什麼是鑄造？六大鑄造種類介紹，流程、優缺點

鑄造工藝是一項古老的藝術，有著幾千年的歷史，但在許多方面，幾千年來幾乎沒有變化。即使在當今社會的技術和生產方法進步，鑄件仍然保持不變，還是使用著模具和脫蠟鑄造技術，仿佛經過了幾個世紀的演變，見證了它變得更精準、更自動化的過程。

什麼是鑄造？

鑄造（casting）是將業態材料倒入專門設計的模具型腔中使其硬化的過程。固化後，工件從模具中取出，進行各種經加工處理或用作最終產品。鑄造方法通常用於製造複雜實心和空心形狀，它的應用範圍很廣，包括工業製造、汽車、航空航天行業等。

六大鑄造種類介紹

一、砂模鑄造

砂模鑄造又稱為翻砂、砂型鑄造，通常依賴於矽基材料，如合成砂歐天然砂。鑄砂通常由細磨的球形顆粒組成，這些顆粒可以緊密堆積在一起形成光滑的表面。

鑄件通過在工藝冷卻階段的柔韌性和收縮來減少撕裂、開裂或其他缺陷的可能性。沙子也可以通過添加黏土來加強，幫助顆粒更緊實結合。

砂模鑄造流程：

1. 將沙子放入一個模具中，需要注意，模具型號將直接影響鑄件尺寸和形狀
2. 設置澆築系統，然後移除模具圖案
3. 將熔融金屬倒入模具型腔中
4. 等待金屬冷卻
5. 打開模具取出製作的鑄件即可

優點

1. 模具成本低
2. 用途廣泛
3. 非常適合製作複雜形狀，尤其是有內腔的形狀

缺點

1. 成品精度低
2. 鑄件表面粗糙
3. 清洗和加工高成本高

應用範圍：常用於製作曲軸、汽缸蓋和汽車發動機缸體鑄件等。

二、脫蠟鑄造

脫蠟鑄造又稱為熔模、失蠟法，它是使用塗有陶瓷材料的蠟模，將蠟模硬化為鑄件的形狀。一旦陶瓷凝固，蠟就會融化，熔融金屬被倒入空腔中，金屬凝固時，鑄件就會破裂會脫離出金屬部件，這是一種已有5000多年歷史的方法。

脫蠟鑄造流程：

1. 蠟模被注射到成型金屬模具中
2. 然後將蠟模連接到中央澆口系統以建立樹狀組件
3. 然後將“樹”浸入具有細陶瓷顆粒漿料中，塗上粗顆粒
4. 乾燥圖案後在澆注系統和圖案周圍形成陶瓷類型的殼
5. 將外殼放入烤箱並加熱至蠟融化，從而形成中空陶瓷外殼
6. 將模具放在約1000℃的高溫爐中預熱，再通過澆注系統倒入模具型腔
7. 在陶瓷模具破碎後將鑄件取出，需要注意，模具需要冷卻。

優點

1. 尺寸精度高
2. 表面光潔度好
3. 分型線幾乎不可見
4. 能夠製造錯綜複雜的形狀
5. 降低加工成本

缺點

1. 生產成本高
2. 每個模具只能用於一次鑄造
3. 鑄件尺寸有限

應用範圍：常見用於生產複雜形狀的小零件，如渦輪發動機葉片。

三、真空壓鑄

真空壓鑄大約是在45年前發明，它主要用於鑄造高強度、耐腐蝕的鋁青銅。通過控制真空，可以改變模腔和熔融金屬的壓差，從而允許零件設計和澆注要求所需的不同填充率，對填充率的嚴格控制，能夠加強鑄件穩定性。

通過適當的零件、模具設計和真空工藝，還能夠大大減少和消除關鍵區域的空隙、收縮和氣穴。由於澆道口浸沒在熔融金屬表面下，因此只有不含氧化物和熔渣的純合金才能進入模腔，這更有助於生產乾淨、完好的鑄件。

真空壓鑄流程：

1. 熔融金屬填充到設備的射出套筒中
2. 使用柱塞，熔融金屬被向前推動，然後信號會從壓鑄件發送到真空系統
3. 一旦熔融金屬充滿模具並通知到真空系統，真空洗漿機就會鎖定真空閥，從而對模具型腔施加壓力
4. 一旦金屬凝固並冷卻，模具就會打開，壓鑄件會向金屬系統發送信號釋放閘門

優點

1. 表面光潔度好
2. 高尺寸精度零件
3. 減少壓鑄件中的空隙和氣泡

缺點

1. 與壓鑄相比，成本更高
2. 需要進行適當控制才能產生所需結果

應用範圍：這種鑄造方法常見用於汽車行業，尤其是底盤成型。

四、壓鑄

壓鑄是一種在高壓下成型材料的方法，在高壓下凝固半固態或業態金屬，金屬通常涉及有色金屬和合金，如鋅、錫、銅和鋁。其中有一種已消失的印刷方法為「linotype」，它使用壓鑄方法為大型印刷機生產印版，發展取代了之前凹版印刷工藝，但隨著計算機發展，線板機消失，取而代之的是更高效的技術方法。

壓鑄流程：

1. 製作一個可重複使用的鋼模具的兩個部分
2. 並在模具中塗上潤滑液，幫助調節模具溫度並協助部件脫出
3. 將模具的兩個部分夾在一起
4. 然後將熔融金屬注入模具
5. 等待冷卻後在壓力下凝固成型即可取出

優點

1. 尺寸緊密，形狀公差高
2. 減少後處理，如機械加工
3. 製造零件尺寸一致性高
4. 鑄件質量上乘

缺點

1. 高模具成本
2. 交貨時間長
3. 壓鑄件塑性低
4. 並非所有金屬合金都可以壓鑄

應用範圍：這一項鑄造技術通常用於汽車、機床、電子行業。

五、消失模鑄造

消失模鑄造也稱為泡沫、實型鑄造，主要是使用聚苯乙烯或共聚物在鋁製工具中膨脹並粘合在一起，以形成完成模型或組裝成泡沫模型的部分，最終將部件粘合形成成品。雖然它不像其他工藝那樣廣泛使用，但消失模鑄造為製造複雜模型提供了優勢，以完全無模型鑄件製作其他工藝不可行的機加工泡沫圖案。

消失模鑄造流程：

1. 使用聚苯乙烯泡沫設計一個圖案，根據產品難度和細節，可以用不同的方式製作泡沫圖案
2. 對於高度詳細的鑄造模型，泡沫模型時部分製作並粘合在一起；對於小批量，鑄造廠通常用手工切割或實型泡沫機來製作圖案；如果圖案足夠簡單，可以用熱線泡沫切割機
3. 聚苯乙烯珠粒在低壓下注入預熱的鋁模具中
4. 施加蒸汽後，聚苯乙烯開始膨脹到填充空腔，形成圖案或截面
5. 圖案形成後塗上絕緣漆，放入燒瓶，用未粘合傻子包圍並壓實
6. 將熔融金屬倒入模型後，將泡沫模型燒掉，形成鑄件

優點

1. 可以鑄造非常複雜的產品
2. 具有高精度
3. 表面非常光潔
4. 更加環保
5. 加工週期短

缺點

1. 製作圖案成本高
2. 容易損壞或變形

應用範圍：常見用於製作消防栓、閥門、氣缸體、電機啟動器等。

六、連續鑄造

連續鑄造又俗稱為「連鑄」，它是對連續大量生產具有恆定截面的金屬型材的鑄造工藝的改進。原理是將金屬快速冷卻至凝固點，模具中的快速冷卻能夠確保凝固金屬具有精細、均勻的晶粒結構，它比砂型鑄件更具有物理性能。凝固後，將鑄件棒材切割成所需長度即可。

連續鑄造流程：

1. 液態合金倒入中間包，中間包引導材料流入模具，中間包充當蓄水池，在鋼包重新裝滿時會繼續金屬流動
2. 金屬倒入水冷模具中，在那裡部分凝固並形成基本的網格形狀
3. 半固體網格通過鋼絞線導向器，繼續將材料拉直到所需厚度，同時在二次冷卻階段繼續冷卻
4. 完全固化的網格通過矯直機發送，到達最終尺寸
5. 完成的網格會被卷成一卷，最後等待儲存

優點

1. 能夠生產高質量金屬
2. 促進生產標準化鑄鋼件
3. 機械化操作可以使勞動成本降低
4. 鑄件尺寸和結構易於控制

缺點

1. 只能生產簡單的鑄件
2. 整個過程都需要持續冷卻
3. 投資成本高
4. 需要較大的佔地面積

應用範圍：生產中常見的連續鑄造形狀是管狀和固體，當然也可以生產其他形狀，如方形、矩形、六邊形等不規則形狀。