鑄造設備

鑄造是現代機械製造工業的基礎工藝之一。鑄造作為一種金屬熱加工工藝，在我國發展逐步成熟。鑄造機械設備一般按造型方法來分類，習慣上分為普通砂型鑄造和特種鑄造。普通砂型鑄造包括濕砂型、干砂型、化學硬化砂型鑄造三類。特種鑄造按造型材料的不同，又可分為兩大類：一類以天然礦產砂石作為主要造型材料，如熔模鑄造、殼型鑄造、負壓鑄造、泥型鑄造、實型鑄造、陶瓷型鑄造等；一類以金屬作為主要鑄型材料，如金屬型鑄造、離心鑄造、連續鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造等。

1.壓塊機用以將鑄造用物料壓塊的設備。物料壓塊后便於儲運及減少回收再利用過程中運輸、冶鍊的損耗。2.混砂機用於混制型砂或芯砂的鑄造設備。混砂機一般具有下列功能：將舊砂﹑新砂﹑型砂黏結劑和輔料混合均勻。3.落砂機利用振動和衝擊使鑄型中的型砂和鑄件分離的鑄造設備。落砂機的振動源分為機械﹑電磁和氣動。4.拋丸機利用拋丸器拋出的高速彈丸清理或強化鑄件表面的鑄造設備。拋丸機能同時對鑄件進行落砂﹑除芯和清理。5.造芯機用於製造型芯的鑄造設備。根據制芯時實砂方法的不同，造芯機可分為震擊式制芯機﹑擠芯機和射芯機等。6.造型機用於製造砂型的鑄造設備。它的主要功能是：填砂，將鬆散的型砂填入砂箱中，緊實型砂。7.澆注機為將液態金屬引入鑄型型腔而在鑄型內開設的通道。包括：澆口杯，直澆道，橫澆道，內澆道。

主要有砂型鑄造和特種鑄造兩大類。

1、普通砂型鑄造，利用砂作為鑄模材料，又稱砂鑄，翻砂，包括濕砂型、干砂型和化學硬化砂型3類，但並非所有砂均可用以鑄造。好處是成本較低，因為鑄模所使用的沙可重複使用；缺點是鑄模製作耗時，鑄模本身不能被重複使用，須破壞后才能取得成品。砂型（芯）鑄造方法：濕型砂型、樹脂自硬砂型、水玻璃砂型、干型和表干型、實型鑄造、負壓造型。砂芯製造方法：是根據砂芯尺寸、形狀、生產批量及具體生產條件進行選擇的。在生產中，從總體上可分為手工制芯和機器制芯。

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、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。2.1金屬模鑄造法利用熔點較原料高的金屬製作鑄模。其中細分為重力鑄造法、低壓鑄造法和高壓鑄造法。受制於鑄模的熔點，可被鑄造的金屬也有所限制。2.2脫蠟鑄造法這方法可以為外膜鑄造法和固體鑄造法。先以蠟複製所需要鑄造的物件，然後浸入含陶瓷（或硅溶膠）的池中並待乾，使以蠟制的複製品覆上一層陶瓷外膜，一直重複步驟直到外膜足以支持鑄造過程(約1/4寸到1/8寸)，然後熔解模中的蠟，並抽離鑄模。其後鑄模需要多次加以高溫，增強硬度後方可用以鑄造。此方法具有良好的準確性，更可用作高熔點金屬(如鈦)的鑄造。但由於陶瓷價格頗高，而且製作需要多次加熱和複雜，故成本頗為昂貴。

1.重力澆鑄：砂鑄，硬模鑄造。依靠金屬自身重力將熔融金屬液澆入型腔。2.壓力鑄造：低壓澆鑄，高壓鑄造。依靠額外增加的壓力將熔融金屬液瞬間壓入鑄造型腔。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）主要有各類鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色金屬及合金；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。

金屬熔煉不僅僅是單純的熔化，還包括冶鍊過程，使澆進鑄型的金屬，在溫度、化學成分和純凈度方面都符合預期要求。為此，在熔煉過程中要進行以控制質量為目的的各種檢查測試，液態金屬在達到各項規定指標後方能允許澆注。有時，為了達到更高要求，金屬液在出爐后還要經爐外處理，如脫硫、真空脫氣、爐外精鍊、孕育或變質處理等。熔煉金屬常用的設備有衝天爐、電弧爐、感應爐、電阻爐、反射爐等。

隨著科技的進步與鑄造業的蓬勃發展，不同的鑄造方法有不同的鑄型準備內容。以應用最廣泛的砂型鑄造為例，鑄型準備包括造型材料準備和造型、造芯兩大項工作。砂型鑄造中用來造型、造芯的各種原材料，如鑄造原砂、型砂粘結劑和其他輔料，以及由它們配製成的型砂、芯砂、塗料等統稱為造型材料，造型材料準備的任務是按照鑄件的要求、金屬的性質，選擇合適的原砂、粘結劑和輔料，然後按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設備有碾輪式混砂機、逆流式混砂機和連續式混砂機。後者是專為混合化學自硬砂設計的，連續混合，混砂速度快。造型、造芯是根據鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準備好造型材料的基礎上進行的。鑄件的精度和全部生產過程的經濟效果，主要取決於這道工序。在很多現代化的鑄造車間里，造型、造芯都實現了機械化或自動化。常用的砂型造型造芯設備有高、中、低壓造型機、氣沖造型機、無箱射壓造型機、冷芯盒制芯機和熱芯盒制芯機、覆膜砂制芯機等。鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，帶有有澆口、冒口、金屬毛刺、披縫，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經過清理工序。進行這種工作的設備有磨光機、拋丸機、澆冒口切割機等。砂型鑄件落砂清理是勞動條件較差的一道工序，所以在選擇造型方法時，應盡量考慮到為落砂清理創造方便條件。有些鑄件因特殊要求，還要經鑄件后處理，如熱處理、整形、防鏽處理、粗加工等。

鑄造工藝可分為三個基本部分，即鑄造金屬準備、鑄型準備和鑄件處理。鑄造金屬是指鑄造生產中用於澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，並加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，有澆口、冒口及金屬毛刺披縫，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經過清理工序。進行這種工作的設備有拋丸機、澆口冒口切割機等。鑄造是比較經濟的毛坯成形方法，對於形狀複雜的零件更能顯示出它的經濟性。如汽車發動機的缸體和缸蓋，船舶螺旋槳以及精緻的藝術品等。有些難以切削的零件，如燃汽輪機的鎳基合金零件不用鑄造方法無法成形。另外，鑄造的零件尺寸和重量的適應範圍很寬，金屬種類幾乎不受限制；零件在具有一般機械性能的同時，還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能，是其他金屬成形方法如鍛、軋、焊、沖等所做不到的。因此在機器製造業中用鑄造方法生產的毛坯零件，在數量和噸位上迄今仍是最多的。鑄造生產經常要用的材料有各種金屬、焦炭、木材、塑料、氣體和液體燃料、造型材料等。所需設備有冶鍊金屬用的各種爐子，有混砂用的各種混砂機，有造型造芯用的各種造型機、造芯機，有清理鑄件用的落砂機、拋丸機等。還有供特種鑄造用的機器和設備以及許多運輸和物料處理的設備。

鑄造生產有與其他工藝不同的特點，主要是適應性廣、需用材料和設備多、污染環境。鑄造生產會產生粉塵、有害氣體和雜訊對環境的污染，比起其他機械製造工藝來更為嚴重，需要採取措施進行控制。鑄造產品發展的趨勢是要求鑄件有更好的綜合性能，更高的精度，更少的余量和更光潔的表面。此外，節能的要求和社會對恢復自然環境的呼聲也越來越高。為適應這些要求，新的鑄造合金將得到開發，冶鍊新工藝和新設備將相應出現。鑄造生產的機械化自動化程度在不斷提高的同時，將更多地向柔性生產方面發展，以擴大對不同批量和多品種生產的適應性。節約能源和原材料的新技術將會得到優先發展，少產生或不產生污染的新工藝新設備將首先受到重視。質量控制技術在各道工序的檢測和無損探傷、應力測定方面，將有新的發展。

鑄造行業勞動條件非常惡劣，對環境的危害也比較大。作為鑄造企業，無論規模大小，都應加大對於環境保護方面的重視力度，盡量節省能耗、降低污染，為十二五“綠色”鑄造奠定堅實的基礎。建設資源節約、節能環保型的鑄造企業是擺在全行業面前的一個重大而緊迫的問題。經過行業人士及有關專家十幾年的科學試驗，不斷吸收國外先進技術，總結自身水平，已經基本解決了產品質量不達標、鑄造業對環境嚴重污染的問題。這主要是在鑄造設備上的改良創新。環保鑄造設備的創新在很大程度上推動了國內鑄造產業向綠色鑄造的發展。未來，國內綠色鑄造將指日可待。