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汽車鑄件主要是指通過鑄造方法獲得的金屬物體。 在汽車零部件中,很多產品都是鑄造產品,包括汽車發動機缸體、氣缸蓋、變速箱殼體、離合器殼體、進氣管、排氣管、曲軸、凸輪軸、活塞、輪轂、方向盤框架、座椅框架、儀錶板框架、車門內板、輪輞、轉向支架、制動支架、氣門支架等。[1]

近年來,汽車工業強調資料的輕量化和燃油經濟性的提高。 為了實現這一目標,汽車鑄件也朝著輕量化和精密化方向發展,對鑄造科技提出了更高的要求。 囙此,鋁合金和鎂合金具有重量輕、耐腐蝕、易於成型等特點,常被視為汽車零部件的理想資料。

全球汽車工業增長最快的市場是中國大陸。 汽車工業的發展將推動汽車鑄件的生產。 囙此,汽車產量已成為上游汽車零部件製造業發展的關鍵因素。 中國大陸的汽車鑄件僅占鑄件總產量的10%。 與美國市場鑄件總產量的33%相比,中國大陸汽車鑄件市場仍有很大的發展空間。

鑄造原材料有那些品種

利用砂作為鑄模材料,依不同成份的砂可再細分為濕砂模鑄造法(Green Sand Mold)、表面干砂模鑄造法(Dry Sand Mold)等等,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復使用;缺點是鑄模製作耗時,鑄模本身不能被重復使用,須破壞後才能取得成品。金屬模鑄造法(Die Casting)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。失蠟法(Investment Casting、Lost-wax casting)這方法可以為外膜鑄造法和固體鑄造法。


先以蠟復制所需要鑄造的物件,然後浸入含陶瓷的池中並待干,使以蠟制的復製品覆上一層陶瓷外膜,一直重復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。


此方法具有良好的准確性,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復雜,故成本頗為昂貴。 以應用最廣泛的砂型鑄造為例,鑄型准備包括造型材料准備和造型、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,造型材料准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,准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。[2]

鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出後,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,還要經鑄件後處理,如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。鑄造工藝可分為三個基本部分,即鑄造金屬准備、鑄型准備和鑄件處理。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後,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。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,還要經鑄件後處理,如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。鑄造是比較經濟的毛坯成形方法,對於形狀復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范圍很寬,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。所需設備有冶煉金屬用的各種爐子,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,更少的餘量和更光潔的表面。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,冶煉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。

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原來有好幾種?快速搞懂金屬的「鑄造」工藝

參考資料

  1. 汽車鑄件07.2016 MoneyDJ理財網
  2. 汽車鑄造一般是什麼材料06.01.2022 汽車資訊