第 1 章成形
铸造
铸造是把金属熔化，浇入或压入一个与零件形状相同的空腔，让它凝固来制造零件。本章的每种工艺都遵循这一原理；它们的区别在于铸型用什么材料制成、是一次性使用还是可用数千次，以及什么力量把金属推进去：重力、压力还是离心。
核心思想
铸造就像做冰块：液体取容器的形状，然后变硬。难的是容器。砂型或陶瓷型便宜，用一次就破坏，所以适合少量的大型或复杂零件。钢模昂贵，但可以做数千个零件，所以适合大批量生产。其余的一切，从冒口、旋转铸型到缓慢凝固的炉子，都是为了解决同样的两个问题：把铸型完全充满，以及防止金属冷却收缩时留下孔洞。
并排对比
| 工艺 | 一句话概括 | 最适合 | 批量 | 精度 |
|---|---|---|---|---|
| 1.1砂型铸造 | 把金属浇入砂中紧实出的型腔；之后把砂打碎 | 任何金属的大型或粗糙零件 | 1 件到数百万件 | 约 ±0.5 到 ±2 mm |
| 1.2熔模铸造（失蜡法） | 蜡模外裹陶瓷，熔掉蜡后再浇入金属 | 高强合金的小型精细零件 | 数百到数十万件 | 约 ±0.1 到 ±0.25 mm |
| 1.3金属型铸造 | 金属靠重力浇入可重复使用的钢模 | 活塞和轮毂等铝零件 | 数千到数十万件 | 约 ±0.3 到 ±0.5 mm |
| 1.4压铸 | 金属被高压射入钢模 | 薄壁的铝、锌和镁零件 | 数万到数百万件 | 约 ±0.05 到 ±0.2 mm |
| 1.5离心铸造 | 金属被甩向旋转铸型的壁面 | 管子、环和衬套 | 1 件到数百万件 | 外径约 ±0.5 到 ±2 mm |
| 1.6消失模铸造 | 把金属直接浇在埋在松散砂中的泡沫模样上 | 发动机缸体等复杂的一体件 | 从单件到大批量 | 约 ±0.3 到 ±0.5 mm |
| 1.7半固态铸造（触变注射成形与流变铸造） | 半固态的金属浆料注入钢模 | 致密、薄壁的镁和铝壳体 | 数万到数百万件 | 约 ±0.05 到 ±0.2 mm |
| 1.8单晶铸造（涡轮叶片） | 从一端缓慢凝固，让零件长成一个晶体 | 喷气发动机和燃气轮机叶片 | 每年数千件 | 约 ±0.1 mm |
如何在这一类中选择
- 零件少、零件大，或是钢和铁： 砂型铸造，最便宜、最灵活的铸型。
- 小零件要精细细节或高熔点合金： 熔模铸造；当零件必须在红热状态下服役时，用单晶铸造。
- 数千件铝零件： 壁厚且必须控制模具成本时用金属型铸造；批量大、壁薄时用压铸。
- 圆形空心零件： 离心铸造，孔不需要型芯。
- 复杂内腔，或致密无气孔的薄壁： 前者用消失模铸造，后者用半固态铸造。
关键词
- 铸型
- 金属充填的空腔容器；当它是可重复使用的钢制品时，叫作模具。
- 模样
- 用来成形铸型的零件复制品；砂型铸造中可重复使用，熔模铸造和消失模铸造中则被用掉。
- 型芯
- 放入铸型中，用来形成孔或内腔的嵌件。
- 分型线
- 两个半型相接的接缝，在零件上往往看得到。
- 浇口杯、浇道和内浇口
- 把金属输送进型腔的通道。
- 冒口
- 额外的金属储液，在零件收缩时给它补充金属。
- 收缩
- 金属在冷却和凝固时会变小，这可能在内部留下孔洞。
- 晶粒
- 金属内的单个晶体；大多数铸件含有数百万个。