砂型铸造、模铸和熔模铸造：为您的金属零件选择正确的工艺

由于其适应性、性能和相对便宜的成本，一些铸造工艺被广泛应用于许多工业应用的制造中。例如，砂型铸造、压铸和熔模铸造是全球广泛使用的铸造工艺，为消费品、汽车、医疗和航空航天行业制造金属零件。

尽管所有三种制造工艺都可以生产出高质量的金属零件，但其中一种工艺比另一种更适合您的应用，因为每种工艺都有其优点和局限性。理想的方法取决于您的要求、设计复杂性、材料特性以及零件设计的其他关键要素。

砂模熔模铸造比较

金属铸造

什么是金属铸件？简而言之，铸造过程包括熔化金属并将熔化的材料倒入准备好的模具中使其成型。当今大多数铸造技术在熔融金属的处理和放置在模具中的方式上有所不同。根据零件设计，铸造工艺可以生产净形零件。因此，不需要额外的加工操作即可实现零件最终所需的形状和配合。

产品设计师必须了解每种工艺的工作原理以及它们之间的差异，以决定哪种工艺更适合组件——砂型铸造、压铸或熔模铸造。设计人员只能通过了解应用程序的复杂性、需求和结果来选择最适合应用程序的流程。

那么让我们快速回顾一下三个铸造过程。

什么是压铸？

压铸是一种流行的永久模具金属铸造工艺，其中熔融金属在压力下被压入模具，使其凝固成金属铸件。压铸件或压力压铸件通常用于汽车外壳、电器部件和玩具。

压铸

压铸完整指南

什么是砂型铸造

砂型铸造与压铸略有不同。首先，将熔融金属手动倒入一次性砂模中，冷却后形成 3D 形状。

砂型铸造完整指南

什么是熔模铸造

在熔模铸造中，将熔融材料倒入由耐火材料制成的模具中。一旦金属在模具内凝固，就可以通过打破耐火模具来取出铸件。蜡模是用耐火材料制作模具的。

熔模铸造模具和组件

熔模铸造完整指南

砂型铸造、压铸和熔模铸造之间有什么区别？

砂型铸造、压铸和熔模铸造有什么区别？

砂型铸造、熔模铸造和压铸是各种应用的绝佳选择。它们效率高，质量相当，并且可以铸造类似的材料。因此，在评估砂型铸造、压铸和熔模铸造之间的差异时确定明显的获胜者可能很棘手。

然而，在选择包埋、模具和砂型铸造制造工艺时，存在一些显着差异。因此，了解它们可以让产品设计师受益，因为它有助于做出明智的决定。

以下是砂型铸造、熔模铸造和压铸工艺之间的八个最显着的差异。

砂型铸造、压铸和熔模铸造比较

模具设计和材料

砂型、熔模铸造和压铸工艺之间的主要区别在于用于制造模具的材料。

压铸模具是永久性金属，而砂铸模具是消耗性砂。熔模铸造需要在蜡模周围涂上特殊的耐火涂层来制作模具。

铸模示例（来源：indiamart.com）

由于采用永久性模具，压铸的生产速度比砂型铸造和熔模铸造更快，制造商每次都必须重新制作模具。熔模铸造的优点是每个模具有更多零件，因为多个零件在一棵树上铸造。

所用砂的质量显着影响铸件的表面质量。相比之下，熔模铸造中的压铸金属模具和细浆耐火材料模具会比砂型铸造获得更光滑的表面。

砂型铸造和熔模铸造模具每次都会被破坏，而压铸模具在铸造运行后立即准备就绪。这种质量和该方法出色的处理速度是最重要的方面。这就是为什么压铸在高速生产环境中通常是首选的原因。

由于这种差异，砂型铸造不太适合需要速度的应用。另一方面，该工艺相对具有成本效益且用途广泛，使其成为合金和不寻常形状的理想选择。此外，由于制造工艺简单并且可以轻松处理多种合金，因此设计人员拥有更大的自由度。

金属铸造类型 模具材料及制作 砂型铸造消耗模具
模具材料为砂 1 – 2周压铸永久模具
模具材料为金属 4 – 10 周熔模铸造消耗模具
模具材料为耐火材料，从蜡模到完整铸件需要 7 – 10 天模具材料和生产时间

材质

熔模铸造和砂型铸造可以铸造任何材料。然而，压铸通常用于铸造低熔点有色金属零件。因此锌、铝、镁和黄铜广泛用于压铸，而铝合金、黄铜合金、铸铁和铸钢是流行的砂型铸造材料。

熔模铸造与砂型铸造非常相似，可以铸造任何材料。

金属铸造类型 砂型铸造 压铸 熔模铸造 可铸金属无限制低熔点金属无限制砂、模具和熔模铸造材料

零件属性

由于该过程涉及高压，压铸零件通常比砂型铸造和熔模铸造更耐用。此外，高压还确保了没有内部间隙，并且整个产品基本上没有任何内部缺陷。

压铸件的冷却速度比砂型铸造快，使压铸件具有更精细、更均匀的微观结构。通常，这种微观结构可将机械性能提高高达 20%。

• 砂型铸造 - 材料性能较差
• 压铸 – 高压带来良好的机械性能和微观结构
• 熔模铸造 - 机械和微观结构取决于铸造方法，但通常介于砂型铸造和压铸之间。

铸造特征和属性 砂型铸造 压铸 熔模铸造 零件尺寸 – 重量 (kg) – 最小 0.01<0.010.001零件尺寸 – 重量 (kg) – 最大无限制 50100孔隙度（1 – 最好到 5 – 最差）3 – 51 – 35形状复杂性（1 – 最好到 5 – 最差）1 – 23 – 41砂型、模具和熔模铸造零件属性

部件复杂性

模具、熔模铸造和砂型铸造结果之间的另一个区别是零件的整体复杂性。熔模铸造和砂型铸造可以处理比压铸更复杂和更广泛的设计。压铸提供了更高的尺寸精度和速度，但生产复杂形状的能力受到限制。

熔模铸造和压铸也受到限制，与砂型铸造相比，适合中小型零件。

铸造特征和属性 砂型铸造 压铸 熔模铸造 零件尺寸 – 重量 (kg) – 最小值0.01<0.010.001零件尺寸 – 重量 (kg) – 最大值无限制50100形状复杂性（1 – 最好到 5 – 最差）1 – 23 – 41砂型、模具和熔模铸造零件复杂性

壁厚

砂型铸造通常会导致壁厚变厚。厚壁意味着通过机械加工和其他后处理纠正错误的空间更大，但也更重。

铸造工艺截面厚度最小截面厚度最大砂型铸造3.00毫米无限制压铸0.50毫米12.00熔模铸造1.00毫米75.00砂型、模具和熔模铸造壁厚

另一方面，压铸可以生产更薄的壁，同时保持更高的尺寸精度。因此，砂型铸造不适合公差严格的小型物体，并且保持一致性和提供最佳结果变得极其困难。熔模铸造还可以生产薄壁，是复杂形状和特征的不错选择。

产量

砂型铸造的好处之一是它对工具的要求较少。因此，该过程相对较快，并且可以立即产生良好的结果。另一方面，压铸由于其初始模具更加复杂且耗时，因此最适合大批量生产。

砂型、压型和熔模铸造产量

熔模铸造每批次可以生产更多零件，因为每棵树可以铸造多个零件，但初始设置时间与压铸相似。

铸造特征和属性 砂型铸造 压铸 熔模铸造 典型生产率（零件/模具小时）1 – 202 – 2001 – 1000最小数量1        10,00010砂型、模具和熔模铸造生产时间

然而，请记住，对于大批量生产来说，压铸是一个更快的过程。快速生产意味着压铸可以让您在比替代方法更短的时间内生产一千件。然而，如果您只需要 100 - 150 件或更少的产品，压铸所需的初始加工时间会使其他工艺更好。

公差和准确性

压铸件提供三种铸件中最好的公差精度。这些是铝的典型特征，因为铸造工艺的精度和公差取决于以下因素。

• 设计复杂性
• 模型设备和模具设备的类型
• 金属且允许使用
• 模型和模具状况
• 铸造厂工作方法

尺寸压铸砂型铸造熔模铸造Up to 25mm+/- 0.050mm+/- 2.00mm+/- 0.250mmUp to 50mm+/- 0.075mm+/- 2.00mm+/- 0.350mmUp to 75mm+/- .0.100mm+/- 2.00m+/- 0.400mmUp to 100mm+/- 0.125mm+/- 3.00mm+/- 0.500mm砂型、模具和熔模铸造公差和精度

铸造公差和精度图、表参见以下标准。

• ISO 8062 – 铸造尺寸公差和加工余量

表面光洁度

另一个关键因素是最终产品的表面光洁度。砂型铸造工艺会产生粗糙的表面，冷却后可能需要进一步处理或机加工。然而，压铸件具有出色的表面光洁度，很少需要额外的处理。

砂型、模具和熔模铸造表面光洁度

由于采用精细的浆料材料，熔模铸造通常会产生出色的表面光洁度。

成本

与所有制造工艺一样，单位成本取决于多种因素，包括材料、劳动力和设备。例如，砂型铸造比其他铸造需要更多的劳动力，压铸需要昂贵的模具和机械，熔模铸造需要较长的生产时间。

砂型、模具型和熔模铸造成本比较

与砂型的简单性相比，为压铸工艺制作金属模具的成本更高。此外，金属模具需要更多的时间和专业知识，从而提高了工艺的总体成本。

铸造过程 模具成本 设备成本 人工成本 产品费率 （件/小时） 砂型铸造低低低 – 中<20压铸高高低 – 中<200熔模铸造中到高低到中高 <1000砂型、模具和熔模铸造成本比较

不同铸造工艺的开发时间也有所不同，从而增加了总体成本。

• 砂型铸造 - 2-10 周的开发时间
• 压铸 – 12 – 20 周
• 熔模铸造 – 5 – 16 周

下图显示成本取决于生产数量和生产率。

砂型、模具和熔模铸造生产成本（来源：Chegg）

砂型铸造、模具铸造和熔模铸造的优缺点

铸造类型 优点 缺点 砂型铸造几乎可以铸造任何金属
零件尺寸、形状或重量没有限制。
模具成本低，需要精加工
粗糙表面光洁度
宽公差压铸卓越的尺寸精度
优异的表面光洁度
低孔隙率
生产率高模具成本高
零件尺寸有限
一般仅限于有色金属
交货时间长熔模铸造复杂的零件形状
出色的表面光洁度和精度
几乎任何金属都可以铸造零件尺寸有限
昂贵的模型和模具
昂贵的劳动力砂型铸造、模具铸造和熔模铸造的优缺点

砂模铸造和熔模铸造的特点

铸造特征和属性 砂型铸造 压铸 熔模铸造 零件尺寸 – 重量 (kg) – 最小 0.01<0.010.001零件尺寸 – 重量 (kg) – 最大无限制 50100典型表面光洁度 (Ra- um)5 – 2501-Feb0.3 – 2孔隙率 (1 – 最好到 5 – 最差)3 – 51 – 35形状复杂性 (1 – 最好到 5 – 最差)1 – 23 – 41尺寸精度 (1 – 最好到 5 – 最差)311截面 – 壁厚 – 最小30.51截面 – 壁厚 – 最大无限制1275典型尺寸公差 (mm)1.6 – 4.00+/- 0.001 – 0.005+/- 0.005典型生产率（零件/模具小时）1 – 202 – 2001 – 1000最小值数量1                           10,00010砂型、压型和熔模铸造的特点