A. 砂型鑄造的優點和缺點
砂型鑄造
優點
1、砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產工藝簡單、生產周期短。
2、由於砂型鑄造所用的造型材料價廉易得，鑄型製造簡便，對鑄件的單件生產、成批生產和大量生產均能適應。
缺點
型砂和芯砂的質量直接影響鑄件的質量，型砂質量不好會使鑄件產生氣孔、砂眼、粘砂、夾砂等缺陷。
B. 關於砂型鑄造的問題
砂型鑄件的表面缺陷
1.1 機械粘砂和化學粘砂
砂型鑄件表面的機械粘砂是金屬液直接鑽入砂型砂粒間孔隙，靠金屬的包圍和鉤連作用與砂粒連結在一起，沒有發生化學反應。產生化學粘砂的原因是高溫金屬液可能被氧化而生成金屬氧化物，主要產物是氧化亞鐵FeO，其熔點為1370℃。FeO與型砂的SiO2起化學反應生成硅酸亞鐵（即鐵橄欖石FeO•SiO2），化學反應如下：
SiO2 + 2FeO 2FeO•SiO2
硅酸亞鐵的熔點極低，僅有1220℃，因此流動性很好，即使鑄件表面已有凝固殼，新生成的硅酸亞鐵仍呈液態，易於滲透入砂型孔隙中。凝結後的硅酸亞鐵對鑄件和型砂都有極強的粘結性，能夠將型砂牢固粘附在鑄件表面上而成個化學粘砂。
用濕型砂生產鑄鐵件一般只形成機械粘砂，而不會形成化學粘砂。這是因為鐵液中含有多量碳，不會產生大量氧化鐵等金屬氧化物。砂型中又含有相當多的煤粉，澆注時產生的還原性氣氛能防止金屬氧化物。原砂的SiO2含量較低也不是濕型鑄鐵件形成化學粘砂的必然條件。研究結果表明，使用SiO2含量只有82%左右的黃河風積砂，用濕型生產鑄鐵件並未發現有化學粘砂。
憑肉眼區別兩種粘砂是比較困難的，通常可用以下方法區分：
⑴顯微觀查：從粘砂層上敲取一小塊，用液體樹脂固定並磨製成試樣，用金相顯微鏡觀察。如果是機械粘砂，可以清楚看到單個砂粒夾在金屬之中。滲入的金屬與砂粒間有明顯的分界線，不存在任何化學反應產物。滲入的金屬金相組識與鑄件本體的金相組織一致（見圖2）。如果是化學粘砂，則可以看見在粘砂層中有新生相將鑄件和砂粒粘連（見圖3）。
⑵電測：機械粘砂中連結物是金屬，具有良好的導電能力。將萬用電表的旋鈕開到電阻測定檔，用一個電極接觸鑄件，另一電極接觸粘砂部位。如果電阻接近為零，表明粘砂是金屬包裹砂粒形成的機械粘砂。如果顯示有巨大電阻，表明粘砂部位已經形成不導電的硅酸亞鐵，屬於化學粘砂。
⑶化學鑒別：用扁鏟鑿下一小塊粘砂塊，浸入盛有濃鹽酸的試管中。如果緩慢發生氣泡，一夜之後液體顏色由無色透明變為棕紅色。反應終了時粘砂塊消失，試管底部留下少數單個砂粒，說明是機械粘砂，鐵質部分已被鹽酸溶解成為氯化鐵。化學反應式為：
2Fe + 6HCl 2FeCl3 +3H2↑
如果是化學粘砂，則氣泡產生很少，酸液也沒有明顯的變化。最後的殘留物是多孔性團絮狀物質。
1.1.1 各種因素對機械粘砂的影響
實際生產經驗表明，濕型鑄件的重量一般不超過一、二百千克，壁厚大多不超過50mm，型砂中水分引起激冷效應使鑄件外殼較快冷卻和凝固，對型砂的加熱作用並不過分嚴重。雖然鑄鐵用原砂中除了含有石英（熔點1715℃）以外，還含有相當數量熔點較低的長石（熔點1170～1550℃）、雲母（熔點1150～1400℃）及其它礦物質，但同時鑄鐵濕型砂中含有的煤粉抑制了氧化鐵的生成，因而不致引起化學反應。生產經驗表明，濕型鑄鋼件一般也都是機械粘砂，而不是化學粘砂。這是因為濕型鑄鋼件都不是厚大鑄件，而且所用硅砂含SiO2較高，鑄件對型砂的熱作用並不嚴重，不產生明顯多的鐵橄欖石。
以下將分別討論鑄件產生機械粘砂的各種影響因素：
1.1.1.1 砂型緊實程度
手工造型和震壓造型的緊實程度如果較低，則砂型表面的砂粒比較疏鬆，砂型型腔的坑凹處和拐角處局部也都更容易出現疏鬆。如金屬液鑽入砂粒之間孔隙不深，將使鑄件表面顯得粗糙；鑽入較深和包裹砂粒則形成機械粘砂。造型工人可以採取手指塞緊、用沖錘的尖頭沖緊砂型局部。高生產率的高密度造型是否有局部疏鬆，則取決於型砂流動性如何，因而很多工廠盡量降低型砂緊實率來提高型砂的流動性。在填砂和壓實過程中採用微震提高砂型緊實程度是十分有效的。此外，也取決於緊實裝置設定液壓或氣壓的高低。圖4為一灰鐵汽車鑄件出現機械粘砂，使用進口靜壓造型機，一箱兩件。但液壓系統的壓力調節不適當，砂箱的壓實比壓較低；而且兩件之間和與砂箱的吃砂量僅有25mm左右。砂型平面硬度只有50～60，邊緣側面硬度不足40。
1.1.1.2 型砂的粒度和透氣性
濕型的砂粒粗細一方面要保證澆注後排氣通暢，另一方面濕型砂的透氣能力又不可太高，以免金屬液容易滲透入砂粒之間孔隙中。手工造型生產小件的砂型上扎有較多排氣孔，而且往往採用面砂，砂粒可以細些，面砂透氣率40～60大約已然合適。機器造型濕型單一砂的型砂粒度大致在70/140目，透氣率大多在60～90的范圍內。高密度砂型比較密實，則要求型砂有較高透氣能力。粒度大多在50/140或140/50目，透氣率較多集中在100～140。很多工廠的砂芯用原砂粒度比型砂粒度粗，例如汽車發動機缸體砂芯用原砂粒度為50/100目，長期生產會有大量芯砂混入型砂而使型砂粒度變粗。以致有些工廠的型砂透氣率高達160以上，甚至達到200左右。除非在砂型表面噴塗料，否則鑄件表面變得粗糙，甚至可能有局部機械粘砂。美國有一工廠在混制濕型砂時加入100、140目兩篩細粒新砂5％來糾正型砂變粗現象，使型砂粒度維持在50/140的四篩分布。
1.1.1.3 金屬液壓力
金屬液壓力越高，機械粘砂就越嚴重。因此，高大鑄件的底部比較容易形成機械粘砂。
1.1.1.4 澆注溫度和鑄件壁厚
金屬液溫度高，流動性好，就容易滲入砂粒之間孔隙而產生機械粘砂。但從避免鑄件產生氣孔、冷隔等缺陷考慮，澆注溫度不可任意降低。生產復雜薄壁鑄件時尤需較高澆注溫度。
1.1.1.5 砂型塗料
生產重量較大的濕型鑄件，可以向砂型的型腔噴刷醇基塗料，點燃後即可下芯與合型。一般上型可以不噴塗料，因為所受金屬液壓頭比下型小。噴塗料的另一優點是提高了砂型表面耐沖刷能力。但是濕型用塗料的配方不同於砂芯用塗料，其強度不可太高，必須與砂型強度匹配，否則可能使塗層開裂翹皮，並使鑄件產生夾砂缺陷。對內腔要求不高的一般鑄鐵的濕砂型中如果有樹脂芯或油砂芯，為了防止金屬液鑽入砂芯，可以在硬化後的砂芯表面局部容易滲透金屬液處，塗抹用機油或其他粘結劑加石墨粉、石英粉或其它耐火粉料調制的塗料膏，涼干後即可下芯。當生產內腔清潔度和光潔度要求很高的鑄鐵件（如內燃機缸蓋、機體、液壓系統閥件等）時，必須對砂芯採取整體浸或澆塗料而後表面烘乾。手工生產鑄鐵件時，常用軟毛刷將土石墨粉細心塗刷在濕砂型和砂芯表面上。也有的噴土石墨與水混合液，晾乾後即可澆注。石墨粉可以填塞孔隙，又不被鐵液潤濕，鐵液難以鑽入砂粒之間。美國Caterpillar鑄造工廠用高壓造型大量生產工程機械大型發動機汽缸體，其克服機械粘砂的措施是靠對上、下砂型全面自動噴水基塗料。然後用大火焰噴槍自動噴烤，使塗層和砂型表層乾燥。這種表面烘乾的型砂所用膨潤土、煤粉等材料的品種和加入量，以及型砂性能控制均不同於普通濕型砂。
1.1.1.6 型砂的煤粉量
濕型鑄鐵件防止粘砂和改善表面光潔程度最主要的型砂加入物是煤粉。但是市售煤粉良莠不齊。一般生產中等大小鑄鐵件型砂中有效煤粉量可能在3.5~7.0%，主要取決於煤粉品質和對鑄態表面的要求不同。為了排除煤粉品質的影響，可以只用1g型砂在900℃的發氣量代表有效煤粉含量。例如普通機器造型的型砂發氣量可以在20~26mL/g之間，高宻度造型的型砂發氣可以是16~22mL/g范圍內。國外常用測定灼減量方法估計型砂中煤粉含量是否足夠多。例如有些工廠要求型砂灼減量在3.0~5.0%。在實際生產中可以觀看鑄件的外表形貌就可以查覺出型砂所含有效煤粉量是否合適。如果鑄件表面毛糙，而型砂的透氣率和砂型緊實程度都無不妥之處，可能有效煤粉不足或者煤粉品質不良。如果鑄件表面有明顯的藍色，但較為粗糙，可能有效煤粉量已夠，而型砂透氣性偏高，或砂型緊實程度不夠。
目前我國有多種煤粉代用品商品供應。其中澱粉材料的抗粘砂效果與優質煤粉基本相當。但只適合用來生產灰鐵鑄件，如用於生產球鐵件有可能產生皮下氣孔缺陷，因為不能產生足夠還原性氣氛。還有些「煤粉代用品」商品，其真實的具體配方不詳，使用效果也有很大差異。用戶應當靠澆注試驗來判斷其實際抗粘砂效果。可用同樣的原砂（不可用舊砂，以免干擾試驗結果）和膨潤土、水，再分別加入不同抗粘砂材料混制型砂。應設法保持型砂透氣率相同或接近，造型硬度相同，澆注溫度相同。比較鑄件表面光潔程度，然後即可做出選用決定。
國外生產抗粘砂商品主要有兩類：①增效煤粉（高效煤粉）：在煤粉中加入20～40％高軟化點石油瀝青，使其光亮碳含量提高到12～20％，抗粘砂能力大為提高。現在我國也有幾家公司供應增效煤粉。②混合附加物：是優質膨潤土與優質煤粉的混合物，也可再根據需要加入澱粉、木粉等材料。大型鑄造工廠一條生產線中的產品特徵接近，膨潤土與煤粉的比例不需經常改變。採用混合附加物易於控制管理，設備簡化。配方由供需雙方的工程師根據鑄件生產條件共同制定。用散裝罐車運送到車間，氣力輸送進材料罐。用戶混砂時只加一種附加物即可。
單一砂混砂時煤粉的補加量首先取決於煤粉本身的品質優劣如何，同時也受砂/鐵比、鑄件厚度、澆注溫度、冷卻時間、清理方法、對鑄件表面光潔度具體要求等等因素的影響。德國有些工廠表示煤粉補加量的單位為每100kg鐵水和每1％光亮碳形成物（即有效煤粉）的煤粉補加量kg。例如Mettmann鑄造工廠統計生產中光亮碳形成物（煤粉）補加量在0.14～0.27kg / 1%光亮碳形成物 / 100kg鐵。德國南方化學公司的實例中砂/鐵比為10:1，澆注每噸鐵的ECOSIL煤粉消耗量18kg / t Fe。即澆注每噸鐵水用10噸型砂，型砂中補加18kg ECOSIL煤粉，摺合混砂時煤粉補加量為0.18％，如果按照我國大多數工廠砂/鐵比6:1左右，則ECOSIL煤粉混砂加入量應為0.30％。根據鑄造手冊「造型材料」（第2版103～104頁）介紹，我國東風汽車公司、一汽鑄造有限公司、中國一拖集團公司、上海汽車發動機公司和南京泰克西鑄鐵有限公司的高密度造型線濕型單一砂配方14種。混砂時煤粉加入量最高者3～4％，最低者0.3～0.5％。另外一汽、泰克西、上海發動機廠的震擊造型單一砂4種。混砂煤粉加入量最高者3～5％，最低者1～1.25％。上述我國工廠中大多數的煤粉補加量絕大多數的煤粉補加量高的原因在於這些工廠所用煤粉品質低。筆者由近幾年我國個別工廠使用優質煤粉和增效煤粉的經驗表明，一般濕型鑄鐵件單一砂的混砂煤粉補加量在0.15～0.3％之間，個別厚大件為0.5％。撫順某廠的氣沖線砂鐵比平均為11:1，同一車間內的擠壓線砂鐵比平均為7.5:1，兩條線共用砂處理系統混砂的增效煤粉加入量僅為0.08～0.12％。由此可見，即使優質和增效煤粉價格稍高（不到普通煤粉的兩倍），但消耗量僅為普通煤粉的幾分之一。使用後不僅生產成本大幅度下降，還節省了貯存和運輸費用。而且型砂中含泥量、含水量、大幅度下降，韌性、透氣率、起模性得到提高。不但鑄件表面光潔，而且氣孔、砂孔等缺陷必然明顯減少。
1.2 爆炸粘砂
在機械化鑄造工廠的澆注流水線上，經常看到澆注後，幾乎每一個砂箱與小車檯面之間都會發生爆炸，這並不會發生鑄件缺陷。但是有時偶爾還可以看到另一種在型腔內部發生能夠引起鑄件表面粘砂的爆炸，稱為爆炸粘砂。高密度造型的鑄件可能會出現這種爆炸粘砂缺陷，與通常機械粘砂出現在澆注位置的下表面和熱節處不同，爆炸粘砂大多發生在鑄件澆注位置的上表面。爆炸產生原因是開始澆注時砂型的水分蒸發凝聚在溫度較低的型腔上表面，當金屬液面上升與型腔上表面接觸時水分驟然蒸發而發生爆炸，產生的巨大氣體壓力迫使金屬液鑽入砂型表面而成粘砂。有時爆炸相當猛烈，金屬液甚至從冒口噴出直沖房頂。型砂含水量和緊實率高、含煤粉量高、砂型硬度高、通氣條件不良和澆注速度過快時較易發生爆炸粘砂。
1.3 熱粘砂
熱粘砂是比較少見的粘砂。有以下幾種現象：
⑴鑄鐵件濕型砂用原砂的SiO2含量較低，例如是黃河風積砂和一些當地河砂或山砂的SiO2含量只有80％左右，原砂本身的燒結溫度較低。澆注厚大件時，鑄件表面被一厚層砂包裹。如果型砂中含有充分的煤粉，燒結砂層容易脫落被清理掉，不出現機械粘砂。
⑵河北省有一家用擠壓造型機生產灰鑄鐵汽車件工廠，平日鑄件落砂後大部分表面都能顯露出來，經過短時間拋丸清理後鑄件表面相當清潔。但是有一次突然發現鑄件落砂後表面被一層砂子包裹。鑄件拋丸清理後能夠較容易地露出表面，表明鐵液並未鑽入砂型中，不屬於機械粘砂。所出現的異常現象屬於「熱粘砂」缺陷。產生原因不會是原砂二氧化硅降低，因為該廠一直使用品質穩定的內蒙砂。鐵液澆注溫度也未過高。懷疑是膨潤土公司處理活化膨潤土時加入碳酸鈉配料量過高引起的。碳酸鈉本身是冶金用熔劑，能夠降低硅砂和膨潤土的燒結點和熔點而引起熱粘砂。
C. 鑄造中殼型工藝為什麼比砂型工藝成本高高多少
砂型鑄造是一種以砂作為主要造型材料，製作鑄型的傳統鑄造工藝。砂型一般採用重力鑄造，有特殊要求時也可採用低壓鑄造、離心鑄造等工藝。砂型鑄造的適應性很廣，小件、大件，簡單件、復雜件，單件、大批量都可採用。砂型鑄造用的模具，以前多用木材製作，通稱木模。旭東精密鑄件廠為改變木模易變形、易損壞等弊病，除單件生產的砂型鑄件外，全部改為尺寸精度較高，並且使用壽命較長的鋁合金模具或樹脂模具。雖然價格有所提高，但仍比金屬型鑄造用的模具便宜得多，在小批量及大件生產中，價格優勢尤為突出。此外，砂型比金屬型耐火度更高，因而如銅合金和黑色金屬等熔點較高的材料也多採用這種工藝。但是，砂型鑄造也有一些不足之處：因為每個砂質鑄型只能澆注一次，獲得鑄件後鑄型即損壞，必須重新造型，所以砂型鑄造的生產效率較低；又因為砂的整體性質軟而多孔，所以砂型鑄造的鑄件尺寸精度較低，表面也較粗糙。不過，精密鑄件廠集多年的技術積累，已大大改善了砂型鑄件的表面狀況，其拋丸後的效果可與金屬型鑄件媲美。
D. 幾種特種鑄造技術推介
砂型鑄造尺寸精度不高，表面粗糙，生產率低，質量不穩定，勞動強度大等。 凡是與傳統的普通砂型鑄造有一定區別的鑄造方法，統稱為特種鑄造。 一、金屬型鑄造：用重力澆注將熔融金屬澆入金屬鑄型（即金屬型）中獲得鑄件的方法。（永久型鑄造）優點：下芯、合型比較方便。精度高，勞動條件好。 2、缺點：上型排氣困難，開型和取出鑄件均不方便。 3、應用：主要適用於大批量生產中小型有色金屬合金鑄件；如鋁合金、鎂合金、銅合金等。也可用金屬型生產形狀簡單的黑色金屬鑄件。澆注低熔點的合金（如錫合金、鎂合金等）時，可選用灰鑄鐵。澆注鋁合金、銅合金時，可選用合金鑄鐵。澆注鑄鐵和鋼時，必須選用碳鋼和合金鋼等。 二、壓力鑄造：熔融金屬在高壓下高速充型，並在壓力下凝固的鑄造方法。 1、優點：鑄件質量好，生產效率高，經濟效益好 2、缺點：壓鑄型結構復雜，製造費用高，生產周期長；金屬液充型速度大，凝固快，補縮困難，鑄件中容易產生小氣孔和縮松等缺陷。 3、應用：大批量生產中小型有色金屬合金鑄件，其中以鋅合金、鋁合金壓鑄件應用最為廣泛。 三、離心鑄造：將熔融金屬澆入繞水平、傾斜或立軸旋轉的鑄型，在離心力作用下，凝固成形的鑄件軸線與旋轉鑄型軸線重合的鑄造方法。 1、優點：在離心力的作用下凝固成形，緻密性好，鑄件內部不易產生縮孔、氣孔、渣氣孔等缺陷。金屬型冷卻快，鑄件晶粒細小，因而力學性能較高。金屬液的充型能力好，可以鑄造薄壁鑄件和流動性差的合金鑄件。 2、缺點：鑄件內孔直徑尺寸不準確，內表面粗糙，加工餘量大；在澆注冷凝過程中，密謀較大的組織容易集中於表層，產生化學成分不均勻的缺陷（容易產生偏析的合金如鉛青銅就不能用離心鑄造法生產鑄件）。中國熱加工網——鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、工業爐、檢測儀器 3、應用：多用於澆注各種金屬的圓管狀鑄件，如各種套、環、管等。以及可以鑄造各種要求組織緻密、強度要求較高的成型鑄件，如小葉輪、成型刃具等。 四、熔模鑄造：又稱失蠟鑄造。用易熔材料如蠟料製成模樣（蠟模），在模樣上包覆若干層耐火塗料，製成型殼，熔出模樣的型殼經高溫焙燒後即可澆注的鑄造方法。 1、優點：鑄件質量好，可澆注形狀復雜的鑄件，可產生各類金屬材料的鑄件。 2、缺點：操作過程繁雜、生產周期長、成本較高，不能鑄造較大的零件。一般都在20kg以下。 3、應用：凡是形狀復雜、機械加工困難的零件；均可考慮採用熔模鑄造。目前應用最多的是生產碳鋼和合金鋼鑄件。 五、低壓鑄造：將鑄型安置在密封的坩堝上方，坩堝內通往壓縮空氣，在熔融金屬的表面上造成低壓力，使金屬由升液管上升填充鑄型和控制凝固的鑄造方法。 1、優點：能生產出組織緻密的工件，對薄壁、耐壓、防滲的鑄件有利；金屬液充型平穩、無飛濺和沖擊現象，不容易產生夾砂、氣孔等缺陷。 2、缺點：坩堝和升液管長期受金屬液的浸蝕，使用壽命較低。 3、應用：目前應用最多的是鋁合金，在銅合金和鑄鐵生產中也有應用。
E. 大家千萬別學鑄造專業，這個專業環境最差，最累，最沒前景，尤其是砂型鑄造不是人乾的活。
鑄造機械行業主要經濟指標的年均增長都在30%以上，高於機床工具全行業平均增長水平，特別是利潤增長更快，年均利潤增長高達46%，同時也保持較高的市場銷售水平。另外，樹脂砂造型成套設備，基本可以滿足國內市場需求，改變了過去主要依賴進口的局面；已經能夠生產出較高水平的鑄造自動生產線，達到可部分替代進口的水平，部分的解決了轎車發動機缸體、缸蓋等鑄件毛坯也要進口的情況；高水平自動制芯機、自動鑄件清理機、自動砂處理機、大型自動壓鑄機以及精密鑄造設備等鑄造機械，國內基本上都能生產製造。應當說「十五」期間鑄造機械行業的產品水平有了很大提高，為中國鑄造機械行業今後的進一步發展打下良好基礎。 裝備製造業在國際、國內巨大市場需求的刺激下，鑄造仍將繼續保持較高速度增長。由於鑄造機械產品的技術水平仍然與市場需求差距較大，使行業的發展存在巨大的發展潛力和擴展空間，為鑄造機械行業的快速增長帶來機遇。
F. 砂型鑄造的特點
砂型鑄造的特點：
①化學硬化砂型的強度比粘土砂型高得多，而且製成砂型後在硬化到具有相當高的強度後脫膜，不需要修型。因而，鑄型能較准確地反映模樣的尺寸和輪廓形狀，在以後的工藝過程中也不易變形。製得的鑄件尺寸精度較高。
②由於所用粘結劑和硬化劑的粘度都不高，很易與砂粒混勻，混砂設備結構輕巧、功率小而生產率高，砂處理工作部分可簡化。
③混好的型砂在硬化之前有很好的流動性，造型時型砂很易舂實，因而不需要龐大而復雜的造型機。
④用化學硬化砂造型時,可根據生產要求選用模樣材料,如木、塑料和金屬。
⑤化學硬化砂中粘結劑的含量比粘土砂低得多,其中又不存在粉末狀輔料,如採用粒度相同的原砂，砂粒之間的間隙要比粘土砂大得多。為避免鑄造時金屬滲入砂粒之間，砂型或型芯表面應塗以質量優良的塗料。
⑥用水玻璃作粘結劑的化學硬化砂成本低、使用中工作環境無氣味。但這種鑄型澆注金屬以後型砂不易潰散；用過的舊砂不能直接回收使用，須經再生處理，而水玻璃砂的再生又比較困難。
⑦用樹脂作粘結劑的化學硬化砂成本較高,但澆注以後鑄件易於和型砂分離,鑄件清理的工作量減少，而且用過的大部分砂子可再生回收使用。