关于金属铸造你需要知道的一切

金属铸造是一种涉及液态金属和模具的金属加工工艺，已经存在了数千年。

在其历史上，金属铸造已被用于制造从剑到风力涡轮机的所有东西，而今天它是制造高质量金属零件的最有价值和用途广泛的方法之一。

本指南着眼于铸造金属的基础知识，包括其多种变体——压铸、熔模铸造等——以及最常见的铸造金属。

什么是金属铸造？

金属铸造是一种制造/制造过程，涉及将熔融的液态金属倒入模具中。

模具内部的设计带有对正在制造的零件的负面印象，因此当熔融金属在模具内冷却并凝固时，它会形成最终零件的形状。然后可以将成品部件从模具中取出。

根据制造的零件和使用的金属，有不同种类的金属铸件，每种都有其独特的优势。这些品种之间的图案、模具和填充技术可能会有很大差异。

虽然铸造金属是一种通用工艺，但铸造零件受到一定的设计限制，工程师必须考虑到金属在冷却阶段的收缩。

金属铸造工艺说明

中央金属铸造过程包括加热金属，将其倒入模具中，等待其冷却和凝固，然后从模具中取出成品部件。实际上，这个过程可以有更多的阶段，不同的金属铸造工艺以不同的方式工作。

以下是金属铸造工艺的简化概述。请注意，一些步骤因不同的铸造变体而异，而有些则完全省略。

1。制作图案 ：从一开始，许多金属铸造工艺都需要制作模型，即用于制作模具的最终零件的复制品。图案可以是永久性的，也可以是一次性的，可以由蜡、木头和塑料等材料制成。

2。制作核心 ：对于空心零件的铸造，可能需要设计一个型芯，这是一种放置在模具型腔内的实心材料，用于塑造铸件的内部几何形状。 （例如，较大的圆柱形模具中的圆柱形芯将生产管状铸件。）

3。制作模具 :模具的制作方法因工艺而异。例如，永久性金属模具可以使用 CNC 机器制造，而砂型则是通过将沙子混合物应用于图案外部来制造。制造模具的实践被称为模具制造，是一门专业学科。

4。填充模具 :将金属加热至熔化，然后倒入或压入模具。例如，在重力铸造中，熔融材料向下倒入型腔中；在高压压铸中，它在高压下被迫进入型腔，需要很高的夹紧力来保持模具的安全。

5。移除部件 ：铸件冷却固化后，从模具中取出。对于砂型铸造等工艺，这意味着必须破坏模具才能到达内部零件；对于永久性模具，将金属模具的两半拉开并准备再次使用。

6。后处理 ：铸造金属部件可能需要清洁——例如去除模具的残余物——或其他后处理步骤，然后才能使用。

金属铸造的优点

选择金属铸造而不是锻造或 CNC 加工等其他金属加工选项的原因有很多。金属铸造的一些主要优点包括：

• 适合量产
• 可以生产大而重的零件
• 可以生产很厚的零件
• 适用于大型单件（而非组装组件）
• 卓越的轴承品质
• 适用于一些轻合金
• 材质通用性

金属铸造的局限性包括不可避免的缺陷、有限的尺寸精度（与 CNC 加工相比）、劳动密集型以及通常较高的最低订购量。

金属铸造的主要种类

压铸

压铸是用于复杂和详细零件的最重要的金属铸件类型之一，它使用两个可重复使用的工具钢模具 作为工具。该过程类似于塑料注射成型：熔融材料在高压下被强制进入型腔 ，让工程师可以制作出细节精致的零件。

创建定制模具的成本很高，这使得该工艺在大规模生产中更为普遍。然而，一旦制造出来，这些模具可以多次使用。压铸件往往具有出色的表面光洁度。

铝压铸件和镁压铸件都广泛用于高质量零件。

重力铸造

与压铸一样，重力铸造是一种使用可重复使用的金属模具铸造金属的方法。然而，重力铸造依赖于重力 移动液态金属通过模具，从上到下，而不是压力。模具必须在第一次铸造前进行预热，并且由于热疲劳低，通常由铸铁制成。

重力铸造早于所有其他金属铸造技术，重力铸造零件已存在数千年。它是一种永久性模具铸造形式；重力铸造工艺的替代方案包括气压和真空。

熔模铸造（失蜡铸造）

熔模铸造或失蜡铸造是一种使用消耗性模型和模具铸造金属的方法：这两种物品在铸造过程中都会被破坏（尽管熔化的蜡通常可以重复使用）。

与重力铸造一样，熔模铸造已有数千年的历史。在失蜡铸造过程中，模型由蜡或等效材料制成——有时是手工制作，有时是使用树脂 3D 打印机——然后在模型周围浇注耐火材料以制作模具。

投资 是应用在图案周围的陶瓷层，然后用作熔融金属的模具。该陶瓷层在称为剥离的过程中被去除 .

砂铸

砂型铸造是一种简单的、具有数百年历史的金属铸造方法，比替代技术更实惠。它使用沙子（与粘土等粘合材料混合）作为模具材料，模具能够承受高温。

在砂型铸造过程中，将图案浸入装在称为烧瓶的特殊盒子中的沙子中 .通过压实模型周围的沙子，可以制作一个模具，可以将熔融金属倒入其中。

金属铸造过程中使用的沙子可以是绿色 沙子（湿粘土）或空气组 沙子（用粘合剂干沙子）。

其他铸造工艺

制造中使用的金属铸造工艺还有几十种，包括模铸和壳模——都是一次性模具工艺——以及离心铸造和连续铸造等永久模具工艺。

铸造压力：高还是低？

金属压铸是一种有价值的金属加工工艺，它可以进一步分为两类：高压压铸和低压压铸。选择合适的压力取决于材料、壁厚和零件尺寸等因素。

高压压铸 是一种比低压压铸更常见的技术，使用频率是其两倍以上。

高压压铸是铝和锌等软合金的理想选择，包括以高压和高速将液态金属压入模具，需要强大的压力机来保持模具闭合。因此，该工艺比低压压铸更昂贵。

高压压铸的优点：

• 快速制作
• 薄壁成为可能
• 光滑的表面处理
• 最小收缩

低压压铸 是一种较慢的压铸形式，可以更温和地迫使熔融金属进入模具。适用于低熔点合金。虽然比高压压铸慢，但低压铸造金属的工艺适用于复杂的几何形状，可以生产出非常坚固的零件。

低压压铸的优点：

• 强项
• 复杂的几何图形

可铸造金属

多种金属适用于铸造工艺。然而，3ERP接受的三种最常见的铸造材料是铝、锌和镁。

铝铸件

铸铝是形成铝的最普遍的方法。它用于使用 A380 和 A383 等合金制造工业和汽车零件，例如变速箱和发动机。

有几种方法可以进行铝铸造。铝压铸件因其速度和出色的表面光洁度而非常适合大批量生产；永久模具铸造适用于超强度铝件；砂型铸造适用于小批量、几何形状复杂的铝铸件。

无论采用何种铸造工艺，铸铝都能制造出坚固而轻巧的部件，因此用途广泛。

锌铸件

锌合金是适用于铸造的流行、价格合理且广泛可用的金属。锌铸件通常涉及高压压铸，可实现高生产率和最低的后处理要求。

由于锌的高铸造流动性，锌铸造可以产生具有非常薄的壁和精细细节的零件。锌也可以冷成型以更好地接合。

制造商可以选择 ZAMAK 锌合金或锌铝合金 (ZA) 合金。锌铸件包括汽车零部件、空调零部件、电子零部件等。

镁铸件

铸造——尤其是高压压铸——是迄今为止制造镁零件最常见的金属加工工艺，约占镁零件产量的 98%。

由于镁是所有结构金属中最轻的，因此它是轻量化应用的理想选择。镁铸件的其他优点包括非常薄的壁、出色的细节和良好的刚度重量比。

少量的镁部件也可以使用石膏铸造来制造，不过镁压铸最适合专业应用。

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