生铁铸造工艺(生铁铸造工艺标准)

1. 生铁铸造工艺

制作工件木模型，木模型尺寸要大于工件实际尺寸，一般木模尺寸是工件实际尺寸的1.1—1.25倍。

制作工件沙模型。将制作模型的沙子放入沙型框架内，用工具将沙子压实，然后将木模型一半放入沙型中间，在制作另一半木模型，最后，将上下模型合并，合并后，制作铁水浇注口。

用炼铁炉融化铁水，到一定温度就可以浇注了。浇注完，冷却一段时间就可以取出成型的铸铁工件了。

2. 生铁铸造工艺标准

特级Ti≤0.02，一级≥0.02一0.03，二级≥0.03一0.04

3. 生铁铸造工艺流程图

在我国古代金属加工工艺中，铸造占着突出的地位，具有广泛的社会影响。劳动人民通过世代相传的长期生产实践，创造了具有我国民族特色的传统铸造工艺。其中泥范、铁范和熔模铸造被称为古代三大铸造技术。

泥范铸造

从考古发掘来看，夏代已经能熔铸青铜。最初的铸型使用石范。由于石料不易加工，又不耐高温，因此，石范很快被泥范取代。商代早期以河南偃师二里头遗址为标志，已经用泥范铸造铜锛、铜铃等。盘庚迁殷以后，青铜冶铸技术达到鼎盛时期。为获得形状复杂、花纹奇丽的青铜铸件，冶铸工匠选取质地纯净、耐火度高的泥沙炼制泥范。

在造型工艺上，泥范铸造以分铸法为基本工艺，从而铸成复杂的器型，或者先铸器身，然后在上面合范，浇注附件；或者先铸附件，再在浇注器身时，将二者铸接成一体。春秋时期，先铸附件后铸器身这一工艺成为分铸法的主流。对范芯的干燥、焙烧、装配、均匀壁厚，使之能够同时凝固，预热铸型使它能顺利浇注。在这方面，商周时期已摸索出一套成熟工艺。

泥范铸造的又一个杰出成就，是叠铸法的出现和广泛应用。叠铸是把许多范块或者成对的范片叠合装配，由一个共用浇道进行浇注，一次就可以得到几十甚至上百个铸件。我国最早的叠铸件是战国时期的齐刀币。汉代，叠铸法广泛用于钱币、车马器的生产。唐宋时期，用泥范铸造大型和特大型铸件的工艺日臻成熟。沧州五代时期的铁狮子、北京大钟寺的永乐大钟，都是世界闻名的巨大铸件。

铁范铸造

铁范铸造又称金属型铸造，其铸型材料不再使用石头和泥沙，而改用金属，耐用性更强，实现了从一次型向多次型的飞跃，这在铸造史上具有重要意义。1953年，考古学家在河北省兴隆县发现了铁范，证明早在战国时期就已经使用白口铁的金属型浇注生铁铸件。这批铁范包括锄、镰、斧、凿、车具等，范的形状和铸件吻合，壁厚均匀，利于散热；范壁带有把手，以便握持，又能增加范的刚度。除铁制金属型外，战国和汉代也使用铜制金属型铸造钱币。由于金属型生产效率高、使用寿命长、产品规格齐整，又能保证得到白口组织，与铸铁柔化术配合使用，在古代农具铸造上发挥着重要作用。

熔模铸造

传统的熔模铸造一般称失蜡、出蜡、捏蜡或拔蜡。《唐会要》载，开元通宝已经使用蜡模，这是失蜡法的最早文献记载。现在传世和出土的开元钱币，有一种带有甲痕，据说就是用蜡模铸造留下的痕迹。宋代赵希鹄《洞天清禄集》记述了这一工艺，用蜡刻画成模，放在桶状容器里，经用澄泥浆多次浇淋后，撤去桶板，加敷含有盐和纸筋的细泥和背泥，做成铸型，然后出蜡、浇注。这种方法用于小型铸件，与明清时期失蜡铸印工艺比较接近。古代熔模铸造多用作艺术铸件或钟等

4. 铸铁生产工艺

铸铁是块炼铁和液态炼铁发展过程中的产物。块炼铁最早出现在西南亚地区，公元前1200～前1000年，其使用已达到一定规模。公元前8O0年冶炼方法传到欧洲；公元前500年传到英国。块炼铁是一种最原始的炼铁方法。其炼铁炉用石头或粘土砌成，炉身甚矮，侧开小孔，插入陶土制的风管，用皮囊送风；使用富铁矿石，以木炭或木柴为燃料。约在1000℃温度下进行固体还原，炼成的铁沉落于炉底，待炉冷后取块。每炼一炉必须重新升火，炉温上不去。此种铁结构疏松、氧化夹杂多，几乎不含碳、硅、锰等元素，所以铁块柔软，可在一定温度下锻打，排除夹杂并成型，称为镖铁、锻铁或海绵铁。 中国在公元前6世纪就进行了液态炼铁，比西方约早干余年。块炼铁炉温较低，化学反应慢，故产量低，夹杂又多，在炼铜竖炉大风机的启发下，创造出液态炼铁。炉子加高，炉内煤气流与矿石接触时间长，矿石预热效果提高，鼓风增强，燃烧旺盛，炉子可长时间保持较高温度状态(>1200℃)，木炭的增碳作用也相应增强，因而获得液态铸铁。铸zhu中国是世界上生产铸铁件最早的国家之一，根据《左传》记载，昭公29年(公元前513年)晋国铸出铸铁刑鼎，重达270kg，鼎上铸出刑律全文，这是中国铸造大件的最早记载。隋唐以后，大型铸件的生产愈来愈多，公元953年即中国五代周广顺三年，铸造出沧州大铁狮。 战国时期铁器出土分布图 中国在春秋末战国初期铁业生产发展迅速，当时铸铁农具的生产尤为突出，如1955年河北石家庄赵国遗址出土的铸铁农具几乎占全部工具(包括骨、石材料)的65％，河北兴隆出土的大批铁范(金属型)，用于铸造农具的约占60％左右。这说明中国于战国中期已迈入铁器时代。根据解放后的考证，北起辽宁，南到两广，西到四川，东至山东，西北到甘肃，以黄河南北中原为中心，是中国古代铸铁冶炼和生产铁器的重要地区(图3)。中国古代冶金比欧洲先进，尤其是掌握铸造技术比欧洲约早千余年在汉代铁的经营管理已经提到议事日程，《盐铁论》一书就是证明。公元1637年明末宋应星所著《天工开物》，此书详细记载了中国当时的冶金、铸造技术。铸铁虽然历史悠久，但发展缓慢，从清代以来，铸造技术长期停滞不前，直到1949年后才逐步得到发展，全国已形成教育、科研和生产系统。

5. 铸铁的加工工艺

相对于铸铁，铝的缺点和优点都非常明显，使得这两种发动机缸体材料适用范围其实不一样。

一、两种材料的优缺点。

1、铸铁的优缺点。

铸铁热膨胀系数低，铸铁缸体易加工，强度高，耐磨，铸铁甚至还有一定的自润滑特性。除了温度传导系数和重量，铸铁几乎没有缺点。但是铁再差也是金属，对内燃机的需要而言，铁与铝差的那点温度传导系数完全可以用更精密的水路换回来，毕竟铝这玩意儿因为强度和热膨胀系数的关系做复杂水路有点难（后面慢慢分析）。

所以铸铁真正无法克服的，只有重量这一个问题，但是这个问题，只在大缸体上存在（注意排量大不等于缸体大，这两件事有关系，但终归不是一回事）

2、铸铝的优缺点。

铝最大的优点：轻。网上盛传的散热优势其实对一般的全铝发动机不存在，只有采用铁离子涂层的全铝发动机缸体散热才是真的牛逼。原因在后面有分析。

铝最大的问题是膨胀系数和加工难度，而且这俩缺点还互相狼狈为奸——加工难度高导致对膨胀系数的容忍度更低，而为了解决膨胀系数和成本的问题导致其必须使用较为简单的管路设计：为降低缸体与缸套间隙因温度变化受到的影响，水路、油路都不能太复杂。因此开放式水路是这种发动机缸体的最佳选择，这也是为啥宝马B48那种加了涂层没用缸套的缸体用的反而是封闭式水道。

铝制缸体为什么加工难度高？这是因为铝制缸体中汽缸壁必然不是铝材，原因是铝不耐磨而且摩擦系数大。一般采用的铁制缸套，因为需要镗缸下套，导致这玩意儿成本很高。部分车子会采用铁离子涂层，但是那玩意儿相对于铁制缸套耐磨性还是差了很多，正常使用时，采用铁离子涂层的宝马N20 B48缸体在质保期内一定会出现汽缸涂层磨损不均匀的问题。耐用性差导致应用范围很窄，关键成本也高。

3、两者的对比分析。

单从铸造的角度来讲，铸铁和铸铝差别不大，铝制缸体成本高的原因在于缸套和涂层——但这种东西对铸铁不是必须的，所以才会说铸铁缸体易加工而不是铸铁易加工，注意区别。

一般的全铝发动机其实都会使用铁制缸套，即使是赛车，大多也是塞个塞用套。而为了更好的散热效果，缸套需要与冷却液直接接触。也就是说对于这种全铝发动机，冷却水面对的还是铁，因此散热与铸铁发动机相比没有本质区别。

但是这也扯出了另一个铁离子涂层的优势「采用铁离子涂层汽缸壁的缸体，冷却液直接接触铝，散热是真的牛逼」，然而不耐用。到底有多么不耐用呢？用了一段时间的N20 B48的缸体测量汽缸内径时可以测出处处都不一样，跟葫芦串似的。

然后是膨胀系数的问题。对于加了缸套的全铝缸体，缸套和缸体的间隙因温度的变化而变化较大。而对于铁离子涂层的全铝缸体，虽然不存在缸套和缸体的间隙问题，但是活塞和汽缸壁之间的间隙也会因为温度变化而发生较大变化。为保证发动机常用工况的良好性能，一般原厂都会牺牲冷车状态的性能，具体表现就是冷车噪音大（全铝发动机通病），后果就是冷车状态对发动机伤害更大，冷车状态发动机工况更差，发动机性能衰减更快（动力降低油耗增加）。

铁因为强度高膨胀系数低的关系，单位截面上水路的形状设计可以更加激进而不至于强度不足或受热影响变形太大。所以加缸套的全铝发动机和铸铁发动机在热量管理上其实半斤八两，真正牛逼的是铁离子涂层全铝缸体，然而那玩意儿不耐用。

缸体易加工不仅关系成本，还关系性能：铝制发动机缸体为了缩减镗缸工时，提高良品率，降低缸体与缸套间隙因温度变化受到的影响，一般会采用开放式水道。但是铸铁四缸缸体几乎全部都是封闭式水道，因为对四缸以内缸体的铸造来说，两者的成本几乎没区别。有些人会提粘砂什么的，但是拜托去知网查查，这种东西是可以解决的，一汽大众当初还因为解决了EA211缸体铸造粘砂那事儿发了篇论文。对铸铁缸体而言，除了一些缸体结构特别复杂的，一般四缸发动机缸体在试生产中，采用封闭式水道缸体良品率可能会低一些，但在正式的大规模生产中，两种水道对良品率影响不大。

二、两者适用场景的分析。

好，缸体的优劣分析完了，开始说结论：省油取向的混动发动机适合用铸铁，小缸体发动机适合用铸铁，寒冷地区适合用铸铁。

省油取向的混动用铸铁是因为很多情况下混动燃油机其实不工作，这种时候水温会受一定影响，所以需要膨胀系数低冷车状态工况更好的铸铁发动机（本田IMMD为代表）。

小缸体的重量本身就不大，用全铝节约重量的意义不大，反而这时铸铁热膨胀系数低、自润滑、易加工的优势突出：封闭式水道的缸体强度极佳，从而使发动机性能衰减缓慢（大众EA211、EA888、奇瑞E4T系列为代表）。

寒冷地区适合用铸铁就不用解释了吧？这种段子太多了，比如「全小区的人都知道XX要去上班了」。

大缸体高性能同时对重量有严格要求的发动机适合用全铝带缸套。铁离子涂层全铝我也不知道适用于什么场景。赛用吧强度不足，民用吧耐用不够。把缸体也作为消耗部件吧，那么这种发动机效率是相当牛逼，可效率再高多少年才能省回来一个缸体？所以个人认为铁离子涂层全铝缸体实在太鸡肋。

至于为啥现在兴起小排量全铝发动机，全球技术通用，节约研发资金，模块化压缩成本呗，你真当资本家会开善堂？他们要给豪车造的大缸体高性能轻量化全铝发动机，然后再把这种发动机刀一刀，活塞连杆气门什么的通用，搞出一个小排量的喂消费者吃屎——他们是舍不得特意为工薪阶层研发适合他们的发动机，又想割韭菜。

多数消费者也被厂家忽悠瘸了，你真问他小排量全铝好在哪，就会扯一些玄而又玄的「轻量化」「散热好」「行业趋势」。你真问他轻了多少，散热好了多少，为什么是行业趋势，他就会喷你不懂车，精神胜利法溜得飞起，笑。

顺便提一下，奇瑞E4T系列的热量管理是真的骚，80℃的水温啧啧啧。

6. 生铁铸造技术

生铁可以使用切割的方法有：1.机械加工、2.气刨、3.等离子切割和象破炉料一样的破铁。线切割也是一种方法，但是如果是铸件的话由于金属表面和内在有非金属物，一般使用线切割效果不好。

生铁是含碳量大于2％的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%--4%，并含C、SI、Mn、S、P等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。生铁性能：生铁坚硬、耐磨、铸造性好，但生铁脆，不能锻压。

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