金屬鑄造一種涉及液態金屬和模具的金屬加工工藝，已經存在了數千年。
縱觀其歷史，金屬鑄造已被用來製造從劍到風力渦輪機的各種物品，如今它已成為製造高品質金屬零件的最有價值和最通用的方法之一。
本指南著眼於鑄造金屬的基礎知識，包括其許多變體——壓鑄、熔模鑄造等——以及最常見的鑄造金屬。
什麼是金屬鑄造？
金屬鑄造 是一種 鑄造工藝 這涉及將熔化的液態金屬倒入模具中。
模具內部的設計帶有所製造零件的負面印象，因此當熔融金屬在模具內冷卻並凝固時，它就會形成最終零件的形狀。然後可以將成品零件從模具中取出。
根據所製造的零件和所使用的金屬，金屬鑄造有不同的種類，每種都有其獨特的優點。這些品種之間的圖案、模具和填充技術可能有很大差異。
儘管鑄造金屬是一種多功能工藝，但鑄造零件受到某些設計限制，工程師必須考慮金屬在冷卻階段的收縮。
了解金屬鑄造
中央 金屬鑄造 過程包括加熱金屬，將其倒入模具中，等待其冷卻並凝固，然後將成品零件從模具中取出。實際上，該過程可能有更多階段，並且不同的金屬鑄造過程以不同的方式工作。
以下是金屬鑄造工藝的簡化概述。請注意，某些步驟因不同的鑄造變體而異，而某些步驟則完全省略。
1. 製作模型：從一開始，許多金屬鑄造工藝都需要製作模型，即用於製造模具的最終零件的複製品。模型可以是永久性的，也可以是一次性的，可以由蠟、木材和塑膠等材料製成。
2. 製作型芯：對於空心零件的鑄造，可能需要設計一個型芯，即放置在模具型腔內的一塊實心材料，用於塑造鑄件的內部幾何形狀。 （例如，較大的圓柱形模具內的圓柱形芯將生產管狀鑄件。）
3.製作模具：依工藝的不同，模具的製作方法也不同。例如，永久性金屬模具可以使用CNC工具機製造，而砂模則是透過將砂混合物塗在模型的外部來製造。製造模具的實踐稱為模具製造，是一門專業學科。
4.填充模具：將金屬加熱至融化，然後倒入或強行倒入模具中。例如，在重力鑄造中，將熔融材料向下倒入型腔中；在高壓壓鑄中，它在高壓下被壓入型腔，需要高夾緊力來保持模具安全。
5. 取出零件：鑄件冷卻並凝固後，將其從模具中取出。對於砂型鑄造等工藝，這意味著必須破壞模具才能獲得內部零件；對於永久性模具，金屬模具的兩半被拉開並準備再次使用。
6. 後處理：鑄造金屬零件在準備使用之前可能需要清潔（例如去除模具殘留物）或其他後處理步驟。
金屬鑄造的優勢
有很多理由選擇金屬鑄造而不是其他金屬加工選項，例如鍛造或CNC加工。金屬鑄件的一些關鍵好處包括：
- 適合批量生產
- 可以產生巨大而重的零件
- 會產生非常厚的零件
- 適用於大型單件零件（而不是組裝的組件）
- 出色的軸承品質
- 適合某些輕合金的理想
- 物質多功能性
金屬鑄造的局限性包括不可避免的缺陷，尺寸準確性有限（與CNC加工相比），勞動力強度以及通常高的最低階數量。
金屬鑄造的主要類型
鑄造
用於複雜和詳細零件的最重要的金屬鑄造類型之一， 鑄造 使用兩個可重複使用的工具鋼模具作為工具。這個過程類似於塑膠射出成型：熔融材料在高壓下被壓入型腔，這使得工程師能夠製造出具有精細細節的零件。
製造客製化模具的成本很高，這使得該工藝在大規模生產中更為常見。然而，一旦製造出來，這些模具可以多次使用。壓鑄件往往具有優異的表面光潔度。
鋁壓鑄件和鎂壓鑄件都廣泛用於高品質零件。
重力鑄造
與壓鑄一樣，重力鑄造是一種使用可重複使用的金屬模具鑄造金屬的方法。然而，重力鑄造依靠重力使液態金屬從上到下穿過模具，而不是壓力。模具必須在第一次鑄造之前預熱，並且由於熱疲勞性低，通常由鑄鐵製成。
重力鑄造早於所有其他金屬鑄造技術，重力鑄造零件已經存在了數千年。它是永久模鑄造的一種形式；重力鑄造過程的替代方法包括氣壓和真空。
投資鑄造（失去蠟）
熔模鑄造或失蠟鑄造是一種使用一次性模型和模具鑄造金屬的方法：這兩種物品在鑄造過程中都會被破壞（儘管熔化的蠟通常可以重複使用）。
與重力鑄造一樣，熔模鑄造也有數千年的歷史。在失蠟鑄造過程中，先用蠟或等效材料製作模型（有時是手工製作，有時使用樹脂 3D 列印機），然後將耐火材料澆注在模型周圍以製作模具。
包埋材料是在模型周圍塗上陶瓷層，然後充當熔融金屬的模具。此陶瓷層在稱為剝離的過程中被移除。
沙子鑄造
砂型鑄造是一種簡單且已有數百年歷史的金屬鑄造方法，並且比其他技術更便宜。它使用沙子（與粘土等粘合材料混合）作為模具材料，模具能夠承受高溫。
在砂型鑄造過程中，將模型浸入一個稱為砂箱的特殊盒子內的沙子中。透過壓實模型周圍的沙子，可以製成可以倒入熔融金屬的模具。
金屬鑄造過程中使用的砂可以是濕砂（濕黏土）或氣凝砂（帶有黏合劑的乾砂）。
其他鑄造工藝
製造業中還使用了數十種金屬鑄造工藝，包括壤土成型和殼模成型（均為一次性模具工藝）以及永久模具工藝（如離心鑄造和連續鑄造）。
鑄造壓力：高還是低？
金屬壓鑄 是一種有價值的金屬加工工藝，它可以進一步分為兩類：高壓壓鑄和低壓壓鑄。選擇正確的壓力取決於材料、壁厚和零件尺寸等因素。
高壓壓鑄是一種比低壓壓鑄更常見的技術，使用頻率是低壓鑄造的兩倍以上。
高壓壓鑄非常適合鋁和鋅等軟合金，需要在高壓和高速下將液態金屬壓入模具，需要強大的壓力機來保持模具閉合。因此，該工藝比低壓壓鑄更昂貴。
高壓壓鑄的優點：
- 快速生產
- 可以採用薄壁
- 光滑的表面光潔度
- 最小收縮率
低壓壓鑄是一種較慢的壓鑄形式，可以更溫和地迫使熔融金屬進入模具。適用於低熔點合金。儘管比高壓鑄速度慢，但低壓鑄造金屬的工藝適用於複雜的幾何形狀，並且可以生產非常堅固的零件。
低壓壓鑄的優點：
- 堅固的零件
- 複雜的幾何形狀
可鑄造金屬
多種金屬都適合鑄造工藝。然而，Kbear Metal 接受的三種最常見的鑄造材料是鋁、鋅和鎂。
鋁鑄件
鑄造鋁是最普遍的鋁成型方法。它用於用 A380 和 A383 等合金製造工業和汽車零件，例如變速箱和引擎。
有幾種方法可以進行鋁鑄造。 鋁壓鑄件 由於其速度和出色的表面光潔度，非常適合大批量生產；永久模鑄造適用於超高強度鋁製零件；砂型鑄造適用於小批量、複雜幾何形狀的鋁鑄件。
無論採用何種鑄造工藝，鑄鋁都能製造出堅固且輕質的零件，因此用途廣泛。
鋅鑄件
鋅合金是流行的、價格實惠且廣泛使用的適合鑄造的金屬。鋅鑄造通常涉及高壓壓鑄，可實現高生產率和最低的後處理要求。
由於鋅具有很高的鑄造流動性，鋅鑄造可以生產出壁很薄且細節精緻的零件。鋅也可以冷成型以獲得更好的連接。
製造商可以選擇 ZAMAK 鋅合金或鋅鋁合金 (ZA)。鑄鋅件包括汽車零件、空調零件、電子零件等。
鎂鑄件
鑄造（尤其是高壓壓鑄）是迄今為止製造鎂零件最常見的金屬加工工藝，約佔鎂零件產量的 98%。
由於鎂是所有結構金屬中最輕的，因此它是輕量化應用的理想選擇。鎂鑄造的其他優點包括非常薄的壁、出色的細節以及良好的剛度重量比。
小批量的鎂零件也可以使用石膏鑄造來製造，儘管鎂壓鑄最適合專業應用。
結論
綜上所述， 金屬鑄造 是一種歷史悠久的製造工藝，幾個世紀以來已經發生了巨大的發展，能夠生產從複雜的機器部件到大型工業結構的大量產品。其多功能性和效率使其成為汽車、航空航太和消費品等多個行業的首選。
各種鑄造技術（從壓鑄到砂型鑄造）具有針對不同應用量身定制的獨特優勢，使工程師能夠實現特定的設計、公差和材料特性。儘管存在一些固有的局限性，例如潛在缺陷和高勞動力要求，但金屬鑄造的優勢，包括大規模生產的成本效益和材料的多功能性，繼續鞏固其在現代製造業中的重要作用。
隨著製造商面臨對複雜幾何形狀和輕質部件日益增長的需求，金屬鑄造製程的創新可能會為精度和效率的持續提高鋪平道路。透過了解金屬鑄造的基本原理和複雜性，業界專業人士可以更好地利用這種寶貴的製造技術來製造符合當今嚴格性能標準的高品質金屬零件。
