铸型

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铸型概念 砂型铸造 流变铸造 离心式铸造

　　铸型包括将熔化的金属倒入铸模（同铸锭过程），铸模的型腔提供了最终有用的形状，之后仅需根据具体应用进行加工和焊接。

　　铸型通常按照造模的方法、造模的材料或进铸模的方法进行分类，铸造工艺有四种基本类型：砂型铸造、永久型铸造、压模和离心式铸造。

　　砂型铸造这是一种传统的、仍在生产大量铸型工件的铸造方法。它利用沙粒、水、粘土和其他材料来制作供熔化的金属使用的高质量的铸模。这种“湿型砂”混合物通常由机器压实在（木制的、塑料的、石膏的或金属的）模型周围，压实到松装密度的20-80%。沙模及其他铸模的基本部分铸模的两半（上下型箱）盖在型芯上构成必要的内腔，整个组件被加以重物或被夹紧以防止浇注金属时上箱移动。

　　其他利用沙子作为铸模基本成分的铸造方法有壳型法、二氧化碳法、熔模造型法、陶瓷造型法和石膏造型法。此外，有大量的化学粘合的沙子，它们正变得越来越重要。

　　流变铸造是固体与液体混合物的铸造。在这一方法中，先熔化要铸的合金再使其冷却至约50%固体，50%液体。强烈搅拌促进了这种混合物的类液特性，使其能被注入压铸模中。这类铸造方法的主要优点是由于铸造温度低可以大大降低铸模的侵蚀。

　　在离心式铸造中，旋转的惯性力将熔化的金属散布到铸模的型腔中，离心式铸造有3类：真正的离心式铸造、半离心式铸造和离心法。前两种方法分别用于制造空心筒形部件和轴对称的部件。在第三种方法中，铸模的型腔被绕着旋转轴以某一半径旋转，离心力增加了铸模型腔中压力。

　　在离心式铸造中的旋转速度选为加速度为40-60g.铸模可以由锻钢或铸铁制造。铸模上用石墨乳以便更容易地取出铸件。

　　任何金属铸造工艺的成功实施都需要仔细地考虑模具设计和冶金因素。

1）工艺水平低、质量差

①铸件加工余量大。由于缺乏科学的设计指导，工艺设计人员凭经验难以控制变形问题，铸造的加工余量一般比国外大1—3倍。加工余量大，铸件的能耗和原材料消耗严重，加工周期长，生产效率低，已成为制约行业发展的瓶颈。

②大型铸件偏析和夹杂物缺陷严重。大型铸钢件和大型钢锭在凝固结束后，在冒口根部、铸件的厚大断面存在宏观偏析、晶粒粗大问题。

③铸件裂纹问题严重。

④浇注系统设计不合理。由于设计不当，存在卷气、夹杂等缺陷，导致铸件出品率和合格率低。

⑤模拟软件应用不普及。铸造过程模拟是铸件生产的一个必要环节，在国外，如果没有计算机模拟技术，就拿不到订单。我国的铸造业计算机模拟起步较早，虽然核心计算部分开发能力较强，但整体软件包装能力较差，导致成熟的商业化软件开发远落后于发达国家，相当一部分铸造企业对计算机模拟技术望而却步，缺乏信任。这种局面虽有所好转，但在购买了铸造模拟软件的企业中，能够发挥其作用的还不多见，急需对企业员工进行软件应用培训。

⑥普通铸件的生产能力过剩，高精密铸件的制造依然困难，核心技术和关键产品仍依赖进口。

2）能耗和原材料消耗高

我国铸造行业的能耗占机械工业总耗能的25%—30%，能源平均利用率为17%，能耗约为铸造发达国家的2倍。我国每生产1吨合格铸铁件的能耗为550—700公斤标准煤，国外为300—400公斤标准煤，我国每生产1吨合格铸钢件的能耗为800—1000公斤标准煤，国外为500—800公斤标准煤。据统计，铸件生产过程中材料和能源的投入约占产值的55%—70%。中国铸件毛重比国外平均高出10%—20%，铸钢件工艺出品率平均为55%，国外可达70%。

3）环境恶劣,污染严重

我国除少数大型企业如一汽、二汽、大起大重、沈阳黎明公司等生产设备精良、铸造技术先进、环保措施基本到位以外，多数铸造厂点生产设备陈旧、技术落后、一般很少顾及环保问题。上世纪80年代，政府对规模小、技术水平低、污染严重的企业进行了专业化调整，提高了企业的集约化程度，但铸造生产的粗放型特征没有得到根本改变。生产现场环境恶劣、作业条件差、技术落后、粗放式生产的铸造企业占90%以上；1998年在匈牙利举办的第63届世界铸造会议上颁发了环境保护奖，获奖铸造厂中没有一个在中国，这与中国的铸造大国地位极不相称。我国铸造业的环境问题还表现在对自然资源的超量消耗上。

铸造生产中炉料主要是生铁、废钢、焦炭、石灰石等、型砂、芯砂。主要是原砂、粘土、煤粉、树脂等粘结剂、固化剂、旧砂等的运输、混砂、造型、制芯、烘烤、熔化、浇注、冷却、落砂、清理和后处理等工序，就其作业内容来讲是在机械振动和噪声中进行，有的还在高温?如熔化、浇注中作业，有的产生刺激性气味，粉尘作业环境更是恶劣。在我国铸造车间每生产1吨铸件，约散发50公斤粉尘，熔炼和浇注工序排放废渣200公斤、废气20立方米，造型和清理排废砂约13—15吨。以年产2200万吨铸件计，每年排污物总量为：废渣440万吨、废砂近1650万吨、废气4亿立方米。这些数据足以说明我国铸造行业环境问题的严峻程度，采用高技术实现绿色铸造是当前需要重点解决的关键问题。