铸造工艺方法的选择原则

铸造工艺方法的选择原则

Casting method to the selection principle

1．优先采用砂型铸造据统计

在全部铸件产量中，60～70％的铸件是用砂型生产的，而且其中70％左右是用粘土砂型生产的。主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以象汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型砂工艺生产的。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤，而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。

一般来讲，对于中、大型铸件，铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产，可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件，但成本较高。

当然，砂型铸造生产的铸件精度、表面光洁度、材质的密度和金相组织、机械性能等方面往往较差，所以当铸件的这些性能要求更高时，应该采用其它铸造方法，例如熔模（失腊）铸造、压铸、低压铸造等等。

2 应与生产批量相适应

大批量生产时，应优先考虑机械化、自动化的粘土湿型砂造型生产线和树脂砂制芯生产线。对于粘土湿型砂铸造小型铸件，可以采用水平分型或垂直分型的无箱高压造型生产线，造型生产效率高，占地面积也少；对于中件（大于10千克），可选用各种有箱高压造型生产线、气冲造型线，以适应快速、高精度造型生产线的要求。老式的震击式或震压式造型机生产线生产率低，工人劳动强度大，噪声大，不适应大量生产的要求，应逐步淘汰。

中等批量生产时，可以考虑应用树脂自硬砂、CO2吹气硬化水玻璃砂、真空置换吹气硬化水玻璃砂造型和造芯。

单件小批量生产时，手工造型仍是重要的方法。手工造型能适应各种复杂的要求，比较灵活，不要求很多工艺装备，可以应用树脂自硬砂型、CO2吹气硬化水玻璃砂型、真空置换吹气硬化水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、粘土干型及水泥砂型等；对于单件生产的重型铸件，采用地坑造型法成本低，投产快。

批量生产或长期生产的定型产品采用多箱造型、劈箱造型法比较适宜，虽然模具、砂箱等初期投资高，但可从节约造型工时、提高产品质量方面得到补偿。

3 应适合企业自身条件

不同企业的生产条件（包括设备、场地、员工素质等）、生产习惯、所积累的经验各不一样，应该根据这些条件考虑适合采用什么造型方法。适用的就是最好的。当前各种工艺技术竞相发展，每项技术都有其优点，也都有一定的局限性和适用范围。先进的、技术含量高的工艺并不一定是适用的。根据企业自身条件选用技术上适用、经济上合理的工艺，注重技术与经济的结合，才能作出切合实际的选择。

例如：生产大型机床床身等铸件时，可采用组芯造型法，不制作模样和砂箱，在地坑中组芯；而另外的工厂则采用砂箱造型法，制作模样。

4 要兼顾铸件的质量和成本

各种铸造工艺所获得的铸件质量不同，初期投资和生产效率也不一致，最终的经济效益也有差异。因此，要做到多、快、好、省，就应当兼顾到各个方面。应对所选用的铸造方法进行成本估算，以保证经济效益和铸件质量的双重要求。

几种常用的化学硬化砂的工艺性能对比情况列于表5。它们的的成本分析列于表6。从质量和成本的角度综合考虑，我们应该更加注意水玻璃自硬砂的发展。

5 要重视造型工艺的环境保护特性

铸造生产历来以环境污染严重而著称，其污染形式主要是由钢铁熔化和造型材料带来的空气污染和废渣污染，其中由造型材料带来的空气污染和废渣污染最为严重。

根据概略统计，每生产1吨铸件需耗约1吨新砂，同时废弃约1吨旧砂。目前我国年生产铸件约2400万吨，年排放的旧砂量也约2400万吨，这不仅占去了大量的土地，浪费了大量的自然资源，而且造成了严重的环境污染。要消减旧砂排放量，必须尽量采用旧砂回用率高的铸造工艺，粘土湿型砂、树脂砂工艺等。

但是，粘土湿型砂存在较大的粉尘污染和煤粉黑色污染，煤粉在浇注过程中的燃烧和分解产生的有害气体还导致严重的空气污染；而树脂砂生产现场的空气中游离着许多有机废气（SO2、甲醛、苯、甲苯等），浇注后会产生大量有有害气体，对人体的健康非常有害。

水玻璃砂由硅砂、无机水玻璃粘结剂等组成，采用CO2气体或有机酯（如乙二醇二乙酸脂等）作固化剂，生产环境友好，不产生有害气体。与粘土砂和树脂砂相比，水玻璃砂工艺是最可能实现绿色清洁铸造生产的造型制芯工艺。

铸造方法的特点和适用范围见下表：