铜铸件的铸造工艺
铜铸件的铸造工艺需根据铜合金种类(紫铜、黄铜、青铜)、铸件尺寸精度、批量大小及成本预算选择,常见工艺可分为砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、离心铸造四大类,以下是各类工艺的详细特点、适用场景及操作要点:
一、 砂型铸造(最常用的铜铸造工艺)
这是应用最广泛的铜铸件生产工艺,核心是用型砂制作铸型,适合绝大多数铜合金及不同批量的铸件。
工艺原理
将型砂(石英砂 + 粘结剂)填入模具(木模 / 覆膜砂模 / 金属模),紧实后取出模具形成型腔,再将熔融铜液浇注入型腔,冷却后清理型砂得到铸件。
细分类型
湿型砂铸造:型砂无需烘干,成本低、效率高,但强度低,适合小型、薄壁、低精度铜铸件(如黄铜管件、小五金件)。
干型砂铸造:型砂经烘干固化,强度高、透气性好,适合中型、厚壁铜铸件(如青铜齿轮、紫铜阀体)。
覆膜砂铸造:型砂表面覆盖酚醛树脂膜,加热后固化成型,型腔精度高、表面粗糙度低(Ra 12.5-25μm),适合复杂结构、中等批量的铜铸件。
适用范围
适用于紫铜、黄铜、青铜等所有铜合金;铸件重量从几克到几十吨;批量可从单件试制到大规模生产。
核心优势与不足
优势:成本低、工艺灵活、模具制作简单;
不足:铸件精度中等,表面粗糙度较高,需后续打磨加工。
二、 金属型铸造(硬模铸造)
采用金属材料(铸铁、铸钢)制作铸型,重复使用次数多,适合大批量、高精度的铜铸件生产。
工艺原理
金属模具分为动模和定模,合模后形成型腔,将熔融铜液浇注入型腔,冷却后开模取出铸件。为防止铜液粘模,需在模具内壁喷涂脱模剂(石墨乳 / 氧化锌涂料)。
工艺特点
铸件尺寸精度高(CT6-CT8 级)、表面粗糙度低(Ra 6.3-12.5μm),加工余量小;
金属模具导热快,铸件结晶致密,力学性能优于砂型铸件(抗拉强度提升 10%-20%);
模具成本高,不适合复杂型腔铸件(易出现缩孔、裂纹)。
适用范围
主要用于黄铜、铝青铜等流动性较好的铜合金;适合中小型、形状简单、大批量的铸件(如铜套、铜活塞、阀门芯)。
三、 熔模铸造(失蜡铸造)
一种高精度铸造工艺,可生产形状复杂、无需后续加工的铜铸件,又称 “精密铸造”。
工艺原理
① 用石蜡制作与铸件形状一致的蜡模;② 多层涂挂耐火涂料(石英粉 + 硅溶胶)并撒砂,干燥后形成坚硬的型壳;③ 加热型壳使蜡模熔化流出,形成中空型腔;④ 浇入熔融铜液,冷却后破除型壳得到铸件。
工艺特点
铸件尺寸精度极高(CT4-CT6 级)、表面粗糙度低(Ra 1.6-6.3μm),可实现 “近净成形”,无需或少量加工;
可铸造复杂内腔、薄壁结构(最小壁厚 0.5mm),适合异形件;
工序多、生产周期长、成本高,适合小批量高附加值铸件。
适用范围
适用于各类铜合金;适合小型、复杂、高精度的铜铸件(如青铜艺术品、精密铜齿轮、航空航天用铜配件)。
四、 离心铸造
利用离心力使熔融铜液在铸型内均匀分布,形成壁厚均匀的管状、环状铸件,是铜套、铜轴瓦的专用铸造工艺。
工艺原理
铸型(金属模 / 砂型)绕自身轴线高速旋转(转速 300-3000r/min),将铜液浇入旋转的铸型中,在离心力作用下,铜液紧贴铸型内壁成型,杂质向中心集中并去除。
工艺特点
铸件组织致密、无缩孔气孔,力学性能优异,尤其适合承受磨损的铜套、轴瓦;
管状铸件无需型芯,壁厚均匀,加工余量小;
只能生产回转体铸件,形状局限性大。
适用范围
主要用于锡青铜、铅青铜等耐磨铜合金;适合生产铜套、铜轴瓦、铜管、铜辊等回转类铸件。
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