第1章 概述
要生产出满足设计者或顾客所有要求和愿望的铸件，必须完成好铸件生产中的几个步骤。每一个步骤都是重要的，都会影响到铸件的最终质量。铸件生产的简化流程图如图1-1所示。
图1-1 铸件生产的简化流程图
比较详细的铸件生产流程图如图1-2所示。这些都是正常的批量件生产流程，首件的生产流程当然是不一样的。技术部门依赖其技术和经验确定模样形状和尺寸、浇注系统、冒口和冷铁，保证铸件获得正确的尺寸、内在质量和表面质量。即使采用有效的模拟软件，如果首件（试验件）不符合质量要求，仍必须进行修改设计再生产新的试验件。如果试验件符合要求则要生产几件（批量验证）来验证工艺过程的稳定性，以保证获得正确的结果。
图1-2 详细的铸件生产流程图
最重要的文件是最终产品的图样，也就是“全加工后”和“完全热处理及表面处理后”的铸件图样。依据图样信息，设计生产铸件所需要的模样或铸型。
使用模样工装（模样、芯盒、上下模板等）生产铸型和砂芯，并进行合箱准备浇注。砂型铸造的示例如图1-3所示。
图1-3 砂型铸造的示例
模样/芯盒是可以重复使用的，所以模样/芯盒的任何不符合性都是可以复制的，使用其生产的铸件就会产生相同的问题。
所有模样要完全正确并易于使用。尤其在批量件生产中，建议在通过首件和批量件验证后对模样进行彻底的改进以使其更加正确和易于使用。虽然这会花大量时间和费用，但是总比后续批量生产中由此引起的不合格和问题造成的成本要低。
不是所有的铸造厂都有模样生产部门，如果铸造厂只完成铸造工艺设计（起模斜、型芯间隙、模样收缩率、浇注系统等），并将模样分包给专业的和独立的模样生产厂则更能保证模样的质量。
但是工艺设计由分包模样设计公司来做是有风险的，这样的铸造厂不知道铸造工艺是如何设计的，从而依赖于某模样生产厂或供应商。
必须由铸造厂自己完成的工序有：造型、熔炼和浇注，有些工序如制芯、清理、修磨、检测和可能的铸件修补是可以分包的，当然这些都是需要权衡成本的。
有些性能要经过热处理才能达到要求，有时顾客会要求额外的热处理（如去应力退火）。这些热处理可由铸造厂自己做或由专业的公司做。
生产好的铸件还需要一些额外的作业，包括：涂装和表面硬化等，几乎所有的铸件都要经过机械加工，如：车、铣、钻等，这些有时候可以授权给铸造厂做，但在大多数情况下都是顾客自己做。
总结
1）模样生产，包括芯盒、浇注系统和模板。这些必须要符合铸件的形状结构。
2）砂芯可以单独采购。
3）砂子要与黏结剂（如膨润土）进行彻底、充分的混合，以增加黏结性和最终强度（仅对于湿型砂）。
4）模样和浇注系统（内浇道、横浇道、冒口、出气和浇口杯）周围填砂时要进行很好的紧实。冷铁是用来加快厚大断面或热节部位冷却，调整凝固顺序。紧实操作（捣实、振动等）使型芯强度均匀。起模后，铸型要经过干燥窑烘干以增加强度或等待自硬干燥（呋喃、酚醛等）。
5）组芯并与铸型装配在一起准备浇注金属。两半铸型的配合是由铸型里的或排列在两个砂箱之间的“定位销”（砂芯或金属的）来实现，形成一个考虑到金属收缩量的所需尺寸和形状的型腔，成品铸件所需要的任何复杂结构都包含在型腔中。因此铸型材料必须能重复制作所需的产品形状细节，并具有耐火性能，使其不会受到熔融金属的显著影响。生产每一个铸件都需要一个新的铸型，或由能够承受重复使用的材料制作，后者称为永久性铸型。
6）金属在熔炉中加热到高于液相线的一个合适的温度范围（浇注完成前金属不能凝固）。确切的温度要依据应用情况严格地控制。脱气和除去杂质等冶金处理都在这个阶段进行。金属炉料的一部分是用以前的废件或浇注系统、冒口等的回收料。
7）金属液浇入浇口盆，平稳而连续地填充铸型，直到铸型充满。熔融金属浇入到充满空气或气体的铸型，型腔中的气体和金属与造型材料反应产生的气体要通过出气孔或明冒口溢出，型腔完全充满。高质量的铸件必须是致密的，没有缩松和气体缺陷。
8）熔融金属冷却时（从几秒钟到几小时，这取决于铸件的壁厚）金属会收缩，体积将减小（取决于金属的类型和化学成分）。在此期间，液体金属可从冒口流入铸件进行补缩（补偿体积收缩）以保持所需的形状。必须注意的是铸型在金属凝固后的收缩过程中不能产生太大的阻力，否则会造成铸件开裂（铸件在高温时的强度较低）。另外，铸件的设计必须使铸件在液态和凝固收缩时不产生裂纹或内部缩松。
9）当铸件开始凝固，就会在内部产生细小的枝晶，这个过程决定金属的性能，并产生内部应力。如果一个铸件以恒定的冷却速率缓慢冷却，则最终获得的铸件组织相对比较均匀而且没有内部应力。
10）一旦铸件完全凝固至低于共晶点，在这个阶段拆开铸型取出铸件（打箱）将不影响最终金属的性能。此时铸件表面还黏附着一定的砂子，并且里面还有未溃散的芯砂。为确保从铸型中取出铸件，大多数的铸型（尤其是永久性铸型）必须由两半或由更多部分组成。
11）大量的剩余型砂或芯砂可通过机械敲击铸件或手工方式去除。另外也可以选择振动、抛丸等方法。
12）落砂后清理操作就是需要将铸件的多余材料去除，如引入金属的浇注系统、补缩的冒口及附着在铸件上的粘砂。打磨操作就是去除一些遗留的多肉，清理操作就是去除一些氧化物等。铸件需使用风铲、焊炬切除浇道、内浇口等，并通过磨削去除多余金属，清理氧化夹杂物。
13）采用机械加工获得最终形状的铸件。
14）铸件检测：铸件材料力学性能、表面状况、表面和内在质量、尺寸等。
这些步骤在下面的章节将要逐一讨论。