「论道工业」 简单铸件是怎样炼成的
（20160919交流分享）
——————————
正文：
俗称的烧炉子，一般来说讲得就是铸造。铸造，金属材料热加工方法的一种。
简单来说分两步：第一步~金属熔液浇进去（充型冷却），第二步~金属铸件造出来（凝固取件）。
今天，我们来讲讲一个最简单的合格铸件是怎样炼成的。
首先，我们用的是材料是金属，这金属不能是完全固态的，也不是气态，而是呈熔液状的，即多数情况下，温度需要在金属熔点以上的。（特殊情况如半固态之类）
好的，现在派太极高手萌萌去电阻炉那熔炼一坩埚金属。
（小剧场1——
@Joker（代号萌萌）:
就是萌萌不会铸造，蛋清姐派我去铸造会搞砸的）
然而，我们知道，绝大多数金属液体到固态会发生体积收缩，那么如果模具型腔内体积与实际铸件体积相等，铸件熔液冷却凝固后体积减小，却没有可以补充收缩掉体积的熔液存在（金属液补缩），那么良品率将无限接近于0了。这就需要在模具上开口（分成：明冒口和暗冒口），用来蓄积可以在铸件成型过程中补缩的熔液，这种结构，我们称为冒口。
那么，既然金属熔液需要往下浇，势必就需要一个容器，这个容器要有入口让金属液进入（浇道），要有型腔让金属液停留、成型、冷却，也要能让成型的铸件完好的从型腔里出来（取件），那这个玩意，我们称为模具。
合适的模具至少是：如果是金属模具，熔点温度要高于金属液温度；如果是砂铸的树脂砂，要保证强度在金属液的冲刷下不会散架了，或者颗粒被卷入金属液了（举例一种常用的树脂砂：自硬呋喃树脂砂的命名来源于英语的 Furan No-Bake process，它表示以呋喃树脂为粘结剂，并加入催化剂混制出型砂，不需烘烤或通硬化气体，即可在常温下使砂型自行固化的造型方法。通常被简称为“冷硬树脂砂”，甚至“树脂砂”。），如果是其他高分子材料，我就不说了~~逃
咦，模具材料形状不同，可以都用铸造称呼吗？
可以，这是一个总称。然而根据模具本身材料的不同，金属液进入型腔方式不同，各种各样条件的不同，又分别可以称为砂铸、金属型铸造、低压铸造、高压铸造、挤压铸造、熔模铸造，等等等等。
而其中成本最低、最简单亲民、质量最没得保证的浇注方法，就是用粘土粘结砂作造型材料生产铸件的砂铸了（砂型铸造），目前几乎没有赚钱的铸造厂采用纯粘土粘结砂生产铸件了，至少是添加树脂为粘结剂的，即树脂砂。
去百度搜砂铸的图，能发现一堆钢铁怪物，而这些怪物们，明显是经过了冷加工的，不然他们的浇道呢？冒口呢？铸造毛边呢？生下来就这么完美？想啥呢~
几乎所有铸件在浇注完成后，都需要经过花式冷加工（通常指的切削加工），才能见人。
由此，我们得出一个结论，想要生产一个最简单的合格铸件：
必须要有合适的模具，内含浇道以供金属熔液快速充型，型腔以供金属熔液冷却成型，冒口以供金属熔液凝固补缩。取件后，经过切削加工等各种冷加工手段，将得到一个简单的合格铸件。（在少数情况下，浇道作用可以与冒口合二为一）
请诸位随意讨论提问。（我不会的就逃~）
讨论区：
1、
@asayahaku:
补缩的时候新加进去熔液不会影响么？
@蛋清：
冒口是在模具上预留的，充型过程会将用来补缩的熔液直接加到冒口
@asayahaku:
新加的熔液和已经有些凝固的产品能够很好的结合吗？会不会导致承受力下降之类的？
@夏墨:
是一起加进去一起冷却的吧
@asayahaku:
模子只有体积V要怎么加V+δV的熔液进去啊？
@夏墨:
δV在冒口里
@asayahaku:
（等下面的熔液都冷却到能和模具分离开来，冒口里的δV不也凝固了吗？
@蛋清:
冒口预留的量一般来说是远远超过补缩所需的量的，一方面充型过程中，最先进入型腔的熔液会与型腔内空气直接接触，会卷气、氧化、等各种问题，成型状态比较差的，这部分一般在最前方，会被充入冒口，冒口也兼具排渣功效；而预留的体积收缩所需的补缩熔液是与铸件一体的，只是根据铸件的摆放姿势，会将冒口安放在铸件最后凝固的位置，来防止补缩被隔断。
@asayahaku:
影响熔液结晶质量的因素有哪些？
@蛋清:
铸造方法、模具的设计、模具材质、熔液充型温度、模具预热温度、铸件熔液冷却到铸件取件的时间、取件后的冷却方式，还有其他的细节，但是大致上是这些。
@asayahaku:
一般冷却之后怎么把产品取出来？把模具砍开？
@蛋清:
模具一般会有分型面（虽然砂铸的话经常是铸完一次砂子就会掉砂被损坏的），会在分型面上取件，所以铸件摆放就需要是能够取出来的，基本上只有砂铸可以允许破坏模具把件取出，毕竟要讲效率和成本的。金属模具都是很贵很结实的~
@asayahaku:
不是很懂怎么“在分型面上取件”
@夏墨:
大概就是模具是几块拼起来的吧
@asayahaku:
噢……（不会漏吗
@夏墨:
所以要做好密封啊
@asayahaku:
如何密封呢？
@夏墨:
打磨光滑、压紧
@蛋清:
夏墨好专业
@asayahaku:
熔液在高温状态下会氧化吗？
@蛋清:
直接与空气接触的部分会，内部熔液没有与空气接触，没法氧化。。。
@asayahaku:
氧化的部分会不会影响品质？
@蛋清:
所以在冒口里咯
2、
@山人:
模具在未来工业中会有什么变化？我这么问对吗？
@夏墨:
比如3D打印？
@蛋清:
3D打印不需要模具
@夏墨:
对啊 所以对模具这个产业的影响咧
@asayahaku:
@002蛋清 你们学习3D打印的内容吗？
@蛋清:
目前3D打印国内要用起来还差得远，而且成本不可同日而语
@山人:
未来有没有影响？
@夏墨:
用3D 打印 打印过一把剑
@山人:
3D材料有限制吗？
@夏墨:
必须有
@蛋清:
没学，认识的朋友自己买过最简单的3D打印机，淘宝上5000，他买去打印车模型的，不过据说成型质量不咋样，用的耗材是塑料的不够精致。
@山人:
那还是有不能用的地方吧
@夏墨:
现在大部分都是一些树脂 ，金属的很少而且贵
其实想买个3d打印机来着的，准备买千把的那种自己装，所以需要打磨过，价格就上去咯
@山人:
精密铸造呢？
@蛋清:
精密铸造一般会兼具铸件和部分冲压件的性能，但是现在3D打印出来的件性能到底如何我不是很清楚，但是就我想的，既然是打印，就是没有额外压力作用的，在细节上会更好，如果能广泛应用，应该应用在非结构件上
@山人:
在某个程度上，是有限制范围的，对吧？
@蛋清:
非结构件目前几乎不用精密铸造的，成本之低3D打印抗衡不了。3D打印的成本决定了它必须用在原本成型就困难，细节要求高，同时强度要求不是很高的零件上。
3D打印前段时间看一个同学去交流的时候在日本实验室里的图，讲真，还在实验室里的东西，现在就只能讲个概念。
@夏墨:
其实目前的3d打印还是2d的，它是把模型切成一片一片然后一层一层打印
（小剧场2——
@山人:
哦，明白了。像粑粑？不对，像压面条
@道不远人:
我还一直以为3D打印技术是像冰淇淋机造冰淇淋一样
@蛋清:
。。。
@山人:
改成剧场版了？
@蛋清:
还能不能好好吃冰淇淋了
@山人:
蛋清的模具图来？
@蛋清:
模具图？？我记得是铸件图哎。。。感觉大家都赶场子去3D打印冰淇淋了。。。我是不是可以溜了
@山人:
你这不是让人不能吃冰淇淋，是让人不能吃饭！
@夏墨:
正在吃粉干的我默默不说话
@Joker:
机智如我，没看你们开始对于3D打印与冰淇淋的类比）
3、
@山人:
在铸造专业中，有设计吗？是什么位置？
@蛋清:
必须有设计，所有铸件只有有设计出图纸才能去开模具，模具只有有图纸才能被加工出来咯
@山人:
这个专业的就业方向一般是什么？每年这个行业大概有多少需求？
@蛋清:
我本科专业是材料和机械共有的。一般机械、汽车零部件、材料测试各种啊，百搭型。。。就是工资比较可怜
@Joker:
蛋清姐姐研究生是哪个方向呢？
@蛋清:
计算机模拟铸造，模具设计，恩~~还包括复合材料吧，每个里面都只懂一小部分
（小剧场3——
@夏墨:
百搭型都比较可怜，比如我……
@Joker:
经济类这种万金油哭着跑过）
4、
@山人:
@002蛋清 学这个专业的感受是什么？？？
@蛋清:
没什么特别的感受哎╮(╯▽╰)╭，只是觉得如果我学文法或是经管应该不会有兴趣再去了解这玩意，倒过来的话我还是会对文法经管有兴趣，有赚了的感觉。。。
@山人:
工业铸造里有没有工艺品？
@蛋清:
基本没有~
@山人:
玻璃行业也有关系吧，玻璃的模具，是不是需要铸造？
@野鹤:
很多玻璃制品需要模具。江苏常熟市是所谓的玻璃模具之乡。
@蛋清:
我在康宁玻璃中心拍的照片，吹出来的。。。用模具的我不太清楚
@野鹤:
若是模具，则需要铸造。比如啤酒瓶那种，带了那么清晰一根合缝线。
@蛋清:
百度文库——玻璃模具
应该工业用的或是流水线产品有模具，高端艺术品玻璃就没有模具了
@山人:
艺术品，肯定没有。工艺品，有可能有。
@蛋清:
看了一下 玻璃的模具就是金属模具根据玻璃具体情况的改良产品
5、
@山人:
那个复合材料，是不是用途很广泛？除了工业和民用，像什么新能源啊，航天科技啥的，貌似很厉害的样子
@蛋清:
不算广泛咯，大部分用在高新科技上，但是要开发新的实用材料是很困难的
（铸造知识只涉及最基础的部分，部分特种铸造不相符的不在讨论范围之内。文中所述3D打印相关均为个人观点，其中谬误欢迎指正。
感谢实时参与讨论和指正的a酱、夏墨、山叔、萌萌、道友和鹤哥哥，排名不分先后。）
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正文：
俗称的烧炉子，一般来说讲得就是铸造。铸造，金属材料热加工方法的一种。
简单来说分两步：第一步~金属熔液浇进去（充型冷却），第二步~金属铸件造出来（凝固取件）。
今天，我们来讲讲一个最简单的合格铸件是怎样炼成的。
首先，我们用的是材料是金属，这金属不能是完全固态的，也不是气态，而是呈熔液状的，即多数情况下，温度需要在金属熔点以上的。（特殊情况如半固态之类）
好的，现在派太极高手萌萌去电阻炉那熔炼一坩埚金属。
（小剧场1——
@Joker（代号萌萌）:
就是萌萌不会铸造，蛋清姐派我去铸造会搞砸的）
然而，我们知道，绝大多数金属液体到固态会发生体积收缩，那么如果模具型腔内体积与实际铸件体积相等，铸件熔液冷却凝固后体积减小，却没有可以补充收缩掉体积的熔液存在（金属液补缩），那么良品率将无限接近于0了。这就需要在模具上开口（分成：明冒口和暗冒口），用来蓄积可以在铸件成型过程中补缩的熔液，这种结构，我们称为冒口。
那么，既然金属熔液需要往下浇，势必就需要一个容器，这个容器要有入口让金属液进入（浇道），要有型腔让金属液停留、成型、冷却，也要能让成型的铸件完好的从型腔里出来（取件），那这个玩意，我们称为模具。
合适的模具至少是：如果是金属模具，熔点温度要高于金属液温度；如果是砂铸的树脂砂，要保证强度在金属液的冲刷下不会散架了，或者颗粒被卷入金属液了（举例一种常用的树脂砂：自硬呋喃树脂砂的命名来源于英语的 Furan No-Bake process，它表示以呋喃树脂为粘结剂，并加入催化剂混制出型砂，不需烘烤或通硬化气体，即可在常温下使砂型自行固化的造型方法。通常被简称为“冷硬树脂砂”，甚至“树脂砂”。），如果是其他高分子材料，我就不说了~~逃
咦，模具材料形状不同，可以都用铸造称呼吗？
可以，这是一个总称。然而根据模具本身材料的不同，金属液进入型腔方式不同，各种各样条件的不同，又分别可以称为砂铸、金属型铸造、低压铸造、高压铸造、挤压铸造、熔模铸造，等等等等。
而其中成本最低、最简单亲民、质量最没得保证的浇注方法，就是用粘土粘结砂作造型材料生产铸件的砂铸了（砂型铸造），目前几乎没有赚钱的铸造厂采用纯粘土粘结砂生产铸件了，至少是添加树脂为粘结剂的，即树脂砂。
去百度搜砂铸的图，能发现一堆钢铁怪物，而这些怪物们，明显是经过了冷加工的，不然他们的浇道呢？冒口呢？铸造毛边呢？生下来就这么完美？想啥呢~
几乎所有铸件在浇注完成后，都需要经过花式冷加工（通常指的切削加工），才能见人。
由此，我们得出一个结论，想要生产一个最简单的合格铸件：
必须要有合适的模具，内含浇道以供金属熔液快速充型，型腔以供金属熔液冷却成型，冒口以供金属熔液凝固补缩。取件后，经过切削加工等各种冷加工手段，将得到一个简单的合格铸件。（在少数情况下，浇道作用可以与冒口合二为一）
请诸位随意讨论提问。（我不会的就逃~）
讨论区：
1、
@asayahaku:
补缩的时候新加进去熔液不会影响么？
@蛋清：
冒口是在模具上预留的，充型过程会将用来补缩的熔液直接加到冒口
@asayahaku:
新加的熔液和已经有些凝固的产品能够很好的结合吗？会不会导致承受力下降之类的？
@夏墨:
是一起加进去一起冷却的吧
@asayahaku:
模子只有体积V要怎么加V+δV的熔液进去啊？
@夏墨:
δV在冒口里
@asayahaku:
（等下面的熔液都冷却到能和模具分离开来，冒口里的δV不也凝固了吗？
@蛋清:
冒口预留的量一般来说是远远超过补缩所需的量的，一方面充型过程中，最先进入型腔的熔液会与型腔内空气直接接触，会卷气、氧化、等各种问题，成型状态比较差的，这部分一般在最前方，会被充入冒口，冒口也兼具排渣功效；而预留的体积收缩所需的补缩熔液是与铸件一体的，只是根据铸件的摆放姿势，会将冒口安放在铸件最后凝固的位置，来防止补缩被隔断。
@asayahaku:
影响熔液结晶质量的因素有哪些？
@蛋清:
铸造方法、模具的设计、模具材质、熔液充型温度、模具预热温度、铸件熔液冷却到铸件取件的时间、取件后的冷却方式，还有其他的细节，但是大致上是这些。
@asayahaku:
一般冷却之后怎么把产品取出来？把模具砍开？
@蛋清:
模具一般会有分型面（虽然砂铸的话经常是铸完一次砂子就会掉砂被损坏的），会在分型面上取件，所以铸件摆放就需要是能够取出来的，基本上只有砂铸可以允许破坏模具把件取出，毕竟要讲效率和成本的。金属模具都是很贵很结实的~
@asayahaku:
不是很懂怎么“在分型面上取件”
@夏墨:
大概就是模具是几块拼起来的吧
@asayahaku:
噢……（不会漏吗
@夏墨:
所以要做好密封啊
@asayahaku:
如何密封呢？
@夏墨:
打磨光滑、压紧
@蛋清:
夏墨好专业
@asayahaku:
熔液在高温状态下会氧化吗？
@蛋清:
直接与空气接触的部分会，内部熔液没有与空气接触，没法氧化。。。
@asayahaku:
氧化的部分会不会影响品质？
@蛋清:
所以在冒口里咯
2、
@山人:
模具在未来工业中会有什么变化？我这么问对吗？
@夏墨:
比如3D打印？
@蛋清:
3D打印不需要模具
@夏墨:
对啊 所以对模具这个产业的影响咧
@asayahaku:
@002蛋清 你们学习3D打印的内容吗？
@蛋清:
目前3D打印国内要用起来还差得远，而且成本不可同日而语
@山人:
未来有没有影响？
@夏墨:
用3D 打印 打印过一把剑
@山人:
3D材料有限制吗？
@夏墨:
必须有
@蛋清:
没学，认识的朋友自己买过最简单的3D打印机，淘宝上5000，他买去打印车模型的，不过据说成型质量不咋样，用的耗材是塑料的不够精致。
@山人:
那还是有不能用的地方吧
@夏墨:
现在大部分都是一些树脂 ，金属的很少而且贵
其实想买个3d打印机来着的，准备买千把的那种自己装，所以需要打磨过，价格就上去咯
@山人:
精密铸造呢？
@蛋清:
精密铸造一般会兼具铸件和部分冲压件的性能，但是现在3D打印出来的件性能到底如何我不是很清楚，但是就我想的，既然是打印，就是没有额外压力作用的，在细节上会更好，如果能广泛应用，应该应用在非结构件上
@山人:
在某个程度上，是有限制范围的，对吧？
@蛋清:
非结构件目前几乎不用精密铸造的，成本之低3D打印抗衡不了。3D打印的成本决定了它必须用在原本成型就困难，细节要求高，同时强度要求不是很高的零件上。
3D打印前段时间看一个同学去交流的时候在日本实验室里的图，讲真，还在实验室里的东西，现在就只能讲个概念。
@夏墨:
其实目前的3d打印还是2d的，它是把模型切成一片一片然后一层一层打印
（小剧场2——
@山人:
哦，明白了。像粑粑？不对，像压面条
@道不远人:
我还一直以为3D打印技术是像冰淇淋机造冰淇淋一样
@蛋清:
。。。
@山人:
改成剧场版了？
@蛋清:
还能不能好好吃冰淇淋了
@山人:
蛋清的模具图来？
@蛋清:
模具图？？我记得是铸件图哎。。。感觉大家都赶场子去3D打印冰淇淋了。。。我是不是可以溜了
@山人:
你这不是让人不能吃冰淇淋，是让人不能吃饭！
@夏墨:
正在吃粉干的我默默不说话
@Joker:
机智如我，没看你们开始对于3D打印与冰淇淋的类比）
3、
@山人:
在铸造专业中，有设计吗？是什么位置？
@蛋清:
必须有设计，所有铸件只有有设计出图纸才能去开模具，模具只有有图纸才能被加工出来咯
@山人:
这个专业的就业方向一般是什么？每年这个行业大概有多少需求？
@蛋清:
我本科专业是材料和机械共有的。一般机械、汽车零部件、材料测试各种啊，百搭型。。。就是工资比较可怜
@Joker:
蛋清姐姐研究生是哪个方向呢？
@蛋清:
计算机模拟铸造，模具设计，恩~~还包括复合材料吧，每个里面都只懂一小部分
（小剧场3——
@夏墨:
百搭型都比较可怜，比如我……
@Joker:
经济类这种万金油哭着跑过）
4、
@山人:
@002蛋清 学这个专业的感受是什么？？？
@蛋清:
没什么特别的感受哎╮(╯▽╰)╭，只是觉得如果我学文法或是经管应该不会有兴趣再去了解这玩意，倒过来的话我还是会对文法经管有兴趣，有赚了的感觉。。。
@山人:
工业铸造里有没有工艺品？
@蛋清:
基本没有~
@山人:
玻璃行业也有关系吧，玻璃的模具，是不是需要铸造？
@野鹤:
很多玻璃制品需要模具。江苏常熟市是所谓的玻璃模具之乡。
@蛋清:
我在康宁玻璃中心拍的照片，吹出来的。。。用模具的我不太清楚
@野鹤:
若是模具，则需要铸造。比如啤酒瓶那种，带了那么清晰一根合缝线。
@蛋清:
百度文库——玻璃模具
应该工业用的或是流水线产品有模具，高端艺术品玻璃就没有模具了
@山人:
艺术品，肯定没有。工艺品，有可能有。
@蛋清:
看了一下 玻璃的模具就是金属模具根据玻璃具体情况的改良产品
5、
@山人:
那个复合材料，是不是用途很广泛？除了工业和民用，像什么新能源啊，航天科技啥的，貌似很厉害的样子
@蛋清:
不算广泛咯，大部分用在高新科技上，但是要开发新的实用材料是很困难的
（铸造知识只涉及最基础的部分，部分特种铸造不相符的不在讨论范围之内。文中所述3D打印相关均为个人观点，其中谬误欢迎指正。
感谢实时参与讨论和指正的a酱、夏墨、山叔、萌萌、道友和鹤哥哥，排名不分先后。）
