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| 鑄件 |
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中文名;鑄件 外文名;Casting 定義;各種鑄造方法獲得的金屬成型物件 冷卻後處理;落砂、清理和後處理 應用領域;錢幣、祭器、兵器、工具 分類;鑄鋼件、鑄鐵件、鑄銅件、鑄鋁件 |
鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成型物件，即把冶煉好的液態金屬，用澆注、壓射、吸入或其它澆鑄方法注入預先準備好的鑄型中，冷卻後經打磨等後續加工手段後，所得到的具有一定形狀，尺寸和性能的物件。[1]
鑄件歷史
鑄件應用歷史悠久。古代人們用鑄件作和一些生活用具。近代，鑄件主要用作機器零部件的毛坯，有些精密鑄件，也可直接用作機器的零部件。鑄件在機械產品中占有很大的比重，如拖拉機中，鑄件重量約占整機重量的50～70%，農業機械中占40～70%，機床、內燃機等中達70～90%。各類鑄件中，以機械用的鑄件品種最多，形狀最複雜，用量也最大，約占鑄件總產量的60%。其次是冶金用的鋼錠模和工程用的管道、以及生活中的一些工具。
鑄件也與日常生活有密切關係。例如經常使用的門把、門鎖、暖氣片、上下水管道、鐵鍋、煤氣爐架、熨斗等，都是鑄件。
鑄件分類
鑄件有多種分類方法：按其所用金屬材料的不同，分為鑄鋼件、鑄鐵件、鑄銅件、鑄鋁件、鑄鎂件、鑄鋅件、鑄鈦件等。而每類鑄件又可按其化學成分或金相組織進一步分成不同的種類。如鑄鐵件可分為灰鑄鐵件、球墨鑄鐵件、蠕墨鑄鐵件、可鍛鑄鐵件、合金鑄鐵件等；按鑄型成型方法的不同，可以把鑄件分為普通砂型鑄件、金屬型鑄件、壓鑄件、離心鑄件、連續澆注件、熔模鑄件、陶瓷型鑄件、電渣重熔鑄件、雙金屬鑄件等。其中以普通砂型鑄件應用最多，約占全部鑄件產量的80%。而鋁、鎂、鋅等有色金屬鑄件，多是壓鑄件。
鑄件成型的理論金屬液態成型常稱為鑄造，鑄造成形技術的歷史悠久。早在5000多年前，我們的祖先就能鑄造紅銅和青銅製品。鑄造是應用最廣泛的金屬液態成型工藝。它是將液態金屬澆注到鑄型型腔中，待其冷卻凝固後，獲得一定形狀的毛坯或零件的方法。
在機器設備中液態成型件所占比例很大，在機床、內燃機、礦山機械、重型機械中液態成型件占總重量的70%~90%；在汽車、拖拉機中占50%~70%；在農業機械中占40%~70%。液態成型工藝能得到如此廣泛的應用，是因為它具有如下的優點：
（1）可製造出內腔、外形很複雜的毛坯。如各種箱體、機床床身、汽缸體、缸蓋等。
（2）工藝靈活性大，適應性廣。液態成型件的大小几乎不限，其重量可由幾克到幾百噸，其壁厚可由0.5mm到1m左右。工業上凡能溶化成液態的金屬材料均可用於液態成型。對於塑性很差的鑄鐵，液態成型是生產其毛坯或零件的唯一的方法。
（3）液態成型件成本較低。液態成型可直接利用廢機件和切屑，設備費用較低。同時，液態成型件加工餘量小，節約金屬。
但是，金屬液態成型的工序多，且難以精確控制，使得鑄件質量不夠穩定。與同種材料的鍛件相比，因液態成型組織疏鬆、晶粒粗大，內部易產生縮孔、縮松、氣孔等缺陷。其機械性能較低。另外，勞動強度大，條件差。有優良的機械、物理性能，它可以有各種不同的強度、硬度、韌性配合的綜合性能，還可兼具一種或多種特殊性能，如耐磨、耐高溫和低溫、耐腐蝕等。
鑄件的重量和尺寸範圍都很寬，重量最輕的只有幾克，最重的可達到400噸，壁厚最薄的只有0.5毫米，最厚可超過1米，長度可由幾毫米到十幾米，可滿足不同工業部門的使用要求。
用途
鑄件的用途非常廣泛，已運用到五金及整個機械電子行業等，而且其用途正在成不斷擴大的趨勢。具體用到，建築，五金，設備，工程機械等大型機械，機床，船舶，航空航天，汽車，機車，電子，計算機，電器，燈具等行業，很多都是普通老百姓整天接觸，但不了解的金屬物件。
床身鑄件
利用樹脂砂型鑄造機床床身鑄件的優點：
1）樹脂砂型剛度好，澆注初期砂型強度高這就有條件利用鑄鐵凝固過程的石墨化膨脹，有效地消除縮孔、縮松缺陷，實現灰鑄鐵、球墨鑄鐵件的少冒口、無冒口鑄造。
2）實型鑄造生產中採用聚苯乙烯泡塑模樣應用呋哺樹脂自硬砂造型。當金屬液澆入鑄型時，泡沫塑料模樣在高溫金屬液作用下迅速氣化，燃燒而消失，金屬液取代了原來泡沫塑料所占據的位置，冷卻凝固成與模樣形狀相同的實型鑄件。
3）相對來說，消失模鑄造對於生產單件或小批量的汽車覆蓋件，機床床身等大型模具較之傳統砂型有很大優勢，它不但省去了昂貴的木型費用，而且便於操作，縮短了生產周期，提高了生產效率，具有尺寸精度高，加工餘量小，表面質量好等優勢；另外，鑄件機床加工具有較好的耐磨性能和消震性能和好的工藝性能。
澆注工藝
機床床身鑄件的澆注工藝生產中，澆注時應遵循高溫出爐，低溫澆注的原則。因為提高金屬液的出爐溫度有利於夾雜物的徹底熔化、熔渣上浮，便於清渣和除氣，減少機床鑄件的夾渣和氣孔缺陷；採用較低的澆注溫度，則有利於降低金屬液中的氣體溶解度、液態收縮量和高溫金屬液對型腔表面的烘烤，避免產生氣孔、粘砂和縮孔等缺陷。因此，在保證充滿鑄型型腔的前提下，儘量採用較低的澆注溫度。 把金屬液從澆包注入鑄型的操作過程稱為澆注。澆注操作不當會引起澆不足、冷隔、氣孔、縮孔和夾渣等機床鑄件缺陷，和造成人身傷害。
鑄件質量
主要包括外觀質量、內在質量和使用質量。外觀質量指鑄件表面粗糙度、表面缺陷、尺寸偏差、形狀偏差、重量偏差；內在質量主要指鑄件的化學成分、物理性能、機械性能、金相組織以及存在於鑄件內部的孔洞、裂紋、夾雜、偏析等情況；使用質量指鑄件在不同條件下的工作耐久能力，包括耐磨、耐腐蝕、耐激冷激熱、疲勞、吸震等性能以及被切削性、可焊性等工藝性能。
鑄件質量對機械產品的性能有很大影響。例如，機床鑄件的耐磨性和尺寸穩定性，直接影響機床的精度保持壽命；各類泵的葉輪、殼體以及液壓件內腔的尺寸、型線的準確性和表面粗糙度，直接影響泵和液壓系統的工作效率，能量消耗和氣蝕的發展等；內燃機缸體、缸蓋、缸套、活塞環、排氣管等鑄件的強度和耐激冷激熱性，直接影響發動機的工作壽命。
影響鑄件質量的因素很多，第一是鑄件的設計工藝性。進行設計時，除了要根據工作條件和金屬材料性能來確定鑄件幾何形狀、尺寸大小外，還必須從鑄造合金和鑄造工藝特性的角度來考慮設計的合理性，即明顯的尺寸效應和凝固、收縮、應力等問題，以避免或減少鑄件的成分偏析、變形、開裂等缺陷的產生。第二要有合理的鑄造工藝。即根據鑄件結構、重量和尺寸大小，鑄造合金特性和生產條件，選擇合適的分型面和造型、造芯方法，合理設置鑄造筋、冷鐵、冒口和澆注系統等。以保證獲得優質鑄件。第三是鑄造用原材料的質量。金屬爐料、耐火材料、燃料、熔劑、變質劑以及鑄造砂、型砂粘結劑、塗料等材料的質量不合標準，會使鑄件產生氣孔、針孔、夾渣、粘砂等缺陷，影響鑄件外觀質量和內部質量，嚴重時會使鑄件報廢。第四是工藝操作，要制定合理的工藝操作規程，提高工人的技術水平，使工藝規程得到正確實施。
鑄造生產中，要對鑄件的質量進行控制與檢驗。首先要制定從原材料、輔助材料到每種具體產品的控制和檢驗的工藝守則與技術條件。對每道工序都嚴格按工藝守則和技術條件進行控制和檢驗。最後對成品鑄件作質量檢驗。要配備合理的檢測方法和合適的檢測人員。一般對鑄件的外觀質量，可用比較樣塊來判斷鑄件表面粗糙度；表面的細微裂紋可用着色法、磁粉法檢查。對鑄件的內部質量，可用音頻、超聲、渦流、X射線和γ射線等方法來檢查和判斷。
砂型鑄造鑄件缺陷有：冷隔、澆不足、氣孔、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂等。
1）冷隔和澆不足 液態金屬充型能力不足，或充型條件較差，在型腔被填滿之前，金屬液便停止流動，將使鑄件產生澆不足或冷隔缺陷。澆不足時，會使鑄件不能獲得完整的形狀；冷隔時，鑄件雖可獲得完整的外形，但因存有未完全融合的接縫，鑄件的力學性能嚴重受損。
防止澆不足和冷隔：提高澆注溫度與澆注速度。
2）氣孔 氣體在金屬液結殼之前未及時逸出，在鑄件內生成的孔洞類缺陷。氣孔的內壁光滑，明亮或帶有輕微的氧化色。鑄件中產生氣孔後，將會減小其有效承載面積，且在氣孔周圍會引起應力集中而降低鑄件的抗衝擊性和抗疲勞性。氣孔還會降低鑄件的緻密性，致使某些要求承受水壓試驗的鑄件報廢。另外，氣孔對鑄件的耐腐蝕性和耐熱性也有不良的影響。
防止氣孔的產生：降低金屬液中的含氣量，增大砂型的透氣性，以及在型腔的最高處增設出氣冒口等。
3）粘砂 鑄件表面上粘附有一層難以清除的砂粒稱為粘砂。粘砂既影響鑄件外觀，又增加鑄件清理和切削加工的工作量，甚至會影響機器的壽命。例如鑄齒表面有粘砂時容易損壞，泵或發動機等機器零件中若有粘砂，則將影響燃料油、氣體、潤滑油和冷卻水等流體的流動，並會玷污和磨損整個機器。
防止粘砂：在型砂中加入煤粉，以及在鑄型表面塗刷防粘砂塗料等。
4）夾砂 在鑄件表面形成的溝槽和疤痕缺陷，在用濕型鑄造厚大平板類鑄件時極易產生。
鑄件中產生夾砂的部位大多是與砂型上表面相接觸的地方，型腔上表面受金屬液輻射熱的作用，容易拱起和翹曲，當翹起的砂層受金屬液流不斷沖刷時可能斷裂破碎，留在原處或被帶入其它部位。鑄件的上表面越大，型砂體積膨脹越大，形成夾砂的傾向性也越大。
5）砂眼 在鑄件內部或表面充塞着型砂的孔洞類缺陷。
6）脹砂 澆注時在金屬液的壓力作用下，鑄型型壁移動，鑄件局部脹大形成的缺陷。 為了防止脹砂，應提高砂型強度、砂箱剛度、加大合箱時的壓箱力或緊固力，並適當降低澆注溫度，使金屬液的表面提早結殼，以降低金屬液對鑄型的壓力。
參考來源