
铸造厂对我们目前的生活水平和工业发展负有责任,但我们大多数人对它们几乎一无所知。那么什么是铸造厂呢?
铸造的定义
简而言之,铸造厂是通过熔化金属,将液态金属浇注到模具中,然后让其凝固而生产铸件的工厂。即使你从未去过铸造厂,甚至不知道它是什么样子,你也会被他们制造的金属铸件包围着。很有可能你正在距离一个人不到10英尺的地方阅读这篇文章。
铸造厂不只是为发动机、铁路或管道部件生产金属产品。它们还构成了机器的部件,这些机器需要制造我们所依赖的许多基本消费产品。90%的制成品依赖于金属铸件。
铸造过程
为了了解铸造厂,你需要了解铸造工艺。类型转换涉及的一般步骤是制模成型、熔化、浇注、顶出、清洗、修补和检验。
最终的铸造形状与它被倒入的模具相对应,所以模具被小心地用一个模式塑造——一个要铸造的物体的木头或金属复制品。最常见的模具材料是硅砂,但根据铸造金属和使用的方法,它们可以由许多不同的材料生产。
在熔炉里“加料”金属,并加热到金属的熔点以上。一旦熔化的金属达到特定的浇注温度,它就从熔炉中通过喷口进入内衬耐火材料的钢包中。熔渣或杂质从熔化的金属表面的顶部撇去。然后将钢包倾倒,将熔化的金属倒入模腔。
模具冷却,金属凝固,然后铸件从模具中喷射出来并清洗。清洗后的铸件需要修补,这是一种去除铸件上多余材料以满足成品尺寸要求的工艺。根据铸造规格,修补可以是快速和简单的,或极其详细的工作。成品铸件在装运前由铸造厂进行检验。
铸造厂不仅仅生产未加工的铸件。它们包含了许多操作,通常包括零件设计、工具制造、原型设计、机加工、装配等售后服务。
铸造设备

现代铸造厂是高度机械化的。它们包含了所有用于制模和制芯、铸造和成型的机械和设备。其中包括大型熔炉、钢包、叉车、起重机、传送带和转运容器。所有的铸造设备都经过特别设计,可以在熔化车间的热量下可靠地工作。
铸造厂之间的根本区别是黑色金属(铁或钢)或有色金属(铝、黄铜、青铜、铜等)。设备的确切类型是由铸造厂使用的金属决定的;电弧炉是钢的理想工作,而专门从事铜铸造更可能使用感应炉。熔炉的大小不一,从小型桌面设备到重达数吨的。生产数量从一盎司到几吨不等。同样的型号和尺寸的可变性扩展到制模机、成型机和大多数其他铸造设备。

铸造设计和危害缓解
铸造厂本身就是危险的。它的主要活动是熔化金属,这通常需要2600华氏度(1425°C)以上的温度。为了说明这个数字的具体情况,任何水一旦接触到一个活跃的熔炉,就会瞬间膨胀到原来体积的1600倍——给熔炉里装上哪怕是轻微潮湿的金属都足以引起灾难性的蒸汽爆炸。
极端高温下化学反应的剧烈和不可预测性质要求铸造安全程序同样严格。铸造厂的一切都是为了将熔化和运输金属的风险降到最低。
有效而安全的熔化条件——没有水分的热量——恰好也是不受控制的火灾的完美条件。铸造设计处理这一点,清除易燃材料,并保持阻燃剂随时在手边。由于上述的蒸汽爆炸问题,水不能用来扑灭铸造火灾。取而代之的是,消防努力集中在用工业灭火器和干沙子来扑灭火焰。
往炉内装料熔化是铸造厂最危险的操作之一。一个小错误就可能导致设备损坏、受伤甚至死亡。卡斯特的学徒多年来发展必要的了解他们正在工作的金属,他们的熔化温度,和安全程序。
不出所料,铸造厂的环境温度很高。这是一个炎热、汗流浃背的工作场所,而铸造工人被要求戴安全帽、保护眼睛、面罩和厚厚的镀铝衣服,更是加剧了这一事实。尽管温度很高,但如果不是高高的天花板,工人们根本无法忍受。铸造厂的屋顶很高,便于空气流通。
金属熔化后,还需要在铸造车间周围移动,然后倒入模具中。出于显而易见的原因,必须采取极端的预防措施,以避免泄漏,特别是在铸造工人身上或附近。这条路线标示得尽可能短,并且没有障碍物。铸造车间的交通是严格控制的,这样不必要的人员在运输过程中不会妨碍熔化的金属。使用机械辅助设备(叉车、机械包)进一步减少人体接触。
即使采取了所有的预防措施,泄漏仍然会发生。为了尽量减少损坏,铸造地板是由无反应的,阻燃材料建造的。压实的泥土是最经济的,而且可以说是最有效的。普通混凝土暴露在液态金属下会开裂,但额定热冲击的高温混凝土也可以使用。

安全意识的设计和防护装备有助于降低工人和设备的风险,但安全铸造操作的真正关键是熟练的铸造工人具有优秀的态势意识、力量和耐力。
铸造行业趋势
铸件在世界各地的铸造厂生产。不同国家的情况不同,甚至不同的铸造厂,但整个行业经历了趋势。铸造行业正在经历一些影响最终用户质量和成本的重要转变。多年来,铸造技术不断进步,基础铸造业务也不断发展和多样化。总体来说,最主要的趋势是规模、自动化和现场整理。
新的熔炉比前几代更大,更安全,更高效。这使得工业产量得以增长,尽管北美代工厂的数量在不断减少;尽管美国的铸造厂比印度和日本少(见表),但美国的铸造金属产量为12,250,000公吨,位居全球第二。中国的年产量超过4450万吨,远远超过所有竞争对手。
国家 | 铁 | 钢 | 有色 | 总计 |
---|---|---|---|---|
中国 | 17000年 | 5000年 | 8000年 | 30000年 |
印度 | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | 4700年 |
日本 | 817 | 75 | 1193年 | 2085年 |
美国 | 640 | 360 | 1001年 | 2001年 |
表格显示了《现代铸造》杂志2013年世界铸件生产年度普查中按国家划分的铸造厂数量 |
对完全完成和准备安装的部件的需求正在增长。代工厂正在改变,增加清洁和加工能力。
原材料,尤其是回收金属的成本已经下降,但由于劳动力成本的迅速上升,该行业的利润仍在挣扎。不断上升的劳动力成本是推动自动化的主要因素,因为铸造工作对人类来说既危险又不舒服,这一点更是如此。铸造自动化的突破意味着降低汽车零部件、火车车轮和任何其他大规模生产铸件的成本。
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来源
- 美国铸造学会。”铸件在我们的世界”。
- 现代铸造。”第48次世界铸件生产普查:全球产量稳步增长”。
- 德意志评出。”铸造产业2020:趋势和挑战”。
- 澳大利亚安全的工作。”铸造工作相关风险管理指南”。