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金属铸造是如何工作的?

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作者

Gloria

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Nov 08 2024
  • 金属铸造

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在人类文明的漫长历史中,金属铸造技术无疑起着举足轻重的作用。从古代简单的青铜器皿到现代工业中复杂精密的机械部件,金属铸造作为一种古老而充满活力的制造工艺,见证了人类技术进步的光辉历史。这项技术不仅深刻地影响着我们的生产方式,而且极大地丰富了人类社会的物质文化。所以金属铸造是如何工作的?今天,隆盛团队带领大家走进金属铸造知识的海洋,一探究竟。

什么是金属铸造?

金属铸造是一种制造工艺这涉及将熔融金属倒入模具中以创建 3D 金属部件。模具包含所需几何形状的型腔,熔融金属冷却以形成凝固零件。
“铸造”一词也是指通过铸造工艺制成的零件,其历史可以追溯到 6,000 年前。从历史上看,铸造工艺被用于制造复杂的大型零件,而使用其他制造工艺制造这些零件将很困难或成本很高。

铸造是复杂几何形状的首选因为它更具成本效益,并且与例如相比,过程更简单。CNC 加工。但铸造也因其快速的周转时间和庞大的生产能力而广泛用于最简单的形状。今天,铸造产品的使用如此广泛,无论您身处何种环境,都无法避免使用铸造产品。铸造金属产品的一些示例包括发动机缸体、消防栓、电动机、工具、交通灯、检修孔、管道、阀门和各种配件。

金属铸造的优缺点是什么?

作为一种历史悠久的金属成型工艺,金属铸造在现代制造业中起着至关重要的作用.它不仅能够生产形状复杂、尺寸精确的金属零件,而且具有很高的材料利用率和成本效益。然而金属铸造也存在一些固有的挑战和局限性.

金属铸造的优点

  1. 金属铸造工艺可以制造形状复杂的工件,尤其是复杂的内腔,如箱体、气缸体等;
  2. 广泛的适应范围;
  3. 金属铸造工艺可利用低成本铁以及废钢、铣削碎屑等,铸造设备相对较低。
  4. 尺寸和重量几乎不受金属铸造工件的限制;
  5. 铸件的形状和尺寸非常接近工件。因此,金属铸造工艺减少了进一步的加工工作量并节省了金属材料。

金属铸造的缺点

  1. 相对更多的生产操作使铸造过程更难完全控制;
  2. 铸造工件更容易出现铸造缺陷;
  3. 尺寸一致性和精度相对较差;
  4. 与相同尺寸和形状的锻件相比,铸件的内在质量较弱,承载能力比锻件小;
  5. 工作环境恶劣,温度高,粉尘大,劳动强度大。

金属铸造是如何工作的?

金属铸造工艺是将金属冶炼成满足一定要求的液体并倒入模具中的过程。冷却、凝固和清洁后,获得具有预定形状、尺寸和性能的铸件。以下是对金属铸造工艺:

  1. 图案准备:金属铸造过程通常涉及创建模型,这是后续模具制造中使用的最终零件的精确复制品。型号有多种材料可供选择,包括木材和塑料等耐用类型,以及一次性蜡质材料,具体取决于您的铸造需求。
  2. 核心设计:对于需要铸造中空结构的零件,型芯的设计至关重要。它是放置在模具型腔内的一块固体材料,用于定义铸件的内部几何形状。例如,在铸造管状物体时,将圆柱形芯放置在较大的圆柱形模具内,以确保铸件内部形成相应的空心结构。
  3. 模具成型:制作模具的方法根据铸造工艺而异。永久金属模具使用数控机床,而砂型是通过将沙子混合物逐层施加到模型表面来构建的。模具制造是一项涵盖从设计到成型的整个过程的专业技能。
  4. 模具填充:金属被加热到熔融状态,并通过重力或压力注入模具型腔。在重力铸造中,熔融金属自然流入模具;在高压压铸中,金属在高压下被压入模具,需要较大的夹紧力来确保模具的完整性和安全性。
  5. 零件顶出:一旦铸件冷却并凝固,就可以将其从模具中取出。对于砂型铸造,这通常意味着破坏模具以释放铸件;而对于使用永久模具的铸造工艺,模具的两半可以分开,以便重复使用模具。
  6. 后处理:铸造金属零件在投入使用之前,可能需要对其进行清洁(例如清除模具残留物)和其他必要的后处理步骤,以确保零件的质量和性能。

金属铸造方法有哪些类型?

1.砂型铸造

砂型铸造是一种通用的铸造工艺,可用于铸造任何金属合金,无论是黑色金属还是有色金属。广泛应用于发动机缸体、气缸盖、曲轴等汽车金属铸件等工业单位的批量生产。

该工艺使用由硅基材料制成的模具,例如自然粘合的沙子或合成沙,以形成光滑的模具表面。模具表面由两部分组成,即上模(上部)和下模(下部)。使用浇注杯将熔融金属倒入模具中,在那里凝固形成最终形状。最后,去除多余的金属以完成最终的金属铸造产品。

2.演员阵容

虽然砂型铸造可以熔化熔点较高的合金,但您可以使用压铸来塑造熔点较低的金属。将材料从固体变为热熔融液体后,您可以将其注入由硬化钢制成的长寿命压铸模具中。这些工具由型腔、型芯和有时的镶件组成。与塑料注射成型不同,铸造后加工侧面特征有时比使用侧面动作更可行。压铸的历史可以追溯到 19 世纪。

自从它出现在制造业领域以来,已经开发了两种类型的程序供您使用。第一个是热室,机器内有一个内置炉子来熔化材料。如果您使用冷室工艺,即第二道程序,您将在单独的炉中熔化材料,然后将熔融材料移动到注射室中。您可以实施压铸来大批量生产航空航天和汽车零件,以及玩具、家具和电子产品。压铸是通过 Longsheng 的核心服务提供的,报价可以通过即时报价引擎创建。

3.熔模铸造

熔模铸造,也称为失蜡铸造,使用涂有陶瓷材料的一次性蜡质模型,该材料固化成铸件的形状。这种铸造过程的第一步是制作蜡模,通常由蜡或塑料制成。由于该过程需要精确测量,因此多次试验和错误使熔模铸造成为一种昂贵的制造过程。将蜡倒入模具中,小心去除,然后涂上粘合剂或耐火材料,形成厚壳。此外,多个模型组装到主门上。外壳变硬后,将模型翻转并在烤箱中加热以去除蜡。熔融金属倒入剩余的外壳中并凝固成蜡模的形状。此外,耐火材料外壳被折断,露出成品铸件。这种铸造工艺通常用于制造发电、汽车和航空航天部件。

4.离心铸造

离心铸造,也称为旋转铸造,是一种利用离心力在工业上制造圆柱形零件的工艺。这种类型的金属铸造使用预热的旋转模具,将熔融金属倒入其中。离心力有助于在高压下将熔融金属分散在模具内。
离心铸造有三种类型:真离心铸造工艺、半离心铸造工艺和立式离心铸造工艺。半离心铸造与真正的离心铸造的不同之处在于,它使用浇口完全填充模具。然而,在真正的离心铸造中,由于连续旋转,熔融金属会粘在侧面。相比之下,立式离心铸造,顾名思义,使用定向成型,遵循与真正的离心铸造相同的工艺。
通常,离心铸造会产生类似于圆柱体的旋转形状。尤其是轴承、离合器片、活塞环和气缸套等零件。此外,在模具中心浇注金属有助于减少孔隙率、收缩和气穴等缺陷。但是,它不适用于所有类型的金属合金。

5.连铸

连铸是一种先进的铸造方法。其原理是将熔融金属连续倒入称为结晶器的特殊金属模具中。凝固(结壳)的铸件从结晶器的另一端连续浇注。出来,然后从一端拉出,得到任意长度或特定长度的铸件。

6.消失模铸造

消失模铸造与熔模铸造相似,不同之处在于它使用泡沫而不是蜡作为模型。模型成型后,通过浸渍、涂层、喷涂或刷涂耐火陶瓷。然后将熔融金属倒入模具中以形成所需的产品。

7. 壳体铸造

壳体铸造是指涉及在加热的金属模型周围铸造硅砂和树脂外壳的工艺。然后,您可以取下外壳并将熔融金属倒入型腔中。您可能想知道为什么选择壳型铸造而不是砂型铸造,特别是考虑到在某些情况下壳型铸造更昂贵。壳体铸造可以为您提供更精确的产品尺寸、更美观的饰面和更大的数量,同时减少劳动力。

8. 挤压压铸

它是在高压下凝固流动形成液体或半固体金属,直接得到工件或坯料的方法。具有液态金属利用率高、工艺简化、质量稳定等优点。它是一种具有潜在应用前景的节能金属成型技术。

9.真空压铸

真空压铸是一种先进的压铸工艺,通过在压铸过程中抽出压铸模腔中的气体来消除或显着减少压铸件中的气孔和溶解气体,从而提高压铸件的机械性能和表面质量。

10.重力压铸

这个过程利用了我们每天经历的物理定律。重力压铸让您涂覆模具的型腔,倒入热金属,然后等待重力完成其工作,即引导材料流入和流下,并使其冷却和凝固。无论是手动还是自动完成,此过程都比其他过程需要更长的时间,但您会发现它相对便宜且非常适合创建光滑的饰面。如果您想制造在厨具、照明和汽车中运行良好的小零件,这是一个不错的选择。

11.高压铸造

这种方法充分利用了高压、高速和热量,使其成为您工作的任何行业的合适选择。高压铸造在特定压力和体积设置下将熔融金属快速倒入模具中,从而获得完美无瑕、高效生产且易于复制的产品。您需要密切注意机器的正确设置,以确保形状正确填充和冷却并按照您需要的方式呈现。高压铸造可用于各种应用,从制造玩具到制造汽车或电器零件。

12.低压铸造

与高压铸造技术相比,低压铸造 使用相对较低的压力来完成铸造以及熔融金属的冷却过程。该工艺特别适用于生产需要更高强度和耐用性的零件。在低压铸造中,金属的连续流动确保了精确的零件形状和均匀的填充。如果您正在寻找的零件特性包括结构复杂性、表面光滑度以及锋利的边缘和轮廓,那么低压铸造无疑是一个值得考虑的选择。但是,如果您对薄壁设计和快速生产周期有严格的要求,那么低压铸造可能不是最合适的方法。还低压铸造应用广泛生产从厨房用压力饼干刀到车轮再到机械气缸盖的零件。

金属铸造的常见应用有哪些?

金属铸造作为一种重要的制造工艺,在实际应用中具有广泛而深入的渗透性。以下是对金属铸造的实际应用领域:

1. 汽车制造业
在汽车制造业,金属铸造技术已广泛用于生产各种汽车零部件,包括但不限于发动机缸体、气缸盖、曲轴、连杆、变速箱壳体、水泵壳体、排气管和轻质合金车轮等。此外,它还包括其他形状复杂的零件,如轴、齿轮、轴承等。这些部件是汽车的关键部件,需要高强度、高精度和长使用寿命。由于汽车制造技术的不断发展,对铸件的质量提出了更高的要求,需要采用先进的工艺方法来确保其性能满足设计要求。金属铸造技术可以满足上述标准,为汽车生产行业带来稳定的制造方法。

2. 航空航天工业
在航空航天领域,金属铸造技术的应用也很关键。随着现代科学技术的发展,对航空零件的精度和强度提出了更高的要求。该设备能够制造各种复杂形状和高精度部件,包括但不限于飞机发动机叶片、涡轮盘、涡轮喷气燃烧室、发动机短舱外壳和整体机身结构。同时,由于航空产品中的许多部件都是由金属制成的,因此对材料的要求也更高。这些部件需要重量轻、强度高、稳定性高并具有优异的耐腐蚀性。因此,金属铸造行业是航空航天领域不可或缺的关键工艺之一。金属铸造方法确保了这些部件的高质量和卓越性能,为航空航天工业的发展提供了坚实的后盾。

3. 机械制造和电力工业
在机械生产和电力行业,金属铸造技术也得到了广泛的应用。随着科学技术的进步,金属铸造行业发展迅速。该设备能够制造各种大型和复杂的铸造部件,包括但不限于机床头架、摆架、蒸汽轮机外壳、支撑土方电缆的支架、电力电缆套管和变压器绕组架。等。随着科学技术的发展,特别是计算机技术在机械制造业中的广泛应用,金属铸造行业得到了迅速的发展。这些铸件需要满足高强度、耐磨性和耐高温性,而金属铸造技术可以满足这些标准,为机械制造和电力行业提供高效的制造工具。

4. 医疗设备制造
在医疗器械生产领域,金属铸造技术也发挥着极其关键的作用。例如,医疗植入物包括假肢和骨骼,它们可以通过应用金属铸造方法制造。所有这些植入式设备都需要出色的生物相容性和机械性能,以确保患者的安全和舒适。金属铸造方法可以令人满意地满足这些需求,为医疗器械的生产提供了稳定可靠的工具。

5. 日用品和工业设备
另外金属铸造技术也被人们用于日用品和制造工业设备.例如,水龙头、水龙头、啤酒和储气罐等常见设备,以及工业设备中的各种传动零部件,都可以通过金属铸造工艺制成。这套产品必须具有优异的耐用性和美学特性,而金属铸造技术才能满足这些标准,从而为我们的日常生活和工业生产带来极大的便利。

常见问题

1.金属铸造是如何工作的?

金属铸造工艺是一个过程其中金属被冶炼成满足特定要求的液体并倒入模具中。冷却、凝固和清洁后,获得具有预定形状、尺寸和性能的铸件。

2.金属铸造工艺的五个主要步骤是什么?

金属铸造工艺的五个主要步骤有:(1)模具准备:铸造模具按使用的材料可分为砂模、金属模、陶瓷模、粘土模、石墨模等。根据使用次数可分为一次性型和半永久性型。type 和 permanent type 的 Random 类型。(2)铸造金属的熔炼和浇注:铸造金属(铸造合金)主要包括铸铁、铸钢和铸造有色合金。(3)铸件凝固和冷却:金属在铸模中冷却凝固,形成所需的铸造形状。(4)铸造处理:铸造处理包括去除型芯和铸件表面的异物,去除浇注冒口,铲除毛刺和接缝等突起,以及热处理、定型、防锈处理和粗加工。(5)铸件检验:对铸件进行质量检验,确保其符合设计要求。检测内容包括尺寸精度、表面质量、内部缺陷等。
3.初学者最好的金属铸造方法是什么?

初学者最好的金属铸造方法取决于学习目的、可用资源以及所需铸件的复杂性和性能要求。然而,一般来说,砂型铸造是一种相对简单易学的铸造方法。砂型铸造成本低,操作相对简单,可以生产各种形状和尺寸的铸件。此外,砂型铸造还具有良好的柔韧性和适应性,可以根据需要进行修改和调整。

4.哪些行业使用金属铸造最多?

金属铸造广泛应用于许多行业,但应用最多的行业主要包括汽车制造、机械制造、航空航天和电力设备制造。这些行业对铸件的质量和性能有很高的要求,需要生产大量形状和尺寸的铸件。金属铸造满足这些要求,并在这些行业中发挥着至关重要的作用。

总结

作为一种古老而重要的制造工艺,金属铸造在现代工业中仍然发挥着不可替代的作用.随着科学技术的不断进步,金属铸造工艺也在不断创新和发展,以适应更复杂和多样化的生产需求。无论是传统的砂型铸造或各种特殊铸造方法,金属铸造以其独特的工艺特点和广泛的应用领域,为现代机械制造业的发展做出了重要贡献。

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本文由多位 Longsheng 撰稿人撰写。龙盛是制造业的领先资源,拥有CNC 加工,钣金加工,3D 打印,注塑,金属冲压等。

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