什么是砂型铸造？

在现代制造体系中，砂型铸造是极其重要的工艺方法，长期以来为众多领域源源不断地提供关键零部件。

本质上，砂型铸造是一种以型砂为主要造型材料，通过特定工艺步骤制造铸型以获得铸件的方法。其历史悠久。几千年前，当古代文明在探索金属制品的形成方法时，他们发现湿润并成型的沙子可以作为液态金属的临时“模具”。后来随着技术的不断发展，逐渐演变成我们今天所拥有的精密复杂的工艺系统。

模型相当于铸件的模型，通常由木材、金属或塑料制成。它精确地复制所需铸件的外部形状和尺寸，并根据金属材料的冷却和凝固收缩特性适当放大尺寸，以抵消铸件成形后的收缩。例如，在铸造汽车发动机缸体时，模型工程师需要根据缸体复杂的内腔结构、缸体壁厚以及连接部位的详细尺寸，利用CAD技术设计三维模型。然后，他们使用数控加工中心将材料加工成实物模型，严格控制误差，确保后续铸件的高精度。

模型制作完成后，立即进行成型过程。造型师将准备好的型砂压实在模型周围。常见的手工造型方法有冲压法和振捣法等，这些传统方法依赖于工人熟练的操作技能，可以满足小批量、结构复杂铸件的生产需要。另一方面，机器成型由于其高效率和稳定性而广泛应用于大规模生产。例如，自动化高压造型机可以在短时间内将型砂压实成均匀坚硬的铸型，为后续浇注做好充分准备。在成型过程中，还需要合理设置浇口和冒口。浇口是液态金属流入模具型腔的通道，能引导液态金属顺利、快速地进入；冒口用于在铸件凝固和收缩阶段补充液态金属，防止缩孔和气孔。

成型完成后，接下来就是熔化和浇注环节。根据铸件的材质要求，将生铁、废钢、各种合金等原材料按精确的比例放入电炉、冲天炉等内。熔炉操作人员依靠丰富的经验和先进的光谱仪进行实时监控，确保液态金属的化学成分和温度准确符合标准。当液态金属达到理想状态时，使用起重机或自动浇注系统以特定的速度和角度注入模具型腔。这个过程中速度的控制至关重要。如果太快，型砂会被冲走，造成砂孔；如果太慢，液态金属就会冷却凝固，导致铸件无法完全成型。

铸件在铸型中完全凝固并冷却并脱模后，铸件已初步成型，但其表面附着有大量型砂和氧化皮。这时，洗砂机就开始工作了。它们装有风镐、砂轮和喷砂机等工具。根据不同铸件的特点，或用力敲击、振动，或细磨，或高压喷射，仔细去除附着物，使铸件表面光滑。随后，经过热处理、机械加工等工序，最终成为符合工业标准的优质产品。

砂型铸造具有材料成本低、适应性强的优点。它既可以生产小型精密零件（例如手表齿轮），也可以生产大型工业部件（例如桥梁支架）。可用于普通铸铁、废钢以及铝合金、铜合金等材质，为制造业多元化发展提供有力支撑。尽管面临压铸、熔模铸造等新兴工艺的挑战，砂型铸造仍在不断完善和创新，不断在铸造领域发挥着重要作用，推动人类工业的发展。