铸造是工业制造过程中一道最基本的工序，它与我们的日常生活紧密相关。比如：每天早上你醒来洗脸刷牙，拧开的水龙头一般是砂铸或压铸的；你坐车去上学，车里的发动机缸体、变速箱、轮毂等一般是铸铝件；走进教室，你用的笔记本电脑和手机的外壳等，可能是镁合金或铝合金的压铸件。此外，冬天室内的暖气片、广场上的雕塑、厨房里的炊具、收藏的纪念币等，都有铸造的身影。
铸件产品无处不在，这与铸造的两个显著特点是分不开的：一是适应性强，二就是成本低。那么，铸造的过程究竟是怎样完成的呢？今天我们就一起来看看吧！
铸造就像“做冰棍”
铸造其实有点像自己在家里做冰棍。首先，你要想好形状，比如做个爱心形的，就得找个爱心形的模子，这大概相当于准备铸型；然后，你要想好口味，比如喜欢牛奶味的，就可以往开水里加点糖和牛奶，这大概相当于合金熔体处理；接着，把原料倒入模子进行冷冻，这大概相当于浇注凝固；最后，把冰棍从模子里取出来修整一下，这大概相当于落砂清理。不过，做冰棍与铸造最显著的区别是，水受冷结成冰后体积膨胀，而铸造则一般遵循热胀冷缩的原理。
当然，上面只是个简单的比喻，实际的铸造过程要比这复杂的多。以传统砂型铸造为例，要想从设计图纸做成一个合格的铸件产品，其铸造过程大致包括工艺设计、模型制作、混砂准备、造型制芯、下芯合箱、合金熔化、铸件浇注、凝固冷却、落砂清理以及铸件检验等过程。
（绘图/飞飞）
铸造的几个环节
铸造其实是一个十分有趣的加工方法，下面就简要地选取几个环节介绍给大家。
1从模范开始
要想获得符合要求的铸造型腔，首先要制备相应的模型。传统铸造方法中，木材经常被用于制作模型，大概与其取材方便、加工容易有关吧。在各种新型材料不断发展的今天，制作模型的材料已经不再局限于木材，而是扩展到了金属、塑料、陶瓷、泡沫、石蜡等多种材料。随着科技的发展，基于3D打印以及数控加工的无模铸造技术也已逐步得到应用。
2砂土的艺术
在铸型的制备过程中，按照所使用材料的不同，可以分为砂型、金属型、陶瓷型以及石墨型铸造等。其中，砂型铸造一直是传统铸造的主要工艺，到今天仍然应用得相当广泛，这是由于其所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，并且对铸件的适应性强。粘土砂型铸造主要是以粘土和适量的水作为砂子粘结剂，配制好的粘土砂不仅清理方便，而且可以多次使用。经验丰富的工人，只需用手抓一把粘土砂捏成团，便可快速判断出其使用性能的好坏。
粘土砂
水在铸造过程中其实是一个十分矛盾的存在：一方面，粘土砂的配制、水基涂料的刷涂以及铸件的清理等都离不开水；另一方面，气孔、夹杂等内部缺陷的产生又往往是由水造成的。因此，如何合理控制水的存在是铸造过程中需要着重考虑的！
3似水的合金
熔化浇注是铸造的精髓所在，铸造所使用的金属一般都是合金，添加了各种微量元素，以改善铸造和使用性能。在金属冶铸史上举足轻重的青铜合金，其实就是在纯铜（红铜）中加入锡或铅的合金。今天，铸造合金一般包括铸钢、铸铁等黑色合金，以及铸铝、铸铜、铸镁、铸钛等有色合金。笔者目前经常打交道的就是其中一类铸铝合金，里面添加了硅、镁、钛等多种元素。另外，锌合金也是铸造合金中常见的一类，常常用于压铸仪表、汽车零件外壳等。
浇注
铸造和其他加工方法最显著的不同，就是它是一种液态加工方法。火的使用是铸造能够出现的前提，要想把金属从固态转化成液态，热量的来源是一大难题。现在，铸造熔化过程的加热手段已经十分丰富，例如可以使用冲天炉、电阻炉、感应炉、电弧炉等。金属熔化成液态的温度一般都比较高，有的甚至达到上千摄氏度。因此，熔炼和浇注环境是非常艰苦恶劣的，铸造工人真的都是钢铁铸就的强人。
撰文/杨锌
本文节选自《知识就是力量》杂志
