铸造工艺：从熔炼到零件的 5 个经过验证的步骤

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  要点速览
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  铸造工艺到底做了什么
• 3
  铸造开始前先选合金
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  让铸造工艺稳定的设计规则
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  铸造工艺何时优于 CNC 加工
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  铸件变成零件之前的检验
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  分步执行：从图纸到零件的铸造订单
• 8
  铸造工艺方法对比

铸造是液态金属成形方法。把熔融合金浇入与零件外形一致的型腔，冷却凝固后取出毛坯。毛坯通常不是成品零件，而是近净形状，之后由加工人员按尺寸修整、钻孔、攻螺纹。

整个流程单向进行：液态金属、充型、凝固收缩，最后得到铸件。每个箭头都是零件可能失效的环节。充型时卷入的气体形成气孔。补缩过早停止形成缩孔。模具温度太低，金属还没到薄壁处就凝固了。

所以铸件要标注余量，而不只是尺寸。给铸造厂零件图，加上加工余量、拔模斜度和收缩率。铸造厂据此做模具，CNC 车间之后去掉余量。双方图纸上的数字必须一致，否则毛坯某个面会小 0.8 mm。

小批量时我们常跳过硬模具。压铸需要钢模，产量到数千件才划算。真空复模用硅胶模，适合 20 到 200 件。砂型铸造适合大而重的形状。三种方式的铸造工艺本身相同。

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  近净形，不是净形铸件在铸态特征上大致保持 ±0.1 到 ±0.5 mm，取决于合金和尺寸。
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  壁厚很重要截面尽量保持在 2 mm 到 6 mm 之间。厚薄突变会引起热裂。
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  一张图纸，两家车间标出基准面和加工余量，让 CNC 装夹与铸件对应。

合金选择决定收缩率、流动性和长期面对的腐蚀问题。铝 ADC12 流动性好，是压铸壳体和壳体的默认选择。它切削干净，可喷砂或阳极氧化。铝 6061 和 7075 常用于先铸成近净毛坯再大量加工的零件。

锌合金凝固快、细节清晰，可铸到约 0.8 mm 的薄壁。它比铝重，不电镀时耐蚀性较差。镁 AZ91D 是壳体最轻的常用选项，但切屑和粉尘会燃烧，需要小心处理。

钢和不锈钢铸件用于强度或耐磨要求高的场合。不锈钢 316 和 17-4PH 出现在泵体和阀件中。铜合金如 C36000 和铍铜因导电性用于电触点和母排。钛 TC4（Ti-6Al-4V）用于航空航天支架，但模具成本高、工艺窗口窄。

先按功能选合金，再确认它是否适合铸造。密封面要求 Ra 0.8–1.6 μm 的零件，那里反正要加工。铸件只需提供致密金属和正确的整体形状。

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  流动性铝和锌最适合充填薄壁。钢需要更厚的截面和更高的模温。
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  收缩率铝约 1.0–1.3%，锌约 0.4–0.7%，钢可达 2.5%。
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  切削性ADC12、6061 和 C36000 切削快。钛和 Inconel 切削慢、磨损刀具。

拔模是第一条规则。零拔模的垂直壁会拉伤、划伤模具，并在顶出时撕裂零件。外壁给 1–2°，内壁给 2–3°，深腔更大。垂直面上的文字和 logo 需要 5°，否则脱模不干净。

所有内角都要倒圆。尖锐内角集中应力并阻碍金属流动。圆角至少为壁厚的一半，可分散载荷并让合金在凝固前到达角落。外角可以小些，约为壁厚的四分之一。

壁厚保持均匀。3 mm 壁连接 10 mm 凸台会形成最后凝固并拉出缩孔的热节。厚凸台要掏空，或在 3 到 5 mm 长度内逐步减薄。加强筋应为名义壁厚的 50–70%，高度不超过其厚度的五倍。

尽早规划分型线。它决定飞边出现的位置以及哪些面可以做成平面。如果有外观面跨过分型线，就会出现可见的合模线。把该面改为机加工面，或在图纸上接受这条线。

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  拔模外表面 1–2°，内表面 2–3°，文字面 5°。
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  圆角内圆角半径 ≥ 壁厚的一半。外圆角约为四分之一。
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  加强筋壁厚的 50–70%，高度 ≤ 5 倍壁厚。
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  凸台掏空或带锥度过渡到壁面。

形状复杂、批量大时铸件占优。带内部加强筋、凸台和冷却通道的发动机壳体，从实心料切削成本高，而模具做好后铸造便宜。年用量约 5,000 件以上时，压铸通常能收回模具成本，之后单件价格下降。

公差紧、批量小或材料难铸时 CNC 加工占优。三天内要交付、公差 ±0.005 mm 的支架，就是机加工活。铸造需要模具、试模，关键面还要二次装夹。铸件工艺在切下第一刀之前要多花几天。

混合路线往往合理。铸出大体形状，再加工密封面、内孔和螺纹。这样模具简单，精度只放在需要的地方。我们常这样做：铸造厂交付留 0.5–3 mm 余量的毛坯，我们的三轴和五轴机床加工到 ±0.005 mm、Ra 0.8–1.6 μm。

注意一点。铸件表皮强度不如变形金属，还可能掩盖皮下气孔。如果某个面承受疲劳载荷，要加工去除表皮，或指定更高等级、带射线检测的铸件。

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  选铸造几何形状复杂、批量几千件以上、厚壁、内部通道。
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  选机加工公差紧、批量小、交期快、需要变形金属性能。
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  两者都用铸毛坯，只加工关键面和内孔。

来料检验不能只看尺寸。检查冷隔、可见气孔、飞边和薄筋填充不足。轻敲零件听声音，闷响往往意味着内部空洞。X 射线或渗透检测能发现肉眼看不到的缺陷。

先测量基准面上的铸态特征。如果第一个面偏差 0.5 mm，后续每刀都会跟着偏移。对我们从铸件加工的零件，我们检查原材料、过程监控，出货前 100% 检验。报告可按要求提供。

每批留一件样品。以后某件装配检查不合格时，留样能告诉你问题出在铸件变形还是加工偏移。这个习惯能省下几天争论。

按 ISO 9001:2015 运作的铸造供应商会有可追溯的炉号和尺寸报告。汽车和医疗项目还要叠加 IATF 16949:2016 和 ISO 13485:2016 要求，过程控制和文件更严格。

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  外观冷隔、飞边、缺料、加工面上的表面气孔。
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  尺寸先基准面，再铸态特征，再壁厚。
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  皮下承受载荷或压力的部位用 X 射线、渗透或超声检测。