一、砂型铸造法:铸铁平台的“传统主力”
砂型铸造是铸铁平台传统、应用广泛的铸造方法,凭借成本低廉、工艺成熟、适配性强的优势,至今仍占据市场主要地位。其核心原理是利用型砂(石英砂、黏土等混合材料)制作铸型,将熔融的铸铁液注入铸型型腔,待冷却凝固后拆除砂型,获得铸铁平台毛坯。
1. 工艺关键步骤
首先进行模样制作,根据铸铁平台的尺寸与结构,采用木材、金属或塑料制作与铸件形状一致的模样;随后进行砂型制备,将型砂填充到模样周围并夯实,形成包含型腔的砂型,同时预留浇口、冒口等通道;接着进行浇注,将高温熔融的铸铁液(通常为灰铸铁、球墨铸铁)通过浇口注入砂型型腔;待铸铁液完全冷却凝固后,进行落砂清理,去除砂型、浇口、冒口等,得到铸铁平台毛坯,后根据需求进行时效处理、精加工等后续工序。
2. 独特工艺特点
优势方面,砂型铸造的适配性很强,可生产从小型到大型(甚至几十吨)、从简单到复杂结构的铸铁平台,尤其适合多品种、小批量生产;型砂材料来源广泛、成本低廉,且部分型砂可回收再利用,降低了生产成本;工艺成熟度高,操作简单,对生产设备的要求相对较低,便于中小企业推广应用。
不足则在于,砂型铸造的铸件表面粗糙度较高,尺寸精度相对较差,后续需要进行较多的精加工工序;砂型为一次性使用,生产效率较低,不适合大规模流水线生产;铸件内部易产生气孔、砂眼等缺陷,需要严格控制工艺参数以保证质量。http://www.chinaweiyue.com/
二、消失模铸造法:铸铁平台的“细致升级”
消失模铸造又称实型铸造,是一种新型的细致铸造方法,其核心特点是采用泡沫塑料模样(EPS、EPMMA等)替代传统砂型铸造中的实体模样,铸件成型过程中模样直接被熔融金属液气化消失。该方法解决了传统砂型铸造中模样取出困难、铸件易产生飞边等问题,大幅提升了铸铁平台的铸造精度。
1. 工艺关键步骤
首先制作泡沫塑料模样,根据铸铁平台的三维模型,采用数控加工或模具成型的方式制作泡沫塑料模样,若铸件结构复杂,可将模样拆分成多个部件拼接而成;随后进行砂型填埋,将泡沫塑料模样放入砂箱中,填入干砂(通常为石英砂)并采用振动紧实的方式使砂型密实,确保砂型与模样紧密贴合,且不使用粘结剂;接着进行浇注,将高温铸铁液沿浇口注入砂型,熔融的铸铁液接触泡沫塑料模样后,模样迅速气化、燃烧并消失,铸铁液填充模样留下的型腔;待铸件冷却凝固后,进行落砂清理,由于采用干砂填埋,落砂过程简单,直接回收干砂即可,清理后得到的铸铁平台毛坯精度较高,后续精加工量大幅减少。
2. 独特工艺特点
优势体现在,消失模铸造的铸件尺寸精度高、表面粗糙度低,铸件尺寸公差可达CT7-CT9级,表面粗糙度Ra6.3-Ra12.5μm,可大幅减少后续精加工工序,降低生产成本;模样可设计成复杂的内腔和曲面结构,无需设置分型面和抽芯机构,解决了传统铸造中复杂结构铸件难以成型的问题,特别适合生产带有细致导轨、异形凹槽的铸铁平台;砂型采用干砂且无粘结剂,落砂清理方便,砂料可循环利用,减少了废弃物排放,更加环保;生产流程相对简化,可实现机械化、自动化生产,提升生产效率。
不足主要是泡沫塑料模样的制作成本相对较高,尤其是复杂结构的模样,需要专用的模具或数控加工设备,初期投入较大;模样在浇注过程中会产生气化气体,若砂型透气性不佳,易导致铸件产生气孔、夹渣等缺陷,对砂型紧实度和透气性控制要求严格;不适合生产特大型铸铁平台,因为大型泡沫模样的制作、运输和填埋过程中易发生变形。
三、金属型铸造法:铸铁平台的“批量快捷”之选
金属型铸造又称硬模铸造,是采用金属材料(通常为铸铁、铸钢)制作铸型,替代传统的砂型,铸型可反复使用多次。该方法特别适合大批量生产中小型铸铁平台,能有效提升生产效率和铸件一致性。
1. 工艺关键步骤
首先制作金属型,根据铸铁平台的结构的设计金属型的型腔,采用铸造或焊接的方式制作金属型模具,通常分为上下两型或多型,设置抽芯机构以适应复杂结构;随后进行金属型预热,浇注前需对金属型进行预热(预热温度通常为200-300℃),避免铸铁液快速冷却导致铸件产生裂纹;接着进行涂料喷涂,在金属型型腔表面喷涂一层耐火涂料,防止铸铁液与金属型粘连,同时改善铸件表面质量;然后进行浇注,将熔融的铸铁液注入金属型型腔,控制浇注速度和温度以保证充型饱满;待铸件冷却到一定温度后,打开金属型取出铸件,进行后续的清理、时效处理等工序,金属型冷却后可再次使用。
2. 独特工艺特点
优势表现为,金属型铸造的生产效率很高,金属型可反复使用数千次甚至上万次,无需每次制作砂型,适合大批量流水线生产;铸件尺寸精度高、表面质量好,金属型型腔尺寸稳定,铸件尺寸公差可达CT8-CT10级,表面粗糙度Ra12.5-Ra25μm,后续精加工量少;铸件组织致密,由于金属型导热性好,铸铁液冷却速度快,铸件晶粒细小,力学性能(如强度、硬度)优于砂型铸造铸件;减少了砂型制作和落砂清理的工序,生产环境更整洁,劳动强度降低。
不足是金属型的制作成本高、周期长,不适合小批量、多品种生产;金属型导热性强,铸件易产生冷隔、浇不足等缺陷,对浇注温度和速度控制要求严格;金属型的弹性差,铸件凝固过程中若产生较大收缩应力,易导致铸件开裂,不适合生产大型或结构复杂的铸铁平台;金属型易产生热疲劳裂纹,需要定期维护和修复。
四、其他特色铸造方法:适配特殊需求
除上述三种主流方法外,针对特殊需求的铸铁平台,还会采用一些特色铸造方法。例如,对于要求很高精度和表面质量的铸铁平台,会采用熔模铸造法(失蜡铸造),通过制作蜡模、涂覆耐火涂层形成型壳,浇注后得到精度很高的铸件,但该方法成本高昂,仅适用于小型细致铸铁平台;对于大型铸铁平台,部分企业会采用离心铸造法,通过旋转铸型使铸铁液在离心力作用下充型,可提升铸件组织致密性,但该方法仅适用于圆形或环形结构的铸铁平台。
五、铸造方法的选择:匹配需求是核心
铸铁平台铸造方法的选择需综合考虑生产批量、尺寸规格、结构复杂度、精度要求及成本预算等因素。小批量、多品种、大型或复杂结构的铸铁平台,优先选择砂型铸造;大批量、中小型、精度要求较高的铸铁平台,金属型铸造或消失模铸造更为合适;小型细致铸铁平台,可考虑熔模铸造。无论选择哪种方法,都需严格控制原材料质量、浇注温度、冷却速度等关键工艺参数,同时配合时效处理(如自然时效、人工时效)消除铸件内应力,确保铸铁平台的精度稳定性。
从传统的砂型铸造到细致的消失模铸造,再到快捷的金属型铸造,铸铁平台的铸造方法始终围绕着“精度提升、效率提高、成本降低”的核心目标不断创新。随着智能制造技术的融入,未来铸铁平台铸造将朝着数字化模拟、自动化生产、绿色环保的方向发展,为上等装备制造提供更好的的基础保障。
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