金属铸造简介

本金属铸造简介提供了铸造工艺的简要概述和历史，以及当今使用的常见铸造技术的概述。本文的目的是让新制造商更好地了解金属铸造的工作原理以及生产铸造产品所涉及的步骤。在文章的最后，读者应该清楚地了解金属铸造带来的机遇，并对其作为现代制造方法的潜力有充分的认识。

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什么是金属铸造？

金属铸造这个词 是指使用任何类型的模具来控制其最终形状从熔融金属形成产品或零件的过程。一个金属铸件， 另一方面，是金属铸造工艺产生的产品或零件。在整篇文章和我们网站上的其他地方，我们使用casting这个词 可以互换，或者作为金属铸造过程的替代品 或者对于对象，金属铸件 .

金属铸造的定义：

将熔融金属倒入空腔（模具）中的制造过程，该空腔（模具）在金属凝固时将其保持为特定形状。

金属铸造的一般步骤

1.创建主模式和核心盒。 金属铸造的第一步是创建一个与所需产品形状相似的对象，称为 pattern .模型是用于生产模具的工具，必须比最终产品略大，以解决凝固过程中的收缩问题。在金属铸造中，图案通常是通过 CNC 加工产生的。同样，核心 ，如步骤 2 中所述，是使用另一种工具创建的：coreboxes。 使用可重复使用模具的铸造方法，如永久模具铸造，通常不需要模型或芯盒。在这些情况下，模具制造商可以直接生产模具和型芯。

2.创建模具和型芯。 为了成功生产铸件，制造商必须首先创建一个模腔来容纳和形成熔融金属。在许多情况下，它们还必须产生一个核心 安装在模具内，在最终零件内形成空腔。模具和型芯可以重复使用，如压铸或永久成型，或一次性使用，如湿砂铸造或壳模铸造。

3.熔化合金。 接下来，制造商必须熔化金属。通常使用的金属是合金， 或元素的混合物，它们一起提供最佳的机械性能。熔化过程各不相同：在其最简单的形式中，熔化包括将合金放入具有较高熔点的容器中，然后在燃烧器或明火上加热。更现代的熔化方法，如感应熔化，依靠合金的物理特性来熔化它们并更有效地将它们带到铸造温度。

4.将熔融金属倒入模具中。 一旦制造商熔化合金，他们必须将熔化的金属倒入模腔。通常这是用 ladle 完成的 该系统支持浇注过程，并允许操作员手动或自动控制浇注速度。不正确的浇注技术会导致缺陷，因为气体会被困在模具内，从而导致最终铸件出现孔洞。

5.让金属凝固。 浇注后，制造商必须为金属在模具内凝固创造最佳条件。同样，制造商必须考虑熔融金属在冷却时的收缩，以及在浇注过程中模具内积聚的气体的释放。

6.从模具中取出铸件。 当金属充分冷却和凝固后，制造商必须从模具中取出铸件。在采用一次性模具的方法中，操作员只需将模具从铸件上取下即可。对于可重复使用的模具，通常使用特殊涂层来防止粘连，以及允许去除铸件的特性（如顶针 ) 必须设计到模具中。

7.完成铸造。 大多数铸件必须经过清洗等精加工工序 （从零件上去除多余的材料）； 浇口拆除 （从零件上移除浇注通道）； 热处理 （在受控环境中加热和冷却铸件以增强物理性能）和检查 用于质量控制。许多产品还经过CNC加工工艺，以提高尺寸精度和美学价值。

金属铸造的历史

我们今天对金属铸造起源的了解大部分是基于考古发现的。幸运的是，铸件的耐用性意味着许多铸件文物已经保存了数千年。

早期的铸件通常是艺术雕像、工具和武器，最早用于铸造的金属是铜和锡，或由这两种金属制成的合金，称为青铜。 亚洲和欧洲大陆的文明对其他材料进行了试验，并继续使用铸造数千年。随着工艺的改进和以精确的语言记录技术，铸造产品的范围也扩大了。在中世纪，欧洲铸造厂的主要任务是生产教堂的钟声。

右图是格洛斯特烛台， 公元 1104 年至 1113 年间为英格兰格洛斯特大教堂制作的精巧失蜡（投资）铸件。

在 20 世纪，汽车制造——部分由福特汽车的流水生产技术主导——增加了对铸件的需求，并导致了工艺的进一步突破。发明了钢，到 20 世纪中叶，不锈钢被广泛用于铸造。第一次世界大战和第二次世界大战都在美国、欧洲和日本测试了铸造的极限。旧工艺，如熔模铸造，被进一步改进以更快地生产出更好的铸件。压铸、壳模铸造等新工艺也是在20世纪发展起来的。

金属铸造工艺

以下金属铸造工艺代表了铸造设施库中一些最常见和最通用的技术。有些方法可以追溯到几千年前，而另一些则不到一个世纪，这些工艺中的每一种都是某些类型产品的理想铸造方法。在这里，我们简要概述了每个过程。如需更深入的信息，请单击每个部分中提供的链接。

投资铸造

熔模铸造是目前仍在工业规模上使用的最古老的金属铸造技术，它是一种巧妙的工艺，涉及在耐火材料中覆盖形状类似于最终产品的蜡模，然后将蜡熔化并用熔融金属代替。

了解有关熔模铸造的更多信息

• 投资选角指南（电子书）
• Eagle Precision Cast Parts, Inc. 的投资铸造能力
• 熔模铸造案例研究：从笨重的制造到时尚的铸造

绿砂铸造

绿砂铸造是一种通用的金属铸造技术，模具成本低，其中潮湿的粘土粘合砂在图案周围压实以形成模具。由此产生的模具可用于铸造几乎任何合金，并且用于形成模具的大部分沙子都可以回收和循环利用。

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• Greensand Casting 简介（博文）
• Eagle Aluminium Cast Products, Inc. 的绿砂铸造能力

壳模铸造

也称为 shell 铸造 或外壳成型 ，壳模铸造是20世纪中叶一位德国工程师发明的，随后被美国和德国的制造商完善。该过程包括用树脂涂层的砂粒涂覆图案，这些砂粒通过加热相互粘合。壳模铸造精度高，重复性好。

了解有关壳模铸造的更多信息

• 壳模铸造工艺指南（电子书）
• 壳型铸造简介（博客系列）
• Eagle Alloy, Inc. 的外壳成型能力

永久模铸造

顾名思义，永久性模具铸造使用可重复使用的模具，而不是砂型铸造中涉及的一次性模具。模具的生产可能很复杂，并且合金在一定程度上受到熔化温度的限制，但大批量生产可以实现较低的单件成本。永久模铸件的重复性、表面光洁度和精度都非常出色。

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• 永久模具铸造入门（博文）
• 永久模铸铝风扇叶片案例研究
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Airset 铸造

砂型铸造的另一种变体，气模铸造——也称为免烘烤铸造—— 使用在室温下固化的化学粘合砂。由于模具凝固需要时间，该过程可能比湿砂铸造或壳型成型更耗时，但工具价格便宜，并且可以通过气调铸造实现出色的尺寸精度和表面光洁度。

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• Airset Casting 入门（博文）
• Eagle Alloy, Inc. 的 Airset 铸造能力

压铸

压铸是另一种利用可重复使用模具的铸造方法。与永久性模具铸造相比，压铸采用高压注射来快速、完全地填充模具型腔。压铸可以提供出色的铸造参数，但启动成本通常会限制其在大批量生产中的使用。

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• 什么是压铸工艺？ （视频）

金属铸造：源于古老的现代制造工艺

今天，金属铸造是一个价值 330 亿美元的行业，仅在美国就提供了近 200,000 个工作岗位。从建筑设备到医疗设备，90% 的耐用品都使用铸件。根据美国铸造协会的说法，“大多数人离铸件的距离很少超过 10 英尺。”新技术和改进的工艺使金属铸件比以往任何时候都更好、更复杂，这意味着铸造厂能够开拓新市场，进一步提高金属铸造行业的普及率。

铸造设施定期与美国政府和大学合作，以确保铸造行业从前沿研究中受益。其中一项与美国能源部的合作伙伴关系已经成功开发出更轻的铸件、需要较少后处理的铸件以及使用更广泛合金的铸件。

相对较新的技术，如 3D 打印，可以与金属铸造结合使用，以比以前更快地创建原型、图案甚至模具。倡导组织正在努力使这种技术以及其他可以帮助推动整个铸造行业发展的技术更广泛地使用。美国钢铁创始人协会 (SFSA) 目前正在开发一种机器人单元，可供铸造厂成员研究和采用。他们的目标是提高整个行业的自动化程度，从而有可能重新支持更多的铸造工作。

与此同时，在外展方面，美国铸造协会 (AFS) 开展了各种计划，旨在教育公众和美国立法者了解金属铸造的潜力。来自他们与全国制造商协会合作推广制造日 在他们的年度政府事务飞行中，AFS 将培养下一代选角专业人士作为优先事项。

经过漫长的创新历史，金属铸造仍处于制造技术的前沿。虽然基本工艺与第一代金属铸造商使用的相同，但铸造已经超越了其卑微的起源，以满足现代消费者的需求。

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