沙型铸造和投壳铸造是两种常见的铸造工艺,都被广泛应用于各种金属材料的成型制造。尽管两者都属于传统铸造方法,但在模具材料、表面处理效果、尺寸精度以及应用领域上存在一定区别。本文将重点阐述两种铸造工艺的具体差异,以及各自的优势与限制,希望能够帮助读者全面了解沙型铸造和投壳铸造之间的区别。
沙型铸造使用沙作为模具材料,而投壳铸造使用陶瓷为主的复合材料
沙型铸造是利用沙子制成的模型进行铸造,首先需要制作一个和要铸造零件一致的模型,再在模型周围打上一层砂芯,然后注入熔融金属,冷却固化后打开砂芯获得铸件。这种传统工艺成本较低,模型制作灵活,适用于单件和小批量生产。但由于沙子孔隙率大,铸造出的零件表面粗糙,尺寸精度较差。投壳铸造则是先做一个蜡模型,再在蜡模型外面形成一个陶瓷壳,然后将蜡烧掉,在残留的空腔内注入熔融金属来制备铸件。这种工艺的优点是可以获得极其平整光洁的表面,尺寸精度也非常高,但是成本较高,主要用于小型且对表面质量要求极高的铸造件。
沙型铸造表面质量较差,而投壳铸造可以获得极平整光洁的表面
由于沙型铸造直接使用易碎的沙子作为模型材料,因此在浇注金属液体过程中,模型表面不可避免会产生一定程度的损伤。这就导致沙型铸造制得的铸件表面相对粗糙,无法达到镜面效果。而投壳铸造则不同,它通过在蜡模型外生成陶瓷壳,从而获得了一个高强度、高硬度的模型结构。这种模型在注入金属液体时基本不会产生变形或破损,所以能保证铸件的表面质量。投壳铸造制得的铸件表面非常平整光滑,具有镜面效果,无需后续打磨就能直接使用。这使其非常适合制造需要高精度表面处理的小型零件。
沙型铸造尺寸精度较差,而投壳铸造可以做到高精度
沙型铸造中,模型的制作材料是沙子,属于多孔材料,在注入高温金属液体时,模型边缘很容易发生变形。且沙子强度较低,无法有效约束金属液体的流动,这都导致沙型铸造制品的尺寸精度较差,一般只能控制在毫米级。而投壳铸造使用的陶瓷壳具有高硬度、高强度,可以严格限制金属液体的流动,因此能够做到较高的尺寸精度,精度可达小数点后两位毫米。这使得投壳铸造非常适合制造对公差要求较高的精密铸件。
沙型铸造应用广泛,而投壳铸造多用于小型高精度铸造件
沙型铸造成本低廉,操作灵活,可以制造从几十公斤到几吨的大型铸件,也可用于小型件的生产。这种普适性使其在工业领域得到广泛应用。但是对于极小型且对表面质量和尺寸公差要求极高的铸造件,沙型铸造就显得力不从心了。这时,我们就需要用到投壳铸造,它可以制造出表面平整度达到光学镜面级别、公差达到万分之一毫米的微型精密铸造件,这是沙型铸造无法实现的。因此,投壳铸造主要应用于制造小型精密铸件,如汽车、航空航天等领域的关键零部件。
综上所述,沙型铸造和投壳铸造作为两种传统 yet 主要的铸造方法,各有特点。沙型铸造成本低,工艺简便,应用广泛;而投壳铸造可以获得极优秀的表面质量和精度,适合小型复杂铸件,但成本较高。两者在应用上存在明确区分,了解其差异对选择合适的铸造工艺具有重要作用。