超详解析：一文了解10大金属铸造工艺（附产品案例）

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在日常生活及工业领域中，很多金属制品都是采用铸造技术打造的。可以说，铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺。是将液体金属浇铸到与工件形状相适应的模子（范）中，待其冷却凝固后，以获得工件的方法。工艺流程大致是：金属液体化→充型铸模→冷却凝固→取出铸件。

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随着科学技术的不断发展，铸造工艺根据不同的需要也有了类型上的发展，目前常见的铸造工艺分类有：砂型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、金属型铸造、真空压铸、挤压铸造、消失模铸造、连续铸造、熔模铸造。本文来配合案例来系统讲解。

PS：本文为CMF设计军团原创内容，最早写入在2019年出版的第一期《CMF设计教程》，目前第二部CMF书籍即将出版，敬请期待！

 1. 砂型铸造 

砂型铸造是指采用砂型模具生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法。例如生活中十分流行的日本铸铁壶。

图 砂型模具、砂型铸造、砂型铸造铁壶

工艺大体流程如图所示：

技术特点：

a/适合于制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯；

b/适应性广，成本低；

c/对于某些塑性很差的材料，如铸铁等，砂型铸造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工艺。

 2. 压力铸造 

压铸是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。压铸件最先应用在汽车工业和仪表工业，后来逐步扩大到各个行业，如电子、计算机、医疗器械、钟表、照相机和日用五金等多个行业。压铸是铝合金部件的主要生成工艺。

图 高压铸造的表壳与高压铸造的相机机身

工艺流程如图

优点：

a/压铸时金属液体承受压力高，流速快；

b/产品质量好，尺寸稳定，互换性好；

c/生产效率高，压铸模使用次数多；

d/适合大批大量生产，经济效益好；

缺点：

a/铸件容易产生细小的气孔和缩松；

b/压铸件塑性低，不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作；

c/高熔点合金压铸时，铸型寿命低，影响压铸生产的扩大。

 3. 低压铸造 

低压铸造是指使液体金属在较低压力 (0.02 ~ 0.06MPa) 作用下充填铸型，并在压力下结晶以形成铸件的方法。

图 低压铸造的铁锅与铁锅低压铸造车间

工艺流程如图所示：

低压铸造特点：

a/浇注时的压力和速度可以调节，故可适用于各种不同铸型（如金属型、砂型等），铸造各种合金及各种大小的铸件；

b/采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，提高了铸件的合格率；

c/铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利；

d/省去补缩冒口，金属利用率提高到90~98%；

e/劳动强度低，劳动条件好，设备简易，易实现机械化和自动化。

 4. 离心铸造 

离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填充铸型而凝固成形的一种铸造方法。离心铸造最早用于生产铸管，国内外在冶金、矿山、交通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工艺。

图 离心铸造车间与离心铸造工件

离心铸造优点：

a/几乎不存在浇注系统和冒口系统的金属消耗，提高工艺出品率；

b/生产中空铸件时可不用型芯，故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金属充型能力；

c/铸件致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，力学性能高；

d/便于制造筒、套类复合金属铸件。

离心铸造缺点：

a/用于生产异形铸件时有一定的局限性；

b/铸件内孔直径不准确，内孔表面比较粗糙，质量较差，加工余量大；

c/铸件易产生比重偏析。

图 离心铸造示意图

 5. 真空压铸 

真空铸造是指通过在压铸过程中抽除压铸模具型腔内的气体而消除或显著减少压铸件内的气孔和溶解气体，从而提高压铸件力学性能和表面质量的先进压铸工艺。

图 真空铸造的平底锅

工艺流程如图

真空铸造的优点：

a/消除或减少压铸件内部的气孔，提高压铸件的机械性能和表面质量，改善镀覆性能；

b/减少型腔的反压力，可使用较低的比压及铸造性能较差的合金，有可能用小机器压铸较大的铸件；

c/改善了充填条件，可压铸较薄的铸件。

真空铸造的缺点：

a/模具密封结构复杂，制造及安装较困难，因而成本较高；

b/真空压铸法如控制不当，效果就不是很显著。

 6. 消失模铸造 

消失模铸造又称实型铸造。消失模铸造是指将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型 位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。适合成产结构复杂的各种大小较精密铸件，合金种类不限，生产批量不限。

工艺流程：预发泡→发泡成型→浸涂料→烘干→造型→浇注→落砂→清理

技术特点：

a/铸件精度高，无砂芯，减少了加工时间;

b/无分型面，设计灵活，自由度高;

c/清洁生产，无污染;

e/降低投资和生产成本。

 7. 熔模铸造 

熔模铸造又称失蜡铸造，为精密铸造方法之一，是常用的铸造方法。熔模铸造工艺，用易熔材料（例如蜡料或塑料）制成可熔性模型（简称熔模或模型），在其上涂覆若干层特制的耐火涂料，经过干燥和硬化形成一个整体型壳后，再用蒸汽或热水从型壳中熔掉模型，然后把型壳置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后将铸型放入焙烧炉中经过高温焙烧（如采用高强度型壳时，可不必造型而将脱模后的型壳直接焙烧），铸型或型壳经焙烧后，于其中浇注熔融金属而得到铸件。

图 熔模铸造（石蜡铸造）工艺原理图

失蜡铸造是非常古老的制造工艺，可追溯至春秋时期，为青铜器制作常用工艺，经现代工艺的发展，演变为熔模铸造。熔模铸造在航空发动机（叶片、叶轮），汽车、机床、医疗设备等都大量应用。

优点：

a/尺寸精度高、表面光洁度高，可有效减少机械加工，节约材料；

b/可铸造形状复杂的铸件，特别是高温合金铸件；

c/适合批量生产、一致性高。

熔模铸造的缺点：

a/工序较多，生产周期长；

b/不宜生产重量要求高的产品；

c/成本较高。

 8. 金属型铸造 

金属型铸造：指液态金属在重力作用下充填金属铸型并在型中冷却凝固而获得铸件的一种成形方法。

工艺流程：

优点：

a/金属型的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能比砂型铸件高15%左右；

b/能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件，并且质量稳定性好；

c/因不用和很少用砂芯，改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度。

缺点：

a/金属型本身无透气性，必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体；

b/金属型无退让性，铸件凝固时容易产生裂纹；

c/金属型制造周期较长，成本较高。因此只有在大量成批生产时，才能显示出好的经济效果。

 9. 挤压铸造 

挤压铸造：是使液态或半固态金属在高压下凝固、流动成形，直接获得制件或毛坯的方法。它具有液态金属利用率高、工序简化和质量稳定等优点，是一种节能型的、具有潜在应用前景的金属成形技术。

工艺流程：

技术特点：

a/可消除内部的气孔、缩孔和缩松等缺陷；

b/表面粗糙度低，尺寸精度高；

c/可防止铸造裂纹的产生；

d/便于实现机械化、自动化。

 10. 连续铸造 

连续铸造：是一种先进的铸造方法，其原理是将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固（结壳）了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特定的长度的铸件。

工艺流程如图：

技术特点：

a/由于金属被迅速冷却，结晶致密，组织均匀，机械性能较好；

b/节约金属，提高收得率；

c/简化了工序，免除造型及其它工序，因而减轻了劳动强度；所需生产面积也大为减少；

d/连续铸造生产易于实现机械化和自动化，提高生产效率。

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