金属铸造初学者指南

铸造厂金属铸造概述

我们的生活充满了铸造金属制品。许多我们认为理所当然的金属物体——火车车轮、拖车挂钩、灯柱、大型工业设备，甚至雕塑——都是在铸造厂铸造的。铸造金属的大量不同应用证明了它的多功能性：金属可以通过最少的机加工或焊接铸造成耐用、复杂的金属部件，从而减少对昂贵劳动力的需求。更重要的是，金属铸造厂已成为回收废金属的重要用户，将废弃的金属物品转化为有用的产品。

什么是金属铸造？

铸造是通过用液态金属填充模具中的空隙，然后让物体冷却来创建固体金属形状（铸件）的过程。铸件制造的基本步骤是制模、成型、熔化和浇注、冷却、落砂和清理、热处理和检验。

制版

在铸造术语中，“模型”是要铸造的物体的复制品，用于塑造模具型腔。它们可以由多种材料制成，包括木材、金属或塑料。制版是生产这些图案的过程。因为图案决定了铸件的形式，所以铸件不能比制作它的图案更好。要生产出高质量的铸件，必须仔细设计、构造和完成模型。

模式的主要功能是：

• 塑造模腔
• 适应金属铸件的特性
• 提供准确的尺寸
• 提供一种将液态金属输送到模具中的方法（浇注系统）

当它凝固时，金属往往会收缩和/或变形（不同程度取决于金属铸件）。该图案设计有内置的收缩和变形容限以进行补偿。它还必须在垂直壁上建造一个锥形，称为拔模，这是在不干扰模具壁的情况下提取图案所必需的。

空心铸件可以使用型芯来制造，型芯是一块额外的沙子或金属，用于塑造铸件的内部孔和通道。在浇注熔融金属之前，每个型芯都位于模具中。为了将每个核心固定在适当的位置，该图案具有称为核心印刷的凹槽，可以将核心固定在适当的位置。

成型

成型是准备模具以接收熔融金属的过程。有两种不同类型的模具工艺：可重复使用和不可重复使用。

顾名思义，可重复使用的模具可以重复使用。铸造过程在金属凝固和冷却过程中不会破坏模具。可重复使用的模具通常由金属制成。

相比之下，不可重复使用的模具是在金属凝固和冷却过程中被破坏的临时物体。最广泛使用的不可重复使用的模具方法是砂型铸造，这是一种将经过特殊处理的沙子（“绿色”沙子）在模型周围夯实并放置在支架（烧瓶）中的过程。然后移除模型，放置型芯，并建立浇注系统以将熔融金属引导到模具中。

这些通用模具方法类别中的每一个都有许多专门针对不同铸造金属和不同级别的图案复杂性进行优化的子类型。此类方法包括中空铸造、压力铸造、壳模铸造和熔模铸造。

熔化和浇注

生产铸件的金属有两类：黑色金属（含铁的金属）和有色金属（不含铁的金属）。黑色合金包括钢、可锻铸铁和灰铸铁。铸造中最常用的有色合金是铝和铜，但镁、镍和钛基合金有时用于特殊应用。

将要熔化和铸造的金属——通常是回收废料和合金金属的混合物——被装载到“装料”熔炉中。一旦进入熔炉，金属就会受到极高的温度，直到达到熔点（通常超过 2500 华氏度 [1370°C]）。达到如此高的温度需要专门的熔炉。

铸造厂使用的两种主要熔炼炉类型是电弧和感应。

电弧炉作为分批熔化过程运行，产生被称为“热”的分批熔融金属。通过石墨电极向炉内部提供电能来熔化金属。额外的化学能由氧燃料燃烧器和氧气枪提供。在熔化过程中注入氧气以去除杂质和其他溶解气体。随着金属熔化，熔渣形成并漂浮到熔融金属的顶部；炉渣通常含有不良杂质，在出钢（从炉中去除金属的过程）之前被去除。

感应炉通过感应传输电能——来自初级线圈的高压电源在钢料或次级线圈中感应出低电压、高电流。感应炉能够以最小的熔体损失熔化和合金化多种金属，但是在金属精炼方面，它们的能力不如电弧炉。

由于各有优缺点，电弧炉在黑色金属熔炼中的应用更为广泛，而感应炉在有色金属应用中则更为占主导地位。

固化、喷射和清洗

坩埚、机械臂和重力感应浇注机用于将熔融金属从一个位置移动到另一个位置。熟练的金属工人也将使用钢包浇注熔融金属。熔融金属通过浇口和冒口系统倒入模具中；金属冷却和凝固，永久采用模具内部（空隙）的形状，它占据。然后将铸件从模具中弹出，或通过落砂从砂型中取出。

将熔融金属输送到模具内部的浇口和冒口也在此过程中充满熔融金属。模具中的金属与浇口和冒口系统中的金属一起固化，形成一个整体。脱模/落砂后，来自浇口和骑手系统的金属仍附着在主铸件上。在清洁过程中去除多余的金属（通常使用凿锤或带锯）。混合使用滚筒、鼓风装置和高压清洗机来清除任何残留的沙子或水垢。

生成的铸件在形状和比例上应与原始图案相同，但由于金属收缩可能会稍小。

热处理与检验

一些铸件用于要求苛刻的工业应用：它们可能需要在冰点温度下保持其精确形状，在潮湿环境中抗腐蚀，或承受巨大的重量。热处理用于将金属的物理性能改变为所需的规格。

热处理涉及使用加热和冷却，通常是极端温度，以减少铸件中的应力，和/或改变金属的物理性能。必须精确控制温度以达到所需的物理性能。

在可以认为铸件的生产运行完成之前，对其物理性能和结构完整性进行测试。需要破坏被测铸件的测试方法称为破坏性测试，不破坏铸件的测试方法称为非破坏性测试。

使用的测试方法取决于规范的要求。对于一些纯美学产品，只需要对尺寸精度、裂纹和表面光洁度进行简单的目视检查。另一方面，如果铸件需要达到工业生产能力，则可能需要对其所有物理性能（延展性、抗拉强度、伸长率、冲击性能、硬度等）进行详尽的测试。

使用寿命和回收

铸件通过检验后，将被装运、销售并投入使用。铸造金属制品，尤其是经过热处理的金属制品，经久耐用。根据金属合金和应用，它们的使用寿命可能从几个月到几十年不等。一旦铸件的使用寿命结束，循环将重新开始。它被废品场收集，回收，并重铸成一个新的对象。

有兴趣了解有关定制金属铸件生产的更多信息吗？更深入地了解金属铸造工艺以及如何将您的需求传达给生产铸造厂将有助于确保您的铸造项目取得成功。

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