铝铸造方法详解：如何选择最适合的工艺

铝铸造方法因制造工艺而异：砂铸、压铸、压力压铸、连铸、壳型铸造等。每种工艺优劣各异，可根据铸件尺寸和复杂度选择最合适方法。

铝广泛应用于各类铸件服务于多行业。对常问“如何铸造铝件”者，答案是铝铸造厂采用多种铸造技术，质量是决定技术适用性的关键因素。

铸件质量衡量内外部质量、强度和延展性。工程师必须发挥各铝铸造法优势、克服劣势，提升产品质量、最优满足客户需求。

铝铸造方法对比：

铸造工艺	尺寸范围	公差	模具成本	大批量相对成本	小批量相对成本	表面光洁度	最小拔模角	最小壁厚
砂铸	全尺寸	0-3″=1/32″ 3″-6″=3/64″ 6″+=1/18″. 分型线跨度小件加0.020″ 大件加0.090″	$50-$15,000	低	最低	175-350 RMS	1-5°	0.125″-0.25″
压力压铸	小尺寸	不小于0.002″. 分型线影响尺寸加0.010″	$5,000-$150,000	最低	最高	20-90 RMS	1-3°	0.050″小件 0.080″中件
壳型铸造	最大可用模具面积80cm²	1″=0.004″ 1″-3″=0.010″ 3″-6″=0.013″ 6″-12″=0.016″ 12″-20″=0.020″. 分型线加0.005″-0.010″	$1,500-$25,000	中	中	75-125	外:0-1.5° 内:0-2°	0.100″
金属型铸造	0.25kg-50kg	0.015″-1″. 分型线小件±0.010″ 大件±0.030″	$1,500-$55,000	低	最低	125-200 RMS	2-4°	0.100″-0.150″
熔模铸造	1盎司-100磅	±0.005″-3″ ±0.002″ thereafter	$500-$20,000	最高	中	60-120 RMS	无	0.3″
离心铸造	直径1-120″. 长度≤50英尺. 重量≤5吨	圆柱±0.01″ 复杂形状±0.002″	无数据	低	中	圆柱63-500 µin 复杂32-500 µin	无	0.1-5.0″
连铸	0.2-1m	—	—	低	高	—	无	视形状而定

铝铸造方法详述

1. 铝砂铸

砂铸是约2000年前出现的最古老铸造方法之一。20世纪初铝普及以来用于铸铝。

铝砂铸中，模具由砂和粘结剂制成；模型置入模具并压实。

抽出模型后形成铸型型腔，为铝铸件形状复制品。

通过浇注系统将熔融铝浇入型腔凝固。铸件冷却后打碎砂模取出铸件。

现代砂铸技术改进提高了铝砂铸重量和平均尺寸。许多砂铸铝件超50kg，甚至达100m³大型铸件。

砂铸详见相关文章。

铝砂铸优势

• 成本低。
• 批量灵活，大小订单均可。
• 任何铝合金可砂铸，含热脆合金。
• 湿型砂抗压强度低，降低热裂缺陷风险。
• 模型设计调整灵活。

铝砂铸劣势

• 表面不光滑，可喷砂改善表面质量。
• 尺寸公差大于其他铝铸造法。

铝铸件收缩计算：https://vietnamcastiron.com/aluminum-casting-shrinkage/

铝砂铸应用

难以列举大部分铝砂铸应用，因该工艺可制造几乎所有尺寸范围内的零件。

预算适中且对表面光洁度要求不高，砂铸是首选。

湿型砂金属铸造详情：

2. 铝压力压铸

压铸分铝高压压铸和铝低压压铸两类。

高压铝压铸

高压铝压铸通过汽缸活塞将铝液在高压（约1200 bar）下压入钢模，制造铸件。

铝液高速注入快速凝固成型。

高压铝压铸有两种铸造室：

• 热室：汽缸活塞位于炉系统内，温度等同铝合金熔点。
• 冷室：熔融铝合金注入汽缸，活塞高压推入模具。活塞不在炉内，处于冷态。冷室主要用于铝合金。

铝高压压铸适合小型零件大批量生产，重约5kg，薄壁约0.4mm。铸件越大成本越高。

低压铝压铸

低压铝压铸中，模具由可调压坩埚（通常0.7 bar）注入液态金属。

金属退火炉位于下方（而非高压压铸的水平），熔融铝从底部向上泵入填充模具。

铝低压压铸适合壁厚3mm以上、重量达150kg的铝铸件。

压铸中铝合金是最常铸造金属，用量是其他金属压铸的两倍。

压铸用铝合金类型

• 380.0 (Al+Si+Cu+Mg)：铸造铝合金，高机械强度、耐腐蚀、高稀释性、低价。常用于铸造齿轮箱。占今日压铸铝合金用量85%。
• A360.0 (降低Cu)：高档铸铝合金，杂质少，耐腐蚀优于380。用于乐器、防腐零件。
• 413.0 (Al+Si)：铸造合金，耐腐蚀优于360。常用于铸造手枪、曲轴。
• 518 (Al+Mg)：最佳锭料合金，耐磨性最好，但稀释性低、难铸造、成本高。

压铸优势

• 铸件公差严密。
• 表面光滑亮丽，表面缺陷少，利于喷涂涂层。
• 铝晶粒组织致密细小光滑，赋予铸件高力学性能和耐磨性。
• 适合自动化生产线。

压铸劣势

• 熔融铝高速注入快速冷却，夹带冷凝料导致难焊接和热处理。可用真空脱气技术处理气体夹带。应选凝固温度范围短的铝合金。
• 运营和模具投资昂贵，仅适合大批量订单。
• 产品设计调整不如砂铸灵活。
• 高压合金流动导致模具快速磨损。

压铸应用

该工艺应用极广：从灯具等简单部件到发动机、变速箱壳体、车轮、汽车悬架、航天器等复杂部件。

3. 壳型铝铸造

壳型成型采用热固性酚醛树脂砂制模。

先设计制作金属模型两半，加热涂润滑剂。置入准备好的热固性砂室并翻转。树脂砂混合物粘附模型硬化成壳。

取出模型留下壳。两半模型形成两个约10-20mm厚的壳型。组装成完整模具。浇入液态铝凝固成型。

打碎壳模即可取出铸件。

壳型铝铸造是适合制造空心芯或压铸件的铝铸造方法之一。

壳型铸造优势

• 表面光洁度完美度高。
• 尺寸精度高，公差严密。
• 模型可重复使用。

壳型铸造劣势

• 生产成本高。
• 大型复杂铸件难以铸造。

壳型铸造应用

适用于气缸盖、连杆、缸体、进排气歧管、机床底座、卡车引擎盖、阀体等。

4. 金属型铝铸造

金属型铝铸造（永久模铸造）是使用金属作模具材料的铝铸造方法，类似压力压铸。但液态铝依靠重力注入模具，浇注速度较低。

因金属模具，铸件冷却快。模具寿命长，称永久模。

金属型铝铸造适合铸造比高压压铸更大质量，约10kg。体积越大成本越高。

结合热处理法，金属型力学性能提升。小件冷却快无需热处理。

为获最大力学性能，高温固溶处理后冷却，自然或人工时效。

金属型铝铸造用铝合金

• 366：制造手枪和汽车。
• 355.0, C355.0, A357.0：制造齿轮箱、高强度部件如火箭零件。
• 356.0, A356.0：机床零件、飞机轮等。

金属型铝铸造优势

• 铸件性能高，得益于快速冷却。
• 铝收缩率低、气孔缺陷少。尺寸公差仅约1mm。
• 表面质量好，1-6µm Ra。
• 废品少。

金属型铝铸造劣势

• 成本高。
• 难制造高复杂度、大尺寸铝铸件。
• 产品设计调整困难。

金属型铝铸造应用

汽车行业制造齿轮、铸件、悬架、燃油喷射壳体、发动机活塞。飞机零件也常用金属型铝铸造。

该工艺用于汽车和航空工业制造齿轮、悬架、手枪、燃油壳体等零件。

5. 铝熔模铸造

铝熔模铸造即铝失蜡铸造，将蜡或热塑性塑料注入预制金属或橡胶模具。

蜡型收集组装成树枝状连接浇注系统同批铸造。蜡型涂覆耐火材料。重复直至外壳达5-15mm厚。此壳为熔模。

干燥加热树枝熔出内部蜡，留下所需铸件形状的内腔。

熔模浇注前加热。模具裂纹可用陶瓷或特种材料修复。

浇注熔融铝，干燥后仅破坏外部陶瓷壳。铸件从树枝取出进入精加工。

铝熔模铸造优势

• 表面光洁度高、尺寸精度高。
• 可铸造复杂铝铸件。
• 多个铝铸件可一次浇铸。

铝熔模铸造劣势

• 生产成本高。
• 带芯铸件复杂难铸。
• 生产周期长。
• 通常仅适用小尺寸铝铸件。

铝熔模铸造应用

失蜡铸造应用广泛：航空航天、电力、武器、汽车、军工、油气等铝铸件制造。

6. 铝离心铸造

铝离心铸造用金属、石膏或石墨制模。模具在离心铸造机上旋转，外部将熔融铝浇入模具。液态铝依靠离心力均匀分布于模壁并按模具形状硬化。

离心铸造模具两类：垂直离心铸造（垂直轴）和水平离心铸造（水平轴）。模具旋转电机使金属均匀分布于模具表面。

铝离心铸造优势

• 铸件尺寸高精度，因离心力限定且金属致密。
• 铸件力学性能高，外表面金属组织细小致密。
• 无需砂芯即可中空，节省砂芯成本。
• 无需浇注系统，节省金属。

铝离心铸造劣势

• 铸件内表面光洁度差、杂质多、内径不准。
• 通常仅适合圆柱形铝件。复杂形状需结合壳型铸造。

离心铸造应用

铝铸造厂用离心铸造生产喷气发动机压气机、石化炉管、军工国防设备等铝铸件。

7. 铝连铸

铝连铸是铝合金连续浇入带循环水冷系统模具的铸造工艺。铸件随制随冷随取出。

铸造系统后紧接连续冲压轧制线。铸品为铝棒、板、管，尺寸达0.2×1m。

高效铸造系统，广泛用于铝和钢铸造厂。

连铸优势

• 快速冷却赋予高力学性能。
• 易自动化，生产率高。
• 铸件表面完美，金属晶粒组织致密。

铝连铸劣势

• 仅适合简单形状铝铸件。
• 无法铸造有横截面长度的物体。
• 初始建设成本高。

铝连铸应用

铝连铸用于铸造各种尺寸金属棒、金属管。

此外还有真空密封成型、消融铸造、消失模等其他铝铸造方法，也有类似优势。

选择合适铝铸造技术

每种铝铸造工艺优劣各异。仔细参考文中不同铝铸造方法对比信息，根据预算、目标铝铸件类型、精度要求、年产量做选择。

许多其他因素影响铝铸造技术选择。希望本文信息能帮助读者更好理解铝铸造方法并做出正确决策。

VIC拥有多种加工技术的金属铸造厂体系。尤其在铝铸造，VIC采用湿型砂和消失模铸造技术，并按市场需求扩展其他铸造技术生产线。

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