三、鑄造工藝 -種類
鑄造工藝可分為重力鑄造、壓力鑄造和砂型鑄造。
鑄造方法常用的是砂型鑄造，其次是特種鑄造方法，如：金屬型鑄造、熔模鑄造、石膏型鑄造等。
而砂型鑄造又可以分為粘土砂型鑄造、有機粘結劑砂型鑄造、樹脂自硬砂型鑄造、消失模鑄造等等。

#.重力鑄造
重力鑄造是指金屬液在地球重力作用下注入鑄型的工藝，也稱澆鑄。
廣義的重力鑄造包括砂型澆鑄、金屬型澆鑄、熔模鑄造，泥模鑄造等；窄義的重力鑄造專指金屬型澆鑄。

#.壓力鑄造
壓力鑄造是指金屬液在其他外力（不含重力）的作用下注入鑄型的工藝。
廣義的壓力鑄造包括壓鑄機的壓力鑄造和真空鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等；窄義的壓力鑄造專指壓鑄機的金屬型壓力鑄造，簡稱壓鑄。
這幾種鑄造工藝是目前有色金屬鑄造中最常用的、也是相對價格最低的。

#.砂型鑄造
砂型鑄造是一種以砂作為主要造型材料，製作鑄型的傳統鑄造工藝。

砂型一般採用重力鑄造，有特殊要求時也可採用低壓鑄造、離心鑄造等工藝。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。

砂型鑄造用的模具，以前多用木材製作，通稱木模。

木模缺點是易變形、易損壞；除單件生產的砂型鑄件外，可以使用尺寸精度較高，並且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。

此外，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。

但是，砂型鑄造也有一些不足之處：因為每個砂質鑄型只能澆注一次，獲得鑄件后鑄型即損壞，必須重新造型，所以砂型鑄造的生產效率較低；又因為砂的整體性質軟而多孔，所以砂型鑄造的鑄件尺寸精度較低，表面也較粗糙。

#.特種鑄造方法
金屬型鑄造是用耐熱合金鋼製作鑄造用中空鑄型模具的現代工藝。

金屬型既可採用重力鑄造，也可採用壓力鑄造。

金屬型的鑄型模具能反覆多次使用，每澆注一次金屬液，就獲得一次鑄件，壽命很長，生產效率很高。

金屬型的鑄件不但尺寸精度好，表面光潔，而且在澆注相同金屬液的情況下，其鑄件強度要比砂型的更高，更不容易損壞。

因此，在大批量生產有色金屬的中、小鑄件時，只要鑄件材料的熔點不過高，一般都優先選用金屬型鑄造。

但是，金屬型鑄造也有一些不足之處：因為耐熱合金鋼和在它上面做出中空型腔的加工都比較昂貴，所以金屬型的模具費用不菲，不過總體和壓鑄模具費用比起來則便宜多了。

對小批量生產而言，分攤到每件產品上的模具費用明顯過高，一般不易接受。

又因為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，所以對特別大的鑄件也顯得無能為力。

因而在小批量及大件生產中，很少使用金屬型鑄造。

此外，金屬型模具雖然採用了耐熱合金鋼，但耐熱能力仍有限，一般多用於鋁合金、鋅合金、鎂合金的鑄造，在銅合金鑄造中已較少應用，而用於黑色金屬鑄造就更少了。

#.壓鑄
壓鑄是在壓鑄機上進行的金屬型壓力鑄造，是目前生產效率最高的鑄造工藝。

壓鑄機分為熱室壓鑄機和冷室壓鑄機兩類。

熱室壓鑄機自動化程度高，材料損耗少，生產效率比冷室壓鑄機更高，但受機件耐熱能力的制約，目前還只能用於鋅合金、鎂合金等低熔點材料的鑄件生產。

當今廣泛使用的鋁合金壓鑄件，由於熔點較高，只能在冷室壓鑄機上生產。

壓鑄的主要特點是金屬液在高壓、高速下充填型腔，並在高壓下成形、凝固，壓鑄件的不足之處是：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。

此外，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。

#.熔模鑄造
失蠟法鑄造現稱熔模精密鑄造，是一種少切削或無切削的鑄造工藝，是鑄造行業中的一項優異的工藝技術，其應用非常廣泛。

它不僅適用於各種類型、各種合金的鑄造，而且生產出的鑄件尺寸精度、表面質量比其它鑄造方法要高，甚至其它鑄造方法難於鑄得的複雜、耐高溫、不易於加工的鑄件，均可採用熔模精密鑄造鑄得。

熔模精密鑄造是在古代蠟模鑄造的基礎上發展起來的。

作為文明古國，中國是使用這一技術較早的國家之一，遠在公元前數百年，中國古代勞動人民就創造了這種失蠟鑄造技術，用來鑄造帶有各種精細花紋和文字的鐘鼎及器皿等製品，如春秋時的曾侯乙墓尊盤等。

曾侯乙墓尊盤底座為多條相互纏繞的龍，它們首尾相連，上下交錯，形成中間鏤空的多層雲紋狀圖案，這些圖案用普通鑄造工藝很難製造出來，而用失蠟法鑄造工藝，可以利用石蠟沒有強度、易於雕刻的特點，用普通工具就可以雕刻出與所要得到的曾侯乙墓尊盤一樣的石蠟材質的工藝品，然後再附加澆注系統，塗料、脫蠟、澆注，就可以得到精美的曾侯乙墓尊盤。

現代熔模鑄造方法在工業生產中得到實際應用是在二十世紀四十年代。

當時航空噴氣發動機的發展，要求製造象葉片、葉輪、噴嘴等形狀複雜，尺寸精確以及表面光潔的耐熱合金零件。

由於耐熱合金材料難於機械加工，零件形狀複雜，以致不能或難於用其它方法製造，因此，需要尋找一種新的精密的成型工藝，於是借鑒古代流傳下來的失蠟鑄造，經過對材料和工藝的改進，現代熔模鑄造方法在古代工藝的基礎上獲得重要的發展。

所以，航空工業的發展推動了熔模鑄造的應用，而熔模鑄造的不斷改進和完善，也為航空工業進一步提高性能創造了有利的條件。

中國是於上世紀五、六十年代開始將熔模鑄造應用於工業生產。其後這種先進的鑄造工藝得到巨大的發展，相繼在航空、汽車、機床、船舶、內燃機、氣輪機、電訊儀器、武器、醫療器械以及刀具等製造工業中被廣泛採用，同時也用於工藝美術品的製造。

所謂熔模鑄造工藝，簡單說就是用易熔材料（例如蠟料或塑料）製成可熔性模型（簡稱熔模或模型），在其上塗覆若干層特製的耐火塗料，經過乾燥和硬化形成一個整體型殼后，再用蒸汽或熱水從型殼中熔掉模型，然後把型殼置於砂箱中，在其四周填充干砂造型，最後將鑄型放入焙燒爐中經過高溫焙燒（如採用高強度型殼時，可不必造型而將脫模后的型殼直接焙燒），鑄型或型殼經焙燒后，於其中澆注熔融金屬而得到鑄件。

熔模鑄件尺寸精度較高，一般可達CT4-6（砂型鑄造為CT10~13，壓鑄為CT5~7），當然由於熔模鑄造的工藝過程複雜，影響鑄件尺寸精度的因素較多，例如模料的收縮、熔模的變形、型殼在加熱和冷卻過程中的線量變化、合金的收縮率以及在凝固過程中鑄件的變形等，所以普通熔模鑄件的尺寸精度雖然較高，但其一致性仍需提高（採用中、高溫蠟料的鑄件尺寸一致性要提高很多）。

壓制熔模時，採用型腔表面光潔度高的壓型，因此，熔模的表面光潔度也比較高。

此外，型殼由耐高溫的特殊粘結劑和耐火材料配製成的耐火塗料塗掛在熔模上而製成，與熔融金屬直接接觸的型腔內表面光潔度高。

所以，熔模鑄件的表面光潔度比一般鑄造件的高，一般可達Ra.1.6~3.2μm.熔模鑄造最大的優點就是由於熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度，所以可減少機械加工工作，只是在零件上要求較高的部位留少許加工余量即可，甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量，不必機械加工即可使用。由此可見，採用熔模鑄造方法可大量節省機床設備和加工工時，大幅度節約金屬原材料。

熔模鑄造方法的另一優點是，它可以鑄造各種合金的複雜的鑄件，特別可以鑄造高溫合金鑄件。

如噴氣式發動機的葉片，其流線型外廓與冷卻用內腔，用機械加工工藝幾乎無法形成。

用熔模鑄造工藝生產不僅可以做到批量生產，保證了鑄件的一致性，而且避免了機械加工后殘留刀紋的應力集中。

消失模鑄造
消失模鑄造技術（EPC或LFC）是用泡沫塑料製作成與零件結構和尺寸完全一樣的實型模具，經浸塗耐火粘結塗料，烘乾後進行干砂造型，振動緊實，然後澆入金屬液使模樣受熱氣化消失，而得到與模樣形狀一致的金屬零件的鑄造方法。消失模鑄造是一種近無餘量、精確成形的新技術，它不需要合箱取模，使用無粘結劑的干砂造型，減少了污染，被認為是21世紀最可能實現綠色鑄造的工藝技術。

消失模鑄造技術主要有以下幾種：
1、壓力消失模鑄造技術
壓力消失模鑄造技術是消失模鑄造技術與壓力凝固結晶技術相結合的鑄造新技術，它是在帶砂箱的壓力灌中，澆注金屬液使泡沫塑料氣化消失后，迅速密封壓力灌，並通入一定壓力的氣體，使金屬液在壓力下凝固結晶成型的鑄造方法。

這種鑄造技術的特點是能夠顯著減少鑄件中的縮孔、縮松、氣孔等鑄造缺陷，提高鑄件緻密度，改善鑄件力學性能。

2、真空低壓消失模鑄造技術
真空低壓消失模鑄造技術是將負壓消失模鑄造方法和低壓反重力澆注方法複合而發展的一種新鑄造技術。

真空低壓消失模鑄造技術的特點是：綜合了低壓鑄造與真空消失模鑄造的技術優勢，在可控的氣壓下完成充型過程，大大提高了合金的鑄造充型能力；與壓鑄相比，設備投資小、鑄件成本低、鑄件可熱處理強化；而與砂型鑄造相比，鑄件的精度高、表面粗糙度小、生產率高、性能好；反重力作用下，直澆口成為補縮短通道，澆注溫度的損失小，液態合金在可控的壓力下進行補縮凝固，合金鑄件的澆注系統簡單有效、成品率高、組織緻密；真空低壓消失模鑄造的澆注溫度低，適合於多種有色合金。

3、振動消失模鑄造技術
振動消失模鑄造技術是在消失模鑄造過程中施加一定頻率和振幅的振動，使鑄件在振動場的作用下凝固，由於消失模鑄造凝固過程中對金屬溶液施加了一定時間振動，振動力使液相與固相間產生相對運動，而使枝晶破碎，增加液相內結晶核心，使鑄件最終凝固組織細化、補縮提高，力學性能改善。

該技術利用消失模鑄造中現成的緊實振動台，通過振動電機產生的機械振動，使金屬液在動力激勵下生核，達到細化組織的目的，是一種操作簡便、成本低廉、無環境污染的方法。

4、半固態消失模鑄造技術
半固態消失模鑄造技術是消失模鑄造技術與半固態技術相結合的新鑄造技術，由於該工藝的特點在於控制液固相的相對比例，也稱轉變控制半固態成形。
該技術可以提高鑄件緻密度、減少偏析、提高尺寸精度和鑄件性能。

5、消失模殼型鑄造技術
消失模殼型鑄造技術是熔模鑄造技術與消失模鑄造結合起來的新型鑄造方法。

該方法是將用發泡模具製作的與零件形狀一樣的泡沫塑料模樣表面塗上數層耐火材料，待其硬化乾燥后，將其中的泡沫塑料模樣燃燒氣化消失而製成型殼，經過焙燒，然後進行澆注，而獲得較高尺寸精度鑄件的一種新型精密鑄造方法。

它具有消失模鑄造中的模樣尺寸大、精密度高的特點，又有熔模精密鑄造中結殼精度、強度等優點。

與普通熔模鑄造相比，其特點是泡沫塑料模料成本低廉，模樣粘接組合方便，氣化消失容易，克服了熔模鑄造模料容易軟化而引起的熔模變形的問題，可以生產較大尺寸的各種合金複雜鑄件

6、消失模懸浮鑄造技術。
消失模懸浮鑄造技術是消失模鑄造工藝與懸浮鑄造結合起來的一種新型實用鑄造技術。

該技術工藝過程是金屬液澆入鑄型后，泡沫塑料模樣氣化，夾雜在冒口模型的懸浮劑（或將懸浮劑放置在模樣某特定位置，或將懸浮劑與EPS一起製成泡沫模樣）與金屬液發生物化反應從而提高鑄件整體（或部分）組織性能。

由於消失模鑄造技術成本低、精度高、設計靈活、清潔環保、適合複雜鑄件等特點，符合新世紀鑄造技術發展的總趨勢，有著廣闊的發展前景。

#.細晶鑄造
細晶鑄造技術或工藝(FGCP)的原理是通過控制普通熔模鑄造工藝，強化合金的形核機制，在鑄造過程中使合金形成大量結晶核心，並阻止晶粒長大，從而獲得平均晶粒尺寸小於1.6mm的均勻、細小、各向同性的等軸晶鑄件，較典型的細晶鑄件晶粒度為美國標準ASTM0~2級。

細晶鑄造在使鑄件晶粒細化的同時，還使高溫合金中的初生碳化物和強化相γ'尺寸減小，形態改善。

因此，細晶鑄造的突出優點是大幅度地提高鑄件在中低溫(≤760℃)條件下的低周疲勞壽命，並顯著減小鑄件力學性能數據的分散度，從而提高鑄造零件的設計容限。

同時該技術還在一定程度上改善鑄件抗拉性能和持久性能，並使鑄件具有良好的熱處理性能。

細晶鑄造技術還可改善高溫合金鑄件的機加工性能，減小螺孔和刀刃形銳利邊緣等處產生加工裂紋的潛在危險。

因此該技術可使熔模鑄件的應用範圍擴大到原先使用鍛件、厚板機加工零件和鍛鑄組合件等領域。

在航空發動機零件的精鑄生產中，使用細晶鑄件代替某些鍛件或用細晶鑄造的錠料來做鍛坯已很常見。

資料來源：http://www.twword.com/wiki/%E9%91%84%E9%80%A0%E5%B7%A5%E8%97%9D#11

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