铸造起源及发展过程

铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。铸造是指将固态金属熔化为液态倒入特定形状的铸型，待其凝固成形的加工方式。被铸金属有：铜、铁、铝、锡、铅等，普通铸型的材料是原砂、黏土、水玻璃、树脂及其他辅助材料。特种铸造的铸型包括：熔模铸造、消失模铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造等。（原砂包括：石英砂、镁砂、锆砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂、兰晶石砂、石墨砂、铁砂等）

中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎，战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，都是古代铸造的代表产品。 早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩浓厚。那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的，受陶器的影响很大。

中国在公元前513年，铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件－晋国铸型鼎,重约270公斤。欧洲在公元八世纪前后也开始生产铸铁件。铸铁件的出现，扩大了铸件的应用范围。例如在15～17世纪，德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。18世纪的工业革命以后，蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起，铸件进入为大工业服务的新时期，铸造技术开始有了大的发展。

进入20世纪，铸造的发展速度很快，其重要因素之一是产品技术的进步 ，要求铸件各种机械物理性能更好，同时仍具有良好的机械加工性能；另一个原因是机械工业本身和其他工业如化工、仪表等的发展，给铸造业创造了有利的物质条件。如检测手段的发展，保证了铸件质量的提高和稳定，并给铸造理论的发展提供了条件；电子显微镜等的发明，帮助人们深入到金属的微观世界，探查金属结晶的奥秘，研究金属凝固的理论，指导铸造生产。

（GB/T5611-1998）

铸造－熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法

铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间．铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。

主要有砂型铸造和特种铸造2大类。

1 普通砂型铸造，利用砂作为铸模材料，又称砂铸，翻砂，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类，但并非所有砂均可用以铸造。好处是成本较低，因为铸模所使用的沙可重复使用；缺点是铸模制作耗时，铸模本身不能被重复使用，须破坏后才能取得成品。

1.1 砂型（芯）铸造方法：湿型砂型、树脂自硬砂型、水玻璃砂型、干型和表干型、实型铸造、负压造型。

1.2 砂芯制造方法：是根据砂芯尺寸、形状、生产批量及具体生产条件进行选择的。在生产中，从总体上可分为手工制芯和机器制芯。

2特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。

2.1 金属模铸造法

利用熔点较原料高的金属制作铸模。其中细分为重力铸造法、低压铸造法和高压铸造法。

受制于铸模的熔点，可被铸造的金属也有所限制。

2.2 脱蜡铸造法

这方法可以为外膜铸造法和固体铸造法。

先以蜡复制所需要铸造的物件，然后浸入含陶瓷（或硅溶胶）的池中并待乾，使以蜡制的复制品覆上一层陶瓷外膜，一直重复步骤直到外膜足以支持铸造过程(约1/4寸到1/8寸)，然后熔解模中的蜡，并抽离铸模。其后铸模需要多次加以高温，增强硬度后方可用以铸造。

此方法具有良好的准确性，更可用作高熔点金属(如钛)的铸造。但由于陶瓷价格颇高，而且制作需要多次加热和复杂，故成本颇为昂贵。

1.重力浇铸：砂铸，硬模铸造。依靠金属自身重力将熔融金属液浇入型腔。

2.压力铸造：低压浇铸，高压铸造。依靠额外增加的压力将熔融金属液瞬间压入铸造型腔。

铸造工艺通常包括

①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；

②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有各类铸铁、铸钢和铸造有色金属及合金；

③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。

铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。 铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。

金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时，为了达到更高要求，金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。

优点：1、可以生产形状复杂的零件，尤其是复杂内腔的毛坯；

2、适应性广，工业常用的金属材料均可铸造，几克到几百吨；

3、原材料来源广，价格低廉，如废钢、废件、切屑等；

4、铸件的形状尺寸与零件非常接近，减少了切削量，属于无切削加工；

5、应用广泛，农业机械中40%~70%、机床中70%~80%的重量都是铸件。

缺点：1、机械性能不如锻件，如组织粗大，缺陷多等；

2、砂型铸造中，单件、小批量生产，工人劳动强度大；

3、铸件质量不稳定，工序多，影响因素复杂，易产生许多缺陷。

铸造的缺陷对铸件质量有着重要的影响，因此，为选择铸造合金和铸造方法打好基础，应从铸件的质量入手，并结合铸件主要缺陷的形成与防治。^[1]