金屬鑄造

古，、印、巴比倫、埃及、希臘和羅馬就已經鑄造兵器、祭器、藝術品和家庭用具。早期的鑄件是用金、銀、銅及其合金製作的。青銅器時代是人類文明史上光輝燦爛的一頁；以後又出現鑄鐵件。中國早在戰國時期就廣泛使用鑄鐵件，技術傳統源遠流長。金屬鑄造冶金和鑄造是相輔相成的工藝過程，中國古代“冶鑄”一詞反映了這一事實。儘管後世鑄造工藝已發展成機械製造工藝中相對獨立的分支學科，但與冶金工藝仍然密不可分。

① 鑄鐵鑄鐵悠久歷史，展速緩慢。，列奧米創製“衝天爐”，並開始用顯微鏡研究鑄鐵的組織和斷口，情況才發生變化。1734年斯韋登貝里(Svedenberg)所著《鑄鐵學》(Deferro)問世，對鑄鐵工藝有了初步的理論認識。1765～1785年間，由於蒸汽機的出現，從18世紀60年代起機器製造業中大量使用鑄鐵，運輸部門也使用鑄鐵軌，1788年為巴黎自來水廠生產了總長60公里的輸水鑄鐵管。鑄鐵需求量的增加發展，促進了鑄鐵的技術進步和理論研究工作。

② 鑄鋼的熔點高，成分控制（如脫氧等）複雜，直到1740年才出現坩堝法鍊鋼，開始發展工藝。

③ 鑄鋁 1886年發明熔鹽電解制鋁。到20世紀初，鋁及其合金的鑄造業迅速發展起來，在有色金屬鑄造中已居首位。而傳統的銅合金鑄件所佔的比例卻逐漸減少了。

已發展出適應各種需求的金屬鑄造方法，可以經濟地製作複雜形狀和各種尺寸的鑄件。

金屬的鑄造性能 包括：①流動性，液態金屬充滿鑄型的能力；②收縮傾向，從液態到固態體積收縮大，易產生縮孔等缺陷，又線性尺寸收縮大，影響鑄件的最終尺寸精度；③熱裂傾向，有的金屬和合金在鑄造過程中容易產生裂紋和偏析傾向等。

金屬鑄造種類造型方法習慣上分為：

① 普通砂型鑄造，包括濕砂型、干砂型和化學硬化砂型3類。

② 特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產砂石為主要造型材料的特種鑄造（如熔模鑄造、泥型鑄造、鑄造車間殼型鑄造、負壓鑄造、實型鑄造、陶瓷型鑄造等）和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造（如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等）兩類。

金屬鑄造工藝通常包括：

① 鑄型（使液態金屬成為固態鑄件的容器）準備，鑄型按所用材料可分為砂型、金屬型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次數可分為一次性型、半永久型和永久型，鑄型準備的優劣是影響鑄件質量的主要因素；

② 鑄造金屬的熔化與澆注，鑄造金屬（鑄造合金）主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金；

③ 鑄件處理和檢驗，鑄件處理包括清除型芯和鑄件表面異物、切除澆冒口、鏟磨毛刺和披縫等凸出物以及熱處理、整形、防鏽處理和粗加工等。

金屬型冷卻速度較快，鑄件組織較緻密，可進行熱處理強化，力學性能比砂型鑄造高15%左右。

金屬型鑄造，鑄件質量穩定，表面粗糙度優於砂型鑄造，廢品率低。

勞動條件好，生產率高，工人易於掌握。

金屬型導熱係數大，充型能力差。

金屬型本身無透氣性。必須採取相應措施才能有效排氣。

金屬型無退讓性，易在凝固時產生裂紋和變形。

砂型鑄造的適應性很廣，小件、大件，簡單件、複雜件，單件、大批量都可採用。砂型比金屬型耐火度更高，因而如銅合金和黑色金屬等熔點較高的材料也多採用這種工藝。

砂型鑄造用的模具，一般木材製作，通稱木模。為了提高尺寸精度較高，也常使用壽命較長的鋁合金模具或樹脂模具。雖然價格有所提高，但仍比金屬型鑄造用的模具便宜得多，在小批量及大件生產中，價格優勢尤為突出。

採用金屬型鑄造時，必須綜合考慮下列各因素：製造周期長、成本高，不適合單件、小批生產；不適宜鑄造形狀複雜（尤其是內腔）、薄壁和大型鑄件（金屬型的模具受模具材料尺寸和型腔加工設備、鑄造設備能力的限制，所以金屬型不適合於特別大的鑄件生產）模具費比砂型貴，比壓鑄便宜。

廣泛用於各種有色鑄件的生產，但金屬型鑄造也存在金屬利用率低、薄壁複雜鑄件澆注困難、鑄件組織密度相對壓力鑄造較低等缺點。

因為金屬液在高壓、高速下充填型腔的過程中，不可避免地把型腔中的空氣夾裹在鑄件內部，形成皮下氣孔，所以鋁合金壓鑄件不宜熱處理，鋅合金壓鑄件不宜表面噴塑（但可噴漆）。否則，鑄件內部氣孔在作上述處理加熱時，將遇熱膨脹而致使鑄件變形或鼓泡。

壓鑄件的機械切削加工余量也應取得小一些，一般在0.5mm左右，既可減輕鑄件重量、減少切削加工量以降低成本，又可避免穿透表面緻密層，露出皮下氣孔，造成工件報廢。

由於壓鑄件件內部疏鬆，塑性、韌性差，不適合於製造承受衝擊載荷件。鑄件壁厚均勻，並以3~4mm薄壁鑄件為宜，最大壁厚應小於6~8mm，以防止縮孔等缺陷。避免機加，以防止內部孔洞外露。

金屬液在壓力作用下充型，可以提高金屬液的流動性，鑄件成形性好，有利於形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，對於大型薄壁鑄件的成形更為有利；鑄件在壓力作用下結晶凝固，並能得到充分地補縮，故鑄件組織緻密，機械性能高；提高了金屬液的工藝收得率，一般情況下不需要冒口，使金屬液的收得率大大提高，收得率一般可達90%。勞動條件好，生產效率高，易實現機械化和自動化，也是低壓鑄造的突出優點。

低壓鑄造對合金牌號的適用範圍較寬，基本上可用於各種鑄造合金。不僅用於鑄造有色合金，而且可用於鑄鐵、鑄鋼。特別是對於易氧化的有色合金，更顯示它的優越性能，即能有效地防止金屬液在澆注過程中產生氧化夾渣。低壓鑄造對鑄型材料沒有特殊要求。