砂型铸造是一种古老的铸造工艺。熔融的金属被倒入模具中，冷却成型。然而，成品并不总是能立即满足精确的要求。因此，通常需要多次打磨才能达到合适的尺寸和表面光洁度。壳型铸造是一种更先进的铸造方法，可以解决这些问题。
壳型铸造不使用松散的砂粒，而是使用由砂粒和热固性树脂粘合剂制成的薄而硬的壳。这种壳尺寸更精确，表面更光滑，因此无需额外加工。本文介绍了壳型铸造工艺及其工作原理。您还将了解适用于该工艺的材料及其众多应用。
目录
什么是壳型成型？
壳型铸造，又称克罗宁工艺，以发明该工艺的德国工程师约翰内斯·克罗宁 (Johannes Croning) 的名字命名。克罗宁毕生致力于改进铸造工艺和机器。他最重要的成就之一是壳型铸造的发明，这使得制造更精密的零件成为可能。
在壳型成型中，使用由砂子和热固性树脂胶制成的薄壁壳作为模具，使用后可丢弃。与大多数砂模不同，这些壳坚固耐用，并由树脂粘合在一起。此外，它们还能提高零件的精度和表面光洁度。
完成一个壳型铸造需要多长时间？
生产一些复杂的模具可能需要很长时间。模具安装到位后，最耗时的部分就是冷却。每小时能生产多少个零件取决于你的自动化方法以及模具的尺寸和复杂程度。每小时可以生产5到50个零件。
壳型成型的成本是多少？
壳型造型成本一般在0.25-0.30美元/公斤之间，由于树脂注砂比普通铸造砂价格高，因此壳型造型成本高于普通砂型造型。
壳型铸造比压铸更贵吗？
相对成本取决于产量。对于小批量生产，壳型铸造比压铸更便宜。这是因为压铸需要昂贵的模具，而这些模具只能用于生产此类零件。相比之下，壳型铸造的模具只需要沙子和树脂。
另一方面，压铸的成本会随着零件数量的增加而降低。这是因为模具的高成本分摊到了更多的零件上。另一方面，壳模铸造每次都需要新的砂型和树脂。
要了解有关压铸成本和价格数据的更多信息，请查看 金属压铸成本 文章。
壳模是如何制作的？
壳模铸造工艺比砂模铸造工艺更耗时。这是因为在开始壳模铸造之前需要做更多的准备工作。壳模铸造工艺流程如下：
步骤1：加工金属图案
如果要铸造物体，需要一个考虑到收缩和加工余量的金属模型。它通常经过机械加工，分为两半。模具通常由铁和钢制成。对于活性金属，石墨也是一个选择。
第二步：制作模具
第一步是将金属模具加热到230-340°C（450-650°F）。这是整个过程中最重要的一步。之后，使用硬脂酸钙防止砂壳粘在模具上。
整个模型悬挂在一个装满细硅砂和热固性酚醛树脂的倾卸箱中。然后将倾卸箱倒置，使沙子和树脂的混合物覆盖在热的模型上。金属模型的热量使混合物硬化，形成一个约9至20毫米厚的硬壳。
过了一会儿，他们把模型和盒子翻过来，让尚未硬化的松散沙子脱落。现在，只有硬化的壳仍然附着在模型上。最后，将壳放入烤箱进行干燥和固化。由于我们需要一个由两部分组成的壳，所以模具的另一半也采用相同的步骤制作。
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步骤3：组装模具
用同样的方法制作好两个模具后，就可以组装它们了。可以用夹子或胶水固定它们。
步骤4：浇注过程
技师可能会将型壳放入浇注套筒中，或用沙子、砾石或金属丸覆盖。这可以为型壳提供支撑，使其更坚固。然后将熔融的金属倒入模具中。您可以手工或使用机器进行操作。
步骤5：冷却并移除铸件
放置一段时间后，金属会自行冷却。待其硬化后，工人就可以将其打碎或打开模具取出铸件。之后，根据铸件的外观进行清洁或精加工。
可用于壳型铸造的材料
我们在壳型铸造中使用多种材料，以满足不同的行业需求。该工艺适用于黑色金属和有色金属，是一种用途广泛的铸造方法。
黑色金属
黑色金属因其强度和耐用性而常用于壳型铸造，其中包括各种类型的钢合金。
- 碳钢：碳钢是一种合金元素含量低于10.5%的铁合金，应用广泛。C20、C25、C30和C45等牌号因其易加工性和耐磨性而广受欢迎。
- 不锈钢：铬含量至少为 10.5% 的不锈钢具有耐腐蚀性。其种类包括铁素体、马氏体、奥氏体、沉淀硬化型和双相不锈钢。
- 合金钢：20Mn、45Mn等合金钢因其独特的性能而被广泛使用。它们适用于需要高强度和高韧性的应用。
有色金属
有色金属也适用于壳型成型，具有重量轻、耐腐蚀等优点。
- 铝合金：当需要考虑重量时，可以使用 ASTM A356、ASTM A413 和 ASTM 360 等铝合金。它们在强度和重量之间实现了良好的平衡。
- 铜和铜合金：铜及其合金因其导电性、可加工性和耐腐蚀性而备受推崇。除黄铜外，所有铜基合金均适用于壳型铸造。
其他兼容金属
根据铸件的具体要求，可以使用其他金属。金属的选择取决于强度、耐腐蚀性和重量等因素。
由于壳型成型可用的材料种类繁多，因此它成为制造高精度复杂零件的首选方法。
- 碳钢等级（C20、C25、C30、C45）因其可加工性和耐磨性而被使用。
- 不锈钢品种具有耐腐蚀性，可用于恶劣环境。
- 合金钢等级具有高强度和韧性。
- 选择铝合金是因为其重量轻。
- 铜和铜合金因其导电性和耐腐蚀性而受到重视。
壳型成型的优点
人们喜欢壳型成型，因为它可以处理多种材料。此外，它还可以提高加工零件的精度和表面光洁度。
以下是壳模铸造工艺的一些优点：
- 更精确的尺寸：壳模铸造产品尺寸非常精确。这是因为凝固的壳型经过加热和加压以保持其形状。采用此工艺生产的零件尺寸公差仅为±0.25毫米。
- 更好的表面光洁度：与砂型铸造不同，液态金属与干燥、封闭的壳体接触，壳体表面光滑，无孔隙。因此，铸件的表面光洁度更高，缺陷更少，理想情况下可达 2.5 微米。
- 交货时间短：壳模可以反复使用，且效果相同。这不仅减少了等待时间，还能降低生产更多相同产品的成本。
- 减少气体缺陷：与其他方法相比，粘合剂用量更多。尽管如此，薄壁空芯仍能为空气流通提供自然通道。壳模中较粗的砂粒使空气更容易通过，从而获得更好的铸件。
- 自动化：壳模铸造工艺易于自动化，适合同时生产大量产品。所有重要工序均由机器完成，例如加热金属模具、制作壳模以及组装。
- 支持多种材料：壳型铸造可用于生产黑色金属和有色金属。这意味着它可以用于多种不同的材料。
壳型成型的缺点
任何事物都有其优点和缺点。以下是壳模成型的缺点：
- 有限的重量处理：由于壳模壁厚非常薄，它们只能容纳中型和重型部件。该工艺可以处理重量在 30 克至 10 公斤（25 磅）之间的部件。
- 昂贵的树脂：壳型铸造所用的热固性酚醛树脂比传统砂型铸造所用的粘合剂更昂贵。
- 设备成本高：该工艺需要不同的加热和固化装置，因此成本较高。如果采用自动化方案，投资成本会更高。
壳型成型的应用
壳型铸造技术能够在短时间内轻松复制精密的金属零件。正因如此，铸造工艺在医学、航空航天和汽车工业等众多领域得到了广泛的应用。
树脂的添加使零件表面更加光滑，无需进行大量的后处理。因此，所需的时间和劳动力更少，从而降低了总体生产成本。正因如此，壳型成型是制造中小型金属零件的最佳方法。
壳型在不同行业的具体用途：
- 汽车：发动机缸体、气缸盖、凸轮轴、曲轴、变速箱
- 航天：涡轮叶片、变速箱
- 工业机械：齿轮、阀门、泵壳、杠杆臂
- 电气设备：电气系统外壳和组件
- 石油和天然气：阀体、定制精密零件
壳型铸造和其他铸造工艺
造型是一个广义的术语，壳型造型是造型方法之一。这种方法涉及在模具中对熔融和凝固的材料进行成型。还有其他非常类似的方法，例如砂型铸造、压铸和熔模铸造。
壳型铸造和砂型铸造的区别
使用砂型铸造制品有两种方法：砂型铸造和壳型铸造。这两种铸造方法的模具制作工艺不同。在砂型铸造中，填充的沙子本身就形成了模具。在壳型铸造中，模具是由沙子和树脂制成的薄壳。
由于砂型松散，更容易出现表面缺陷和尺寸误差。而壳型薄而坚固，用它制造的产品外观更美观，精度也更高。
壳型铸造和熔模铸造的区别
在铸造中，熔模铸造与壳型铸造不同。每次使用熔模铸造时都需要使用蜡模。将蜡模组装成树状结构（蜡浇口），用陶瓷浆料覆盖，然后熔化形成型腔。
这意味着设计和模具采用不同的材料制成。大多数壳模由金属制成。熔模铸造使用蜡模。熔模铸造使用耐火陶瓷，而壳模铸造使用砂模。
壳型铸造的优点之一是良好的表面光洁度。然而，熔模铸造产品的表面光洁度更高，可达1.3微米。Yonglihao Machinery可以为您提供高质量的 熔模铸造服务.
壳型铸造和压铸的区别
壳型成型和 压铸 两者都是金属铸造工艺。它们之间的主要区别在于模具的制作和使用。压铸使用永久性金属模具，在高压下将熔融金属压入型腔。而壳型铸造则使用由沙子和树脂制成的壳模，这种壳模只能使用一次。
壳型成型不需要压铸那样的高压。相反，它利用树脂的强度来粘合壳型，从而达到精确的效果。此外，压铸仅适用于由易熔金属制成的简单零件。
壳成型和注塑成型的区别
另一种精密成型技术是注塑成型。然而，它主要用于生产塑料制品的复制品。在这种方法中，熔融的塑料在高压下被压入金属模具中。然后让塑料冷却并硬化成最终形状。
因此，壳型铸造和注塑成型的主要区别在于所用材料的类型和制造方法。壳型铸造是将熔融金属倒入消耗性砂型中。而注塑成型则是将塑料压入永久性固体模具中。
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