什么是选角？选角流程和方法详解

金属铸造是一种制造金属零件的工艺。它以能够塑造复杂形状、使用各种材料以及批量生产零件而闻名。但铸造究竟意味着什么？该工艺包括将熔融的金属和合金倒入预先制作的模腔中，然后使其硬化。最终将其转化为所需的功能部件。因此，模腔就像待制造零件形状的镜像。

铸造工艺种类繁多，各有优缺点。这些工艺包括砂型铸造、压铸和熔模铸造。原材料的类型和待生产零件的规格决定了应采用哪种方法。本文全面概述了铸造工艺、技术、可用的金属和合金以及其优缺点。

什么是 Casting？

铸造是将熔融金属塑形，制成金属或合金零件的过程。液态金属凝固后的形状由型腔决定。当材料被浇注时，它会流经型腔（模具）的每个角落，覆盖所有细节。凝固的零件随后被推出模具或铸腔。

铸造工艺已有7000年历史，大约始于公元前3200年。当时，美索不达米亚和中国用铜铸造各种实用物品。公元前645年后，砂型铸造成为制造工具和炊具最常用的方法之一。

在现代制造业中，金属铸造工艺应用广泛，其性能也在不断扩展。它能够经济高效地生产精密复杂的零件，尤其是在大批量生产的情况下。在压机、铸造或其他类型的模具中，型腔可用于生产数千个类似的零件。而砂型和熔模铸造只能使用一次。因此，这种经济高效的铸造工艺常用于测试原型项目。此外，铸件还能保持其原有的物理和机械性能。

铸造过程如何进行？

铸造或成型有两种不同的方法：使用模型创建型腔，以及使用可多次使用的精密模具。以下是一些与铸造工艺相关的术语：

• 模型：这是所需部件的全尺寸复制品。它通常由金属、塑料或木材制成，用于制作模具。
• 型芯和型腔：型腔是铸件外部轮廓的空心部分。型芯用于铸造孔和通道等内部特征。
• 浇注系统：由引导和控制液态金属从浇注炉流向型腔的通道组成。浇口、流道和浇口等部件都属于浇注系统的一部分。
• 立管：模具中的储液器，允许液态金属流入铸件，以补偿金属在硬化过程中的收缩。这可以防止铸件出现孔洞和其他缺陷。

现在，让我们逐步了解铸造工作流程。

步骤1：创建模具型腔

要创建空腔，您需要一个模型作为形状的主体。您可以使用蜡、塑料或木材来制作复制品或设计。因此，在设计和创建模型时，需要考虑诸多因素，例如调整尺寸以适应收缩余量、设置拔模角度以便于移除，以及空心部件的芯模印。

之后 压铸模型已创建将其放置在一个模盒中，模盒周围包裹着沙子或陶瓷等造型材料。模具成型后会留下一个空间，形成型腔。需要注意的是，永久性模腔通常采用高科技生产方法制造。例如，它们采用数控加工和电火花切割铝或不锈钢制成。

步骤2：倒入熔融材料

首先，根据铸件的尺寸，使用电弧、感应或坩埚熔化材料。例如，对于大型铸件，需要使用大型熔炉来熔化原材料。此外，在浇注前，需要充分搅拌材料。

浇注可以通过手动操作坩埚完成，也可以通过机械和液压方式倾倒完成。另一方面，连铸机可以在模具沿生产线移动时自动将熔融金属倒入浇注床。温度会根据熔化的铸造材料而变化。例如，不锈钢铸件的温度可达到 1250°F 或 1000°F。然后，浇口和浇注系统帮助液态材料流入型腔。

步骤3：冷却和凝固

液态金属填充型腔所有细节后，需要时间冷却和凝固。冷却系统中可以使用通道和隧道来控制冷却速度。冷却所需时间取决于铸件的尺寸、复杂程度和材料类型。

随着金属凝固，微小的固体颗粒（称为晶核）聚集在一起，并开始晶体生长。最终形成材料的晶粒结构。通过这种机制，金属材料的原始性能得以恢复。

步骤4：拆除铸件

最后一步是将产品从模具中取出。如果模具会膨胀（砂型铸造或熔模铸造），则由操作员或机械系统将其破坏。这样就可以取出成品。如果模具可重复使用，则使用顶出器将金属铸件取出。之后，进行清洁和后处理，以确保零件尺寸准确且表面光滑。

现在我们知道了什么是强制类型转换以及它的工作原理。接下来，我们来了解一下不同类型的强制类型转换。

不同类型的铸造方法

随着企业不断追求更精密、更复杂的铸件，金属铸造技术也在不断创新。铸造方法多种多样，例如砂型铸造、硅模铸造和压铸。每种铸造工艺都有其自身的优势。您可以根据它们的工作原理、优势和使用方法，为您的项目选择最佳方法。以下是制造业中最常用的几种铸造方法。

砂型铸造

砂型铸造模具由细颗粒硅基材料或紧密堆积的砂粒制成。模具由两部分组成：上模和下模。熔融金属会填充这两部分之间的空间。这种机制还能确保形状完美对齐，易于操作，并具有良好的浇口。

砂型铸造的优点:

• 模具制作和铸造工艺简单，模具成本低且节省。
• 黑色金属和有色金属均可用于砂型铸造。
• 它可以铸造各种形状和尺寸的零件，此外，它还可以铸造重量超过200吨的零件。
• 虽然尺寸精度不高，但后处理简单，耗时短。

砂型铸造的应用：发动机曲轴箱、阀门、轴承、电子元件、活塞、衬套、工厂机械等。

熔模铸造

这 熔模铸造工艺 比砂型铸造略微复杂。它需要用蜡模制作模具，并通过蜡浇口连接。然后将耐火材料（例如陶瓷）填充到蜡模中。之后，加热模具，使蜡模在耐火材料中熔化，并在型腔中留下光滑的表面。因此，该工艺也称为失蜡铸造。之后，将液态金属倒入型腔中。待零件硬化后，将模具破坏，取出零件。

熔模铸造的优势:

• 通过使用蜡模，无需插入芯体即可创建空心部件、底切和内部通道。
• 表面光洁度更好，质感更具吸引力。
• 尺寸更精确，公差可保持在±0.1mm
• 适用于制造形状复杂的薄壁零件

熔模铸造的应用：军用和民用飞机的发动机零件、工厂的零件、汽车的发动机和排气系统、医疗植入物和仪器等。

压铸

对于压铸工艺永久模具由坚固的材料制成，例如硬化工具钢。它通常用于锌、铝、铜、锡和其他金属材料。作为压铸工艺的一部分，熔炉用于熔化原材料。需要注意的是，熔炉可能连接到压铸机，也可能不连接到压铸机。然后，液体通过液压柱塞或注射装置注入模具。同时，可以产生高达 250,000 psi 的压力。

压铸的优势:

• 整个生产周期内精度高、质量稳定
• 无需大量后期处理
• 大批量生产，经济高效

压铸的应用：可用于生产各种产品，例如汽车零件、飞机涡轮叶片和机身、电器外壳、工业产品、机床和家居用品。

离心铸造

在离心铸造或旋转铸造中，液态金属被倒入一个绕中心轴旋转的圆柱形模具中。溢出的金属在离心力的作用下被推向模具壁，形成光滑均匀的金属层。金属凝固后，会呈现出模具的形状，并具有特定的厚度。

离心铸造的优点:

• 由于液态金属是连续注入的，所以没有孔洞
• 离心铸造件出现气孔和缩孔的风险非常低。这是因为它们从外向内凝固。
• 由于没有冒口，浇注过程中使用的材料较少
• 致密均匀的晶粒结构

离心铸造的应用：这种铸造方法主要用于制造对称物体。例如空心圆柱体、衬套、管道、压力罐、圆盘等。

低压铸造

在大多数情况下，与铸造机相连的浇注炉或加压炉内的压力在0.02至0.07兆帕之间。浇注炉位于铸件下方，液态金属通过升液管向上推入型腔。需要恒定的压力来填充型腔。模具充满后，冷却通道会以受控的方式保持冷却，直至整个模具凝固。

低压铸造的优点:

• 这 低压铸造工艺 可精确控制填充并消除湍流。这减少了孔隙率和收缩等缺陷。
• 低压铸造非常精密、细致。
• 这种铸造方法适用于多种有色金属材料，例如铝合金。
• 光滑的填充还允许铸造锋利的边缘和复杂的形状。

低压铸造的应用：气缸盖和框架、盘、定制空心和复杂型材、配件、电子零件等。

重力压铸

在重力压铸中，金属的浇注无需压力注射或柱塞装置。重力压铸利用重力将材料从熔炉或浇包输送到模具中。在填充完成之前，没有其他力影响液体的流动。此外，它主要用于熔点较低的有色金属，例如镁、铜、锌、铝和铝合金。

重力压铸的优势:

• 它可带来更好的结构、机械性能和外部光洁度。
• 由于没有气流，最终部件的孔隙率非常低。
• 由于该工具不需要注射装置，因此制造起来比其他永久模具更容易。

重力压铸的应用：这种铸造工艺适用于各行各业，生产各种产品。例如，汽车零部件、工业工具、飞机发动机及外壳、装饰品、家用电器零件等。

真空压铸

在真空铸造工艺中，液态金属或塑料被注入真空环境中。大多数情况下，铸造过程中会使用泵或类似装置将模具中的空气全部排出。

与聚氨酯模具一样，硅胶模具也用于成型橡胶和塑料。但您也可以使用其他类型的模具来真空铸造不同的材料。此外，这种铸造工艺与注塑成型法有一些相似之处。此外，这种真空铸造法还可以与传统的压铸工艺结合使用，以降低气泡滞留的风险。

真空压铸的优势:

• 非常高的精度和准确度，特别适合使用 3D 打印创建模型的项目。
• 铸造精良，细节复杂
• 消除铸件内部形成气穴的可能性。
• 适合铸造壁较薄的零件

真空压铸的应用：功能性塑料原型、医疗植入物和假体、消费品、车身面板和其他部件、食品加工部件等。

挤压压铸

零件的制造是通过将液态和半固态材料压入模具来实现的。首先，将液态金属倒入加热的开放式模具中。然后关闭上模，并通过液压板或其他合适的机构施加压力。在压力作用下，零件会硬化并具有更好的机械性能。这也称为液态金属锻造。

挤压铸造有两种类型：直接法和间接法。直接法中，模具内充满熔融金属，模具上部闭合。间接法中，将液态金属倒入型腔，并使用冲头或柱塞施加高压。

挤压铸造的优点:

• 表面光洁度极佳，孔隙很少。
• 生产周期短。
• 挤压铸造可以生产精密的零件。
• 压制过程中的快速传热产生了精细的微观结构。

挤压铸造的应用：高强度汽车零部件、航空航天零部件、工业齿轮及液压零部件、医疗器械零部件等。

消失模铸造

“消失模”工艺因其最终形状由所需部件的聚苯乙烯泡沫模型制成而得名。模具放置在耐火材料中，然后将液态材料倒入模具中。耐火材料熔化，凝固后形成所需形状。最后，当模具破裂时，部件便显露出来。

消失模铸造的优点:

• 可以加工复杂的形状。最终的部件还具有表面质量高的优势，并且几乎不需要后续加工。
• 消失模铸造可与多种材料一起使用，包括铁、不锈钢、铝和铜等金属。
• 这种铸造工艺简化了制造过程，使生产更加容易，从而节省了时间、劳动力和材料浪费。

消失模铸造的应用：可用于制作快速试验原型、气缸盖及汽车焊接件、管件、阀门、泵壳等。

连铸

在生产线上，连铸工艺涉及连续填充、冷却和取出铸件。铸件的设置和运行使用浇包或熔炉。材料通过控制系统送入铸模腔体。铸模内的水道充当冷却系统，快速降低铸件温度。这样，铸件可以保持在较低的温度。同时，通过额外的喷水冷却，铸件温度可降至室温。

连铸的优势:

• 连续铸造不需要流道、浇口或冒口，因此工艺更简单。
• 标称产量为100%，无材料浪费。
• 连铸技术使生产更加顺畅，提高了生产率和产量。

连铸的应用：可制造规则形状的零件。例如梁、柱、杆、条、管等。

铸造所用材料

金属铸造工艺适用于多种金属和有色金属合金。因此， 金属压铸可以使用多种材料下表简要概述了可用的铸造材料及其等级和特性。

金属铸造的优势

复杂形状和几何形状

铸造工艺可用于制造具有复杂形状和特征的零件。这些零件包括内部通道和腔体、底切、薄壁、空心型材、多部件组件、不对称几何形状等。这是因为熔融金属可以流入任何小腔体和尖角。

材料的多功能性

铸造工艺适用于多种金属和合金，包括黑色金属和有色金属。铁、钢、锌、铜、铝和铅等合金只是其中几个例子。这意味着您可以自由选择最符合您需求的材料。此外，铸造难以加工或锻造的金属也是一种简单的工艺。

成本效益

砂型铸造和其他膨胀模铸造方法对于小批量或原型生产而言成本低廉。使用永久模的铸造工艺适用于大规模生产。由于模具成本只需支付一次，因此可以覆盖数百万次生产。总体而言，铸造是一种低成本的制造方法。

尺寸范围

铸造工艺可以制造各种尺寸的零件，从几百克到200多吨不等，从小型摩托车的发动机缸体到大型工业机械的涡轮机外壳和底座，应有尽有。

高强度和耐久性

模具凝固时采用的受控冷却工艺可确保所有方向上的晶粒结构均匀。这确保了金属部件的机械性能（强度和韧性）保持不变。此外，热处理和合金化等先进方法可以延长产品的使用寿命，并提供更好的耐磨损和耐腐蚀性能。

减少材料浪费

您可以将来自浇口、冒口和流道的废料重新熔化，用于其他循环或批次。因此，铸造生产产生的废料非常少。这不仅降低了生产成本，也有利于环境保护。

金属铸造的缺点

前期成本和时间

制造模具所需的成本和时间高于其他制造方法中使用的工具成本。这改变了小规模制造的成本，尤其是永久性模具的成本。此外，从设计到上市的时间也受到漫长的设置和生产流程的影响。

表面光洁度和精度

对于砂型铸造和耐火材料铸造工艺，由于造型材料的特性，铸件通常表面粗糙，尺寸不一致。因此，铸件产品需要进一步加工，例如修整和抛光。

缺陷和质量控制

金属铸件可能存在孔隙、缩孔、翘曲和夹杂等缺陷。这些缺陷可能是由滞留气体、湍流、冷却不均匀、复杂的质量控制流程等造成的。这些缺陷会削弱铸件的结构和性能。

复杂过程控制

铸造工艺的另一个问题是，由于需要考虑各种因素，因此难以控制整个过程。这些因素包括温度、流速、压力、冷却速度和固化时间。此外，还需要考虑熔融材料的冶金质量，这增加了控制的复杂性。结果，故障数量和后续需要完成的工作量可能会增加。

铸造工艺的不同应用

接下来我们要讨论的是铸造工艺的多样化用途。它可以为各行各业提供高质量的零件。

汽车行业

压铸工艺最初是为了制造复杂的汽车锌部件而发明的。由此可见，铸造工艺在汽车行业的应用范围之广。如今，发动机缸体、气缸盖和变速箱部件均采用铸造技术制造，以生产出既轻便又耐用的部件。这些部件有助于提高燃油效率和性能。

借助插芯和定制模具技术，铸造工艺可以生产这些部件的所有细节和复杂功能。此外，铝压铸技术可以生产轻质且使用寿命长的部件：

• 铝铸件使发动机部件坚固且轻便
• 动力传动部件及底盘部件
• 空调散热部件
• 燃油进气系统、转向装置、发动机等。

航天

镍基高温合金、铝合金和镁合金等轻质材料均可采用铸造工艺制造。这些材料可加工成复杂多样的航空航天部件。同时，受控的冷却和凝固工艺使其性能得到改善。因此，铸造工艺有助于航空工业生产坚固轻巧的部件，从而降低飞机和航天器的燃料消耗，并提升其性能。

因此，熔模铸造在航空领域应用最为广泛。此外，还可以使用模具、消失模、砂型和其他铸造工艺。因此，铸造可用于制造具有复杂形状和内部冷却通道的航空部件。例如，发动机缸体、气缸盖和传动部件。其他应用包括：

• 发动机零件、旋翼叶片、燃油系统零件、起落架零件等
• 泵壳内的进水蜗壳和出水蜗壳
• 液压系统部件
• 控制室的组件和墙壁

消费品

铸造也用于制造各种各样的消费品。因为它可以用来创造复杂的设计，例如华丽的装饰品、精致的炊具和耐用的炊具。这些产品采用熔模铸造、压力铸造、消失模铸造和砂型铸造等工艺制造。在这些应用中，铸造者格外注重细节和美观。因此，铸造工艺还能确保型腔壁表面光滑。常见的消费品包括：

• 相框、墙钩、灯具等装饰品
• 门把手、旋钮等五金工具
• 厨房工具，如锅铲、开瓶器、水槽水龙头、搅拌器底座和炉灶燃烧器。

工业设备和机械

铸造工艺可以保持原材料的性质不变，甚至通过添加填料和其他添加剂来改善其性能。因此，砂型、压模和其他类型的铸造模具可用于制造坚固耐锈的合金。例如，铝、碳合金和不锈钢。

此外，铸造适用于制造大型和重型形状。因此，铸造可用于制造重型机械和工业设备的零件。这些零件坚固耐用，不会磨损或生锈。例如，泵、齿轮、阀门、液压缸零件、破碎颚、传送带滚轮、定制外壳等。

医疗设备

此外，铬、钛、锆和钛合金可以用不同的方法精密铸造。这些材料具有生物相容性，特别适合制造医疗器械。熔模铸造可以生产出表面光滑、精密且具有多种复杂特征的零件。

这些特性对于医疗植入物和手术器械至关重要，以确保患者安全。此外，设备外壳、诊断设备部件以及医疗家具都是使用砂型、模具和其他类型的模具制造的。以下是更具体的应用示例

• 定制髋关节、膝关节、脊柱和牙科植入物
• 手术工具、镊子和心脏瓣膜支架
• 手术剪和手术托盘
• 磁共振成像 (MRI) 机外壳和计算机断层扫描 (CT) 机框架

能源行业

铸造高强度金属可以生产出能够承受高应力、恶劣化学和气候条件的零部件和产品。例如，镁、铝、不锈钢和锌合金可用于生产能源行业的零部件。此外，熔模铸造和压铸等工艺可确保最终产品的精确性、一致性和无缺陷性。这对于发电厂的可靠性至关重要。

• 轮毂、轴套和主发动机均采用砂型铸造和熔模铸造工艺铸造，因此这些部件非常精密且坚固。
• 涡轮叶片、轮叶和燃烧室具有精细的细节和严格的公差
• 制造核反应堆零件，如压力罐、堆芯罩和蒸汽发生器组件
• 电动汽车太阳能屏幕和组件

铸造与注塑成型的比较

基本上，注塑成型工艺也涉及模具型腔中熔融材料的冷却。然而，两者的机制、动力学、材料兼容性和其他因素有所不同。接下来，让我们仔细了解一下铸造和注塑成型的含义以及它们之间的区别。

注塑成型工艺

这种制造方法主要用于生产许多塑料部件，也可用于生产一些热固性塑料和金属。在高压下，液态金属或塑料被注入模腔。材料随后流入模具，并在硬化后自行成型，与空心部件贴合。然后，顶杆或其他系统将部件从模具中脱出。在大多数情况下，高强度钢合金用于制造注塑模具。

注塑成型工艺的优势:

• 所有批次的尺寸和质量一致
• 大批量生产时具有成本效益
• 生产时间短
• 可以高度自动化
• 可容纳用于制造单个产品的二次零件和其他材料

注塑成型工艺的缺点:

• 对于小批量生产，工具和设备的价格高昂，成本过高。
• 质量和结构完整性不如铸件
• 只能使用聚合物和少数金属材料
• 注塑成型不适合制造大型零件

注塑成型工艺的应用:

它可用于制造汽车零件、航天器精密硬件、工厂机械、可靠能源零件、重型机械、医疗植入物等。

金属铸造工艺

铸造，尤其是压铸，与注塑成型非常相似。您可以将压铸模具视为注塑模具。然而，压铸和注塑成型在压力的使用方式上存在显著差异。在压铸过程中，从材料填充到金属凝固，压力始终保持。而在注塑成型中，熔融的塑料或聚合物在高压下被压入型腔，并在型腔中冷却并形成最终形状。

铸造的优势:

• 可以生产具有高质量表面光洁度和良好机械性能的零件
• 可以生产复杂的形状和特征，例如底切、凹槽、深槽和不平整的轮廓
• 工具和设备成本低
• 大型部件可批量生产
• 可以使用铝、不锈钢、碳钢、锌、镁和许多其他材料。

铸造的缺点:

• 铸件制造完成后可能需要进一步加工，以确保其尺寸和表面光洁度符合要求。
• 与塑料成型相比，铸件更容易出现孔隙、缝隙和其他缺陷。

铸造的应用:

人们购买的商品、医疗设备、电子设备外壳和零件、工业齿轮和衬套、体育用品、家用工具和储存容器。

概括

我们已经讨论了什么是铸造以及其他相关主题，例如材料、类型、优缺点和用途。总的来说，铸造是制造复杂金属零件的常用方法。因为这些零件坚固耐用、结构完整、不会生锈或磨损，并且配合紧密。

因此，铸造工艺适用于多种工业环境。砂型铸造、压力铸造和失蜡铸造等铸造工艺可以满足各种工业需求。此外，您需要根据材料类型、设计复杂程度、所需精度、生产规模、预算和其他因素选择合适的金属铸造工艺。

在 Yonglihao Machinery，我们可以为您提供专业的 金属铸造服务由于我们拥有自主制造模具的能力，因此我们能够处理定制和独特的模具。此外，我们高度重视质量控制和实时跟踪。这确保了我们铸造的每个部件都精准一致。因此，我们的专家和铸造厂将帮助您更好地完成项目。

常问问题

金属铸造中最常用的材料有哪些？

我们采用多种材料，包括铝、钢和各种合金。每种材料都根据其特定的特性和用途进行选择。

铸件的表面光洁度如何影响其性能？

表面光洁度显著影响铸件的耐久性、耐腐蚀性和整体功能。因此，它是我们制造过程中至关重要的考虑因素。

砂型铸造和压铸有什么区别?

砂型铸造是指用沙子制作模具，非常适合形状复杂、中小批量的生产。压铸则使用金属模具，适合对精度和表面光洁度有较高要求的零件的大批量生产。

铸造能生产出具有复杂几何形状的零件吗？

是的，铸造特别适合生产设计和形状复杂的零件。这使得它成为一种用途广泛的制造方法。

熔模铸造与其他铸造方法相比如何？

熔模铸造，又称失蜡铸造，具有较高的精度和准确度。因此，该工艺非常适合生产具有复杂几何形状的小型零件，并常用于航空航天和汽车工业。

我们能铸造具有特定机械性能的零件吗？

是的，通过选择合适的材料和控制铸造工艺，我们可以生产出具有定制机械性能的零件，以适应各种应用。