銅鑄造加工是一種將銅或銅合金熔化成液態(tài)，然后將液態(tài)銅注入特定的模具型腔中，待其冷卻凝固后，獲得具有一定形狀、尺寸和性能的銅鑄件的制造工藝。它是金屬加工領域中的重要方法之一，能夠制造出各種復雜形狀的銅制品，廣泛應用于機械、電子、建筑、藝術等眾多行業(yè)。
原材料質量控制
純度與成分：
銅鑄造的原材料主要是銅及銅合金。在選擇銅材時，要確保其純度符合要求。例如，純銅（紫銅）的純度一般要求達到 99.9% 以上，雜質過多會影響銅鑄件的性能。對于銅合金，如黃銅（銅 - 鋅合金）和青銅（銅 - 錫合金等），要嚴格控制合金元素的添加比例。以黃銅為例，鋅含量的偏差會導致黃銅的力學性能、耐腐蝕性等發(fā)生變化。如果鋅含量過高，黃銅可能會出現脫鋅腐蝕現象；鋅含量過低，則可能影響其強度和加工性能。
原材料預處理：
原材料在投入鑄造前，需要進行預處理。對于塊狀銅料，要進行破碎和篩選，使銅料的粒度符合熔爐的進料要求。同時，要對銅料進行清潔，去除表面的油污、鐵銹和其他雜質。油污可能會在熔煉過程中產生大量煙霧和有害氣體，鐵銹等雜質會影響銅液的質量。例如，可以采用烘烤的方式去除水分和部分油污，用機械打磨或化學清洗的方法去除鐵銹。
熔煉過程質量控制
熔爐選擇與維護：
根據銅鑄造的規(guī)模和要求選擇合適的熔爐。常用的有沖天爐、感應電爐等。感應電爐具有加熱速度快、溫度控制精確、熔煉質量好等優(yōu)點，在銅鑄造中應用廣泛。在使用過程中，要定期對熔爐進行維護，檢查爐襯的損壞情況。爐襯損壞會導致熱量散失、銅液泄漏等問題。例如，對于感應電爐，要定期檢查線圈的絕緣性能和冷卻水系統(tǒng)的運行情況，確保熔爐的正常運行。
熔煉溫度與時間控制：
熔煉溫度是關鍵因素。不同的銅合金有不同的熔點和最佳熔煉溫度范圍。例如，純銅的熔點約為 1083℃，在鑄造過程中，熔煉溫度一般控制在 1150 - 1200℃。溫度過高會導致銅液氧化嚴重，吸氣增多，產生氣孔等缺陷；溫度過低則銅料不能完全熔化，影響鑄件質量。熔煉時間也要合理控制，過長的熔煉時間會增加銅液與空氣的接觸時間，導致氧化和吸氣，同時也會增加能源消耗。
脫氧和精煉處理：
銅在熔煉過程中容易吸收氧氣，形成氧化亞銅等氧化物，這些氧化物會在鑄件中形成氣孔或夾雜物。因此，需要進行脫氧處理。常用的脫氧劑有磷銅、錳等。磷銅脫氧效果較好，其添加量要根據銅液的重量和含氧量來確定。例如，一般磷銅的添加量為銅液重量的 0.02% - 0.06%。在脫氧后，還需要進行精煉處理，去除銅液中的雜質和氣體。可以采用吹氣攪拌、添加精煉劑等方法，使雜質和氣體上浮到銅液表面，然后去除。
造型與制芯質量控制
造型材料選擇：
造型材料包括砂型、金屬型、陶瓷型等。砂型鑄造是最常用的方法，其造型材料主要是型砂。要根據銅鑄件的形狀、尺寸和精度要求選擇合適的型砂。例如，對于形狀復雜、精度要求高的鑄件，可選用樹脂砂。樹脂砂具有較高的強度和潰散性，能夠很好地復制模具的形狀，并且在鑄件凝固后容易清理。型砂的性能指標如透氣性、強度、耐火性等要符合鑄造要求。透氣性差會導致鑄件產生氣孔，強度不足會使砂型在澆注過程中損壞，耐火性不夠則可能造成鑄件表面粘砂。
造型工藝控制：
在造型過程中，要嚴格控制砂型的緊實度。緊實度過高，會使砂型透氣性降低，導致鑄件產生氣孔；緊實度過低，砂型強度不夠，可能會在澆注時被沖垮。例如，手工造型時，通過控制舂砂的力度和次數來調節(jié)緊實度；機器造型時，要調整好造型機的參數，確保砂型的緊實度均勻一致。同時，要注意砂型的分型面設計和脫模方式，避免在脫模過程中損壞砂型。
制芯工藝控制：
芯子是形成鑄件內腔的關鍵部分。制芯材料和工藝與造型類似，但芯子的要求更高。芯子要具有足夠的強度和透氣性，同時還要考慮芯子的退讓性。退讓性是指芯子在鑄件凝固收縮時能夠適當變形，避免阻礙鑄件收縮而產生裂紋。例如，對于一些細長的芯子，可以采用中空結構或添加退讓性材料來提高退讓性。在制芯后，要對芯子進行烘干處理，去除水分，提高芯子的強度和穩(wěn)定性。
澆注過程質量控制
澆注溫度控制：
澆注溫度直接影響銅鑄件的質量。澆注溫度過高，銅液的流動性好，但會增加縮孔、縮松等缺陷的產生幾率，同時也會使鑄件的晶粒粗大，影響力學性能；澆注溫度過低，銅液的流動性差，可能會出現澆不足、冷隔等缺陷。對于不同的銅鑄件，澆注溫度要根據鑄件的形狀、尺寸和壁厚等因素來確定。例如，對于薄壁銅鑄件，澆注溫度要相對高一些，以確保銅液能夠充滿型腔；對于厚壁鑄件，澆注溫度可以適當降低，防止產生過多的縮孔。
澆注速度控制：
澆注速度要適中。澆注速度過快，銅液對砂型的沖擊力大，容易造成砂型損壞、沖砂等缺陷，同時也會使銅液卷入氣體，產生氣孔；澆注速度過慢，銅液可能在澆注過程中冷卻凝固，出現澆不足或冷隔現象?？梢愿鶕T件的大小和復雜程度來調整澆注速度。例如，對于大型、簡單形狀的鑄件，澆注速度可以稍快一些；對于復雜形狀的鑄件，澆注速度要適當放慢，使銅液能夠平穩(wěn)地充滿型腔。
澆注系統(tǒng)設計：
澆注系統(tǒng)包括澆口、直澆道、橫澆道和內澆道等部分。澆注系統(tǒng)的設計要合理，其作用是引導銅液平穩(wěn)、均勻地進入型腔。澆口的位置要選擇在有利于銅液流動和排氣的地方，一般位于鑄件的最高處或壁厚較大的部位。直澆道的高度和直徑要根據鑄件的高度和重量來確定，橫澆道和內澆道的尺寸和形狀要能夠控制銅液的流速和流向。例如，采用開放式澆注系統(tǒng)可以使銅液平穩(wěn)地流入型腔，避免產生飛濺和渦流。
鑄件后處理質量控制
清理工藝控制：
鑄件凝固后，首先要進行清理，去除鑄件表面的粘砂、澆冒口和芯子等。清理方法有機械清理（如拋丸、噴砂）和化學清理（如堿煮）等。拋丸清理是利用高速旋轉的葉輪將彈丸拋射到鑄件表面，去除粘砂和氧化皮。在拋丸過程中，要注意彈丸的大小、速度和拋射角度等參數。彈丸過小，清理效果不佳；彈丸過大，可能會損傷鑄件表面。噴砂清理適用于清理形狀復雜的鑄件，其原理與拋丸類似，但使用的是砂粒作為噴射介質。堿煮清理主要用于去除鑄件內部的芯子和一些難以用機械方法清理的粘砂，要控制堿液的濃度、溫度和煮洗時間，避免鑄件過度腐蝕。
熱處理工藝控制：
根據銅鑄件的性能要求，可能需要進行熱處理。熱處理可以改善鑄件的力學性能、消除內應力等。例如，對于一些銅合金鑄件，進行時效熱處理可以提高其強度和硬度。在熱處理過程中，要嚴格控制加熱溫度、保溫時間和冷卻速度。加熱溫度過高或保溫時間過長，可能會導致鑄件過燒或變形；冷卻速度過快，可能會產生新的內應力。同時，要選擇合適的熱處理設備，確保溫度均勻性和工藝的可重復性。
質量檢測與修補：
對銅鑄件要進行全面的質量檢測。檢測內容包括外觀檢查（查看是否有氣孔、縮孔、裂紋、砂眼等缺陷）、尺寸精度檢測（使用量具測量鑄件的尺寸是否符合設計要求）、力學性能檢測（如拉伸試驗、硬度測試等）和內部質量檢測（如采用 X 光探傷、超聲波探傷檢查鑄件內部的缺陷）。對于檢測出的小缺陷，可以采用修補的方法進行處理。例如，對于表面氣孔和砂眼，可以采用補焊、浸滲等方法修復；對于尺寸偏差較小的鑄件，可以通過機械加工進行修正。
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