铸造是零件毛胚最常用的生产工艺之一。铸造由于可选用多种多样成分、性能的铸造合金,加之基本建设投资小,工艺灵活性大和生产周期短等优点,因而广泛地应用在机械制造、矿山冶金、交通运输、石化通用设备、农业机械、能源动力、轻工纺织、家用电器、土建工程、电力电子、航天航空、国防军工等国名经济各部门,是现代大机械工业的基础。
铸造具有很多特点,与其他成形工艺相比,它不受零件毛胚的重量、尺寸和形状的限制,重量从几克到几百吨,壁厚由0.3mm到1m,形状十分复杂,用机械加工十分困难,耗费大量机床工时,甚至难以制的零件,都可用铸造方法获得。
铸造工艺(造型、制芯、浇注、落砂、清理及其后处理等)是铸造生产的核心,是能否生存优质铸件的关键,古今中外都把提高和发展工艺水平,视为推动行业技术进步,满足经济和社会发展需要的一个重要组成部分。
据出土物考证和文献记载,我国的铸造技术已有6000年的悠久历史,是世界上最早掌握铸造工艺的文明古国之一。铸造技术的成就推动了农业生产、兵器制造、人民生产及天文、医药、音乐、艺术等方面的进步。
毫不夸张地说,铸造在我国古老的历史上占有极其重要的地位。远在青铜器时代和封建社会的前期,大部分青铜器件和铁器件都由铸造成形,这一点和欧洲主要使用锻造成形有所不同。聪明的古代铸造匠师们以其精湛的技艺创造了一系列技术,从而谱写了留芳于后世的铸造史。
世界各国都很重视铸造生产的机械化自动化程度。他们经历了从单机开发、提供成套工艺设备;普及机械化、自动化生产线到机电一体化;电子计算机等自控系统在铸造工艺、设备和管理中应用等三个发展阶段。
随着机械工业的发展,机械加工中心的建立,,针对出口产品不断增加和铸件结构复杂化的需要,对铸件的尺寸精度和外观质量,即对型砂的强度和溃散性,提出了越来越高的要求。尽管水玻璃近年来发展很快,但是,对某些铸件,它难于满足工艺上的要求。20世纪60年代末,国外提出了树脂自硬砂,它是指在常温下,通过催化剂的作用,使树脂砂在砂箱或芯盒内自行硬化成形的一种造型、制芯工艺。目前在生产中应用较多的是以酸(主要是硫酸系)硬化的呋喃树脂自硬砂和酚醛树脂自硬砂。由于酸硬化的酚醛树脂自硬砂在使用上较困难,因此,呋喃树脂自硬砂的应用占绝大部分。
由于高效造型工艺的发展,对制芯也提出了较高的要求,它除了要求芯砂有较高的强度和较好的溃散性以外,还必须具有能与高效造型相匹配的高效制芯工艺。因此,20世纪70年代以来,国内外制芯工艺发展的方向是采用树脂砂,如汽车、内燃机工业,70%以上的砂芯还是使用热芯盒和壳芯树脂工艺。热芯盒树脂制芯具有生产率高砂芯质量好,劳动强度低和设备简单等优点,至今还是汽车行业铸造车间广为应用的一种制芯工艺。但是,它所用的呋喃树脂砂的流动性差、吸湿性大、存放时间短,对于生产壁薄、复杂的砂芯相当困难,因此一般采用覆膜砂壳芯工艺。用壳芯砂生产的铸件尺寸精度和表面质量,壳芯砂芯强度及其溃散性均优于目前用其他树脂砂所制造的砂芯。而且,覆膜砂的流动性好,充型能力强,可以制作各种复杂的砂芯。覆膜砂和壳芯的吸湿性很小,可以长期存放。