和复杂的几何成就是该过程的关键特征。

铸造表面光洁度

所需的光泽度和表面光洁度也会影响选择标准。熔模铸造通过保持材料完整性提供令人着迷的表面光洁度。另一方面，压铸具有高尺寸精度和低表面光泽度。因此，需要进行后处理来增强其表面特征。

公差要求

在铸造过程中，标称尺寸比正常公差更为关键。这些公差通常称为 “铸造时= 公差。通常，这些取决于零件规格或几何形状以及用于铸造的金属类型。 

成本

从最初的设计到最终的精加工和运输，成本仍然是铸件制造的主要问题。因此，对工艺的深入了解有助于优化铸造工艺。这些成本主要与合金、模具、零件复杂性和预期制造量有关。 

 

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了解更多：

• 压铸模具：如何设计压铸模具？
• 希米斯超大型压铸技术革新压铸

 

总结

铸造已成为各个行业不可或缺的选择，可以生产复杂的形状、原型、薄壁部件以及发动机零件和医疗用途产品的外壳。 

此外，设计制造商可以灵活地从多种金属中选择适合各自工艺的金属。对压力、温度和压铸模具准备等关键变量的技术理解对于实现最佳结果至关重要。

铸造行业正在经历先进创新技术的浪潮。例如，ATOS 3D 数字化仪消除了执行铸造过程的繁琐工作，彻底改变了铸造行业。 

 

常见问题

Q1.铸造与注塑有区别吗？

是的，铸造和注塑是明显不同的工艺。铸造过程涉及浇注，尤其是金属铸造模具中的熔融金属。相比之下，注塑成型注入热塑性或热固性聚合物以形成详细的复杂形状。

Q2。金属铸造过程中遇到的常见问题有哪些？

铸造过程中最常见的问题是：

• 多孔性
• 填充物不完整
• 冷关
• 收缩
• 表面缺陷（裂纹、凹坑、纹理不均匀）

Q3。如何选择合适的铸造技术？

正确的选择会产生适当的材料、指定数量、证明所需的公差和所需的表面光洁度。这些因素影响铸造方法的选择过程。

Q4。哪些行业广泛利用金属铸造？

汽车、航空航天、时尚和能源行业主要利用金属铸造工艺来生产多种用途的部件。一些常见的例子包括：消防栓、接头、配件、连接器、阀门、支架、发动机零件等

Q5.铸造工艺可实现哪些尺寸公差？

铸造工艺可实现的最大灵活公差范围为：  0.15 毫米以下为 ±25，0.3 毫米以下为 ±150。

 

更多相关资源

KG Swift、JD Booker，(2013)，制造工艺选择书籍：产品开发（第二版）：检索自： 科学直接