金屬鑄造：定義、類型、金屬、優缺點

「Casting 已準備好以實惠的價格設計具有卓越優勢的零件。它因其嚴格的強化和經濟可行性而受到廣泛關注。

鑄造工藝可在各種製造業的複雜金屬結構中高效運作。它用戶友好，為工程師在大批量生產中提供了便利。模具的效率和可加工性影響最終產品的設計。未成年人的可忽略性 鑄造缺陷 模具中的異物會降低製造零件的品質。

因此，在使用CNC加工生產的模具時，有更大的機會達到完美。不同材料的兼容性和設計的靈活性重塑了整體鑄造過程。

這個綜合性部落格包含有關鑄造製造過程、鑄造類型以及金屬鑄造模具中使用的鑄造材料的關鍵資訊。此外，也要考慮選擇技術以及優點和缺點。

什麼是選角？概述

鑄造是一種基本的製造過程。在其操作中，將熔融金屬倒入模腔中，然後模腔硬化，並在凝固後形成所需的產品。工具和模具在鑄造製造過程中扮演核心角色。鑄造用途多種多樣 壓鑄材料 包括鋁、鐵、銅、鋅、鉻和鎂。此外，它還有助於在一個單元中生產多種產品。

不同類型的鑄造製程？

有多種鑄造金屬來塑造所需產品的工藝。這些都是;

砂模鑄造

砂型鑄造或砂型鑄造採用不可重複使用的矽基模具來設計複雜的特徵零件。該技術自古以來就被利用和服務於各行各業，並為製造商提供廉價且可回收的解決方案。例如，它使用廉價的材料進行鑄造；混凝土、環氧樹脂和石膏，並聚合以形成模具。 

砂型鑄造的有效性在於它甚至能夠鑄造高溫型材金屬，例如：黑色金屬、有色金屬、鋁、銅和鋼。 

金屬壓鑄

尺寸穩定性和精度是壓鑄的關鍵特徵。這種嚴格且精密設計的工藝涉及在高壓下將有色金屬送入可重複使用的模具或沖模（塗有潤滑劑），以塑造最終所需的產品。 

該過程以兩種方式進行； 高壓壓鑄以及 低壓壓鑄 取決於所使用的金屬。它是高熔點還是低熔點。一般來說，低壓鑄造在低壓條件下進行，適用於要求簡單特徵的零件。另一方面，高壓鑄用於大規模製造複雜的詳細零件。

這些模具通常由鋼和碳化物製成，以承受高溫條件。此外，這些確保了目標產品的高尺寸穩定性。因此在鑄造過程中需要小心謹慎。 

壓鑄應用涵蓋從汽車到航空航太零件製造的多個領域，並且具有複雜的幾何形狀。此外，壓鑄產品通常會在接近成品表面的地方屈服，從而無需進一步加工。

重力鑄造

重力鑄造

重力壓鑄也被稱為金屬型鑄造。顧名思義，重力強調鑄造對重力的依賴，將熔融合金倒入指定的模具或沖模中。 

例如，重力鑄造可以形成各種零件；外殼、外殼、配件、引擎活塞、汽車輪圈等。鋅、鉛、鎂合金和鋁。

真空鑄造

上述技術中的真空鑄造非常有趣，因為它採用標準真空條件。在 100 巴的壓力下產生真空以消除或排出氣體。然後將燒紅的金屬倒入真空室內的模腔中，以排出氣穴和氣泡。

真空鑄造與真空鑄造有相似之處 注塑成型 過程，因為這兩種方法都適用於快速原型製作，並且具有低孔隙率的無氣泡組件和 順利 表面光潔度. 除此之外，它對於小批量生產也很有效。此外，它有利於多種樹脂的鑄造，適用於製造汽車和航空航天工業的結構底盤部件。

熔模鑄造

熔模鑄造

熔模鑄造主要用於製造複雜的特徵零件。在操作過程中，模具的蠟模被精心設計並用耐火材料包圍，該耐火材料充當鋁和不銹鋼等熔融金屬的護套。 

儘管熔模鑄造經過精密設計，可塑造高度詳細的特徵幾何形狀，但由於它是勞動密集型過程，因此通常成本高昂。它具有底切、薄壁、自行車後備箱、高品質摩托車圓盤和接近的表面處理。欲了解更多信息，請參閱我們的指南 投資鑄造.

低壓壓鑄

低壓壓鑄，顧名思義，是將熔融的紅色金屬以較低的壓力倒入模具型腔中，最高可達 0.8酒吧，或 100 kPa，取決於所涉及的材料。此製程透過連續控制模腔的填充來消除收縮和熔渣形成的風險，從而顯著提高品質。 

LPDC 透過確保在短時間內獲得光滑的表面，精心塑造薄壁部件的輪廓。一些常見的例子包括：煞車卡鉗、懸吊箱、引擎缸體和圓柱頭。

擠壓鑄造

擠壓鑄造產品

擠壓鑄造是壓鑄和金屬鍛造的結合過程。它涉及將熔融金屬送入封閉模具中，類似於低壓或重力鑄造技術。 

注射後，液壓機施加高壓以形成金屬鍛造件。擠壓鑄造可生產無氣孔和無裂紋的金屬鑄造產品，從而使製造商受益。在汽車領域，它被用來形成安全產品，例如底盤框架、支架、節點和空間框架接頭。欲了解更多信息，請參閱我們的指南 擠壓鑄造.

離心鑄造

離心鑄造，也稱為旋轉鑄造。它有助於形成空隙最小的鑄造金屬零件。在操作中，鎂、鋁、鋅或鉛等熔融金屬在高壓下噴射到可重複使用的模具或旋轉模具中，以生產圓柱形零件或不對稱零件。例如;引擎活塞、齒輪、管件和齒輪箱。

消失模鑄造

消失模鑄造有一些相似之處，唯一的區別是泡沫鑄造使用泡沫，而熔模鑄造使用蠟。 

在此過程中，泡沫被注入塗有苯乙烯作為耐火材料的模具中。多種金屬都適用於此技術，例如鐵合金、鑄鐵和碳鋼。除了應用之外，該工藝在汽車、航空航太、國防和藝術領域也發揮著重要作用，可形成各種金屬鑄造零件。例如;消防栓、牆壁和幫浦外殼通常採用這種鑄造技術製成。

石膏鑄造

石膏鑄造或石膏模具鑄造過程使用石膏和添加劑等強化化合物的混合物來製作模具。添加劑充當黏合劑，引起模具的黏性。它使用石膏代替耐火材料來鑄造模具。澆注並凝固石膏後，最終將其移除，使熔融金屬倒入模具腔中。石膏鑄造有利於珠寶、汽車、藝術、雕塑和航空等各個領域。 

適用於鑄造製程的金屬

以下是各種工業應用鑄造中使用的常見金屬。 

鋁板

鋁因其高機械性能、流動性和反射率而可進行熔模鑄造、壓鑄、永久鑄型和砂型鑄造。從汽車到航太領域，鋁鑄造產品隨處可見。例如;鋁因其輕質特性和嚴格的耐用性而被廣泛用於汽車車輪和內飾、窗戶和門。此外，產品設計師可以從鋁中受益，因為它易於使用 可製造性.

鎂

鑄造產品要求鑄造產品具有高強度重量比和輕量化特性。這時鎂就派上用場了。這使得它適用於電氣連接器、外殼和外殼。此外，當產品的耐用性至關重要時，它是鑄造的理想選擇。一些最常見的鑄造合金包括： AZ91D。欲了解更多信息，請參閱我們的綜合指南 鎂壓鑄件.

鋅

鋅因其易於加工、良好的尺寸穩定性和流動特性而廣泛用於金屬鑄造。此外，與其他鑄造金屬相比，它具有高精度和更低的加工成本。鋅的突出特點之一是其鑄造產品具有高光潔度。鋅用於鑄造形狀複雜的薄壁零件。它的應用在汽車、航空航太和消費品領域非常廣泛。

銅

這種材料具有多種特性，包括耐腐蝕性和高導電性和導熱性。兩種最好的銅合金青銅和黃銅在砂型鑄造、高壓壓鑄和二氧化碳鑄造中具有巨大的應用潛力。由此產生了不同的樂器，例如長號、小號和法國號。  

鐵

鑄鐵引擎缸體

鐵具有良好的鑄造性。它具有較高的耐磨性、抗撕裂性和抗壓痕性，並具有卓越的阻尼能力。鑄鐵產品是透過鐵和碳的結合而獲得的。例如，多種形式的鐵對於鑄造產品都有很大的用途；鑄鐵、灰鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵。一些常見的應用程式包括：引擎缸體、管道和汽車零件。

鋼鐵

鋼是鑄造應用中常用的合金。在合金鋼中，不銹鋼主要用於鑄造。它通常具有高強度、耐磨和抗衝擊等各種優點。在鑄造中使用鋼材的主要好處之一在於其能夠承受惡劣的環境條件。因此，它被用於重型部件，例如：建築設備、鍛造機、採礦機械、渦輪增壓器渦輪機和引擎缸體。

鉛

鉛通常與其銻合金一起用於鑄造。最常用的是銻1%、2%、3%、6%。鉛合金在鑄造方面具有獨特的特徵，例如低熔點和不相容的延展性。鉛模塑產品用於某些工業應用，例如；電池製造和輻射屏蔽。

鑄造製程有什麼好處？

在您的專案中採用鑄造工藝有一定的好處。例如，當成本效益、時間、設計複雜的功能組件和可回收性是需要考慮的關鍵方面時。以下是在專案中使用鑄造的一些最常見的好處。

• 金屬鑄造是一種相當快速的金屬成型製程。
• 鑄造是一個 經濟過程 用於不同材料時可帶來成本效益。
• CNC加工在鑄造中的使用在不同材料的鑄造過程中表現出多功能性。
•  它提供 負擔得起的工具 關於傳統的鑄造方法。
• 由金屬鑄造製造的產品有 輕量級，這是汽車和航空航天工業的主要要求。
• 金屬鑄造是實現 複雜的產品幾何形狀 例如創建引擎和圓柱形腔。 

鑄造的缺點是什麼？

此外，該過程還有以下一些限制：

• 鑄造產品通常需要額外的加工來精煉產品，這為加工帶來了額外的成本。
• 避免孔隙、收縮、翹曲並保持鑄造產品的尺寸穩定性面臨著一定的挑戰。
• 鑄件製造是一個勞力密集過程。
• 工具、固定裝置和模具稍貴，會為預算帶來額外費用。
• 鑄造僅限於熔點較低的金屬。
• 蠟的製備和鑄造製造模具的設計非常耗時，且初始投資較高。

選擇鑄造製造流程的關鍵考慮因素

首先，我們必須了解決策過程的重要性。技術研究表明，鑄造製造材料選擇不準確會嚴重影響製造產品70％至80％的成本。  

因此，應重點關注關鍵部件，包括材料選擇、公差水平、尺寸、形狀、相容合金，以及最後但並非最不重要的鑄造工藝。  

 材料選擇

材料的選擇取決於最終產品的規格和要求。鑄造中的每種可用材料都有其用途和優點。在採用鑄造製程時，必須考慮材料的關鍵特性，例如強度、公差、能耗和製造後修改。

所需數量

在大批量生產時，鑄造被認為是一種經濟的工藝。更短的交貨時間以及高批量和複雜的幾何成就是過程的關鍵特徵。

鑄造表面光潔度

所需的光澤度和表面光潔度也會影響選擇標準。熔模鑄造透過保持材料完整性提供令人著迷的表面光潔度。另一方面，壓鑄具有高尺寸精度和低表面光澤度。因此，需要進行後處理來增強其表面特徵。

公差要求

在鑄造過程中，標稱尺寸比正常公差更為關鍵。這些公差通常稱為 “鑄造時“ 公差。通常，這些取決於零件規格或幾何形狀以及用於鑄造的金屬類型。 

價格

從最初的設計到最終的精加工和運輸，成本仍然是鑄件製造的主要問題。因此，對製程的深入了解有助於優化鑄造製程。這些成本主要與合金、模具、零件複雜性和預期製造量有關。 

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加起來

鑄造已成為各行業不可或缺的選擇，可以生產複雜的形狀、原型、薄壁部件以及引擎零件和醫療用途產品的外殼。 

此外，設計製造商可以靈活地從多種金屬中選擇適合各自工藝的金屬。對壓力、溫度和壓鑄模具準備等關鍵變數的技術理解對於最佳結果至關重要。

鑄造業正在經歷先進創新技術的浪潮。例如，ATOS 3D 數位化儀消除了執行鑄造過程的繁瑣工作，徹底改變了鑄造行業。 

常見問題

Q1.鑄造與注塑有差別嗎？

是的，鑄造和注塑是明顯不同的工藝。鑄造過程涉及澆注，尤其是金屬鑄造模具中的熔融金屬。相較之下，注塑成型注入熱塑性或熱固性聚合物以形成詳細的複雜形狀。

Q2。金屬鑄造過程中遇到的常見問題有哪些？

鑄造過程中最常見的問題是：

• 孔隙率
• 填充物不完整
• 冷關
• 收縮
• 表面缺陷（裂痕、凹坑、紋理不均勻）

Q3。如何選擇合適的鑄造技術？

正確的選擇會產生適當的材料、指定數量、證明所需的公差和所需的表面光潔度。這些因素影響鑄造方法的選擇過程。

Q4。哪些行業廣泛利用金屬鑄造？

汽車、航空航太、時尚和能源產業主要利用金屬鑄造工藝來生產多種用途的零件。一些常見的例子包括：消防栓、接頭、配件、連接器、閥門、支架、引擎零件等

Q5.鑄造工藝可實現哪些尺寸公差？

鑄造工藝可實現的最大靈活公差範圍為：  0.15 毫米以下為 ±25，0.3 毫米以下為 ±150。

資源

KG Swift、JD Booker，(2013)，製造流程選擇書籍：產品開發（第二版）：取自： 科學直接