金屬鑄造（metal casting）是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造毛胚因近乎成形，而達(dá)到免機(jī)械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了時間．鑄造是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。

歷史

在古代，中國、印度、巴比倫、埃及、希臘和羅馬就已經(jīng)鑄造兵器、祭器、藝術(shù)品和家庭用具。早期的鑄件是用金、銀、銅及其合金制作的。青銅器時代是人類文明光輝燦爛的一頁；以后又出現(xiàn)鑄鐵件。中國早在戰(zhàn)國時期就廣泛使用鑄鐵件，技術(shù)傳統(tǒng)源遠(yuǎn)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。盡管后世鑄造工藝已發(fā)展成機(jī)械制造工藝中相對獨(dú)立的分支學(xué)科，但與冶金工藝仍然密不可分。

① 鑄鐵鑄鐵已有悠久的歷史，但發(fā)展速度緩慢。直到1722年，列奧米爾創(chuàng)制“沖天爐”，并開始用顯微鏡研究鑄鐵的組織和斷口，情況才發(fā)生變化。1734年斯韋登貝里(Svedenberg)所著《鑄鐵學(xué)》(Deferro)問世，對鑄鐵工藝有了初步的理論認(rèn)識。1765～1785年間，由于蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，從18世紀(jì)60年代起機(jī)器制造業(yè)中大量使用鑄鐵，運(yùn)輸部門也使用鑄鐵軌，1788年為巴黎自來水廠生產(chǎn)了總長60公里的輸水鑄鐵管。鑄鐵需求量的增加發(fā)展，促進(jìn)了鑄鐵的技術(shù)進(jìn)步和理論研究工作。

② 鑄鋼的熔點(diǎn)高，成分控制（如脫氧等）復(fù)雜，直到1740年才出現(xiàn)坩堝法煉鋼，開始發(fā)展工藝。

③ 鑄鋁 1886年發(fā)明熔鹽電解制鋁。到20世紀(jì)初，鋁及其合金的鑄造業(yè)迅速發(fā)展起來，在有色金屬鑄造中已居。而傳統(tǒng)的銅合金鑄件所占的比例卻逐漸減少了。

已發(fā)展出適應(yīng)各種需求的金屬鑄造方法，可以經(jīng)濟(jì)地制作復(fù)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(tài)金屬充滿鑄型的能力；②收縮傾向,從液態(tài)到固態(tài)體積收縮大,易產(chǎn)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(chǎn)生裂紋和偏析傾向等。

分類

金屬鑄造種類造型方法習(xí)慣上分為：

① 普通砂型鑄造，包括濕砂型、干砂型和化學(xué)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(chǎn)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(fù)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(xù)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(tài)金屬成為固態(tài)鑄件的容器）準(zhǔn)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(shù)可分為一次性型、半型和型，鑄型準(zhǔn)備的優(yōu)劣是影響鑄件質(zhì)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、防銹處理和粗加工等。

特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

金屬型冷卻速度較快，鑄件組織較致密，可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，力學(xué)性能比砂型鑄造高15%左右。

金屬型鑄造，鑄件質(zhì)量穩(wěn)定，表面粗糙度優(yōu)于砂型鑄造，廢品率低。

勞動條件好，生產(chǎn)率高，工人易于掌握。

缺點(diǎn)

金屬型導(dǎo)熱系數(shù)大，充型能力差。

金屬型本身無透氣性。必須采取相應(yīng)措施才能有效排氣。

金屬型無退讓性，易在凝固時產(chǎn)生裂紋和變形。

砂型鑄造

砂型鑄造的適應(yīng)性很廣，小件、大件，簡單件、復(fù)雜件，單件、大批量都可采用。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(diǎn)較高的材料也多采用這種工藝。

砂型鑄造用的模具，一般木材制作，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(chǎn)中，價格優(yōu)勢尤為突出。

金屬型鑄造

采用金屬型鑄造時，必須綜合考慮下列各因素：制造周期長、成本高，不適合單件、小批生產(chǎn)；不適宜鑄造形狀復(fù)雜（尤其是內(nèi)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(shè)備、鑄造設(shè)備能力的限制，所以金屬型不適合于特別大的鑄件生產(chǎn)）模具費(fèi)比砂型貴，比壓鑄便宜。

重力鑄造

廣泛用于各種有色鑄件的生產(chǎn)，但金屬型鑄造也存在金屬利用率低、薄壁復(fù)雜鑄件澆注困難、鑄件組織密度相對壓力鑄造較低等缺點(diǎn)。

高壓鑄造

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(nèi)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(nèi)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(jī)械切削加工余量也應(yīng)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，又可避免穿透表面致密層，露出皮下氣孔，造成工件報廢。

由于壓鑄件件內(nèi)部疏松，塑性、韌性差，不適合于制造承受沖擊載荷件。鑄件壁厚均勻，并以3~4mm薄壁鑄件為宜，壁厚應(yīng)小于6~8mm，以防止縮孔等缺陷。避免機(jī)加，以防止內(nèi)部孔洞外露。

低壓鑄造

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，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，對于大型薄壁鑄件的成形更為有利；鑄件在壓力作用下結(jié)晶凝固，并能得到充分地補(bǔ)縮，故鑄件組織致密，機(jī)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(dá)90%。勞動條件好，生產(chǎn)效率高，易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化，也是低壓鑄造的突出優(yōu)點(diǎn)。

低壓鑄造對合號的適用范圍較寬，基本上可用于各種鑄造合金。不僅用于鑄造有色合金，而且可用于鑄鐵、鑄鋼。特別是對于易氧化的有色合金，更顯示它的*性能，即能有效地防止金屬液在澆注過程中產(chǎn)生氧化夾渣。低壓鑄造對鑄型材料沒有特殊要求。