铜铸造加工是一种将铜或铜合金熔化成液态，然后将液态铜注入特定的模具型腔中，待其冷却凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的铜铸件的制造工艺。它是金属加工领域中的重要方法之一，能够制造出各种复杂形状的铜制品，广泛应用于机械、电子、建筑、艺术等众多行业。
原材料质量控制
纯度与成分：
铜铸造的原材料主要是铜及铜合金。在选择铜材时，要确保其纯度符合要求。例如，纯铜（紫铜）的纯度一般要求达到 99.9% 以上，杂质过多会影响铜铸件的性能。对于铜合金，如黄铜（铜 - 锌合金）和青铜（铜 - 锡合金等），要严格控制合金元素的添加比例。以黄铜为例，锌含量的偏差会导致黄铜的力学性能、耐腐蚀性等发生变化。如果锌含量过高，黄铜可能会出现脱锌腐蚀现象；锌含量过低，则可能影响其强度和加工性能。
原材料预处理：
原材料在投入铸造前，需要进行预处理。对于块状铜料，要进行破碎和筛选，使铜料的粒度符合熔炉的进料要求。同时，要对铜料进行清洁，去除表面的油污、铁锈和其他杂质。油污可能会在熔炼过程中产生大量烟雾和有害气体，铁锈等杂质会影响铜液的质量。例如，可以采用烘烤的方式去除水分和部分油污，用机械打磨或化学清洗的方法去除铁锈。
熔炼过程质量控制
熔炉选择与维护：
根据铜铸造的规模和要求选择合适的熔炉。常用的有冲天炉、感应电炉等。感应电炉具有加热速度快、温度控制精确、熔炼质量好等优点，在铜铸造中应用广泛。在使用过程中，要定期对熔炉进行维护，检查炉衬的损坏情况。炉衬损坏会导致热量散失、铜液泄漏等问题。例如，对于感应电炉，要定期检查线圈的绝缘性能和冷却水系统的运行情况，确保熔炉的正常运行。
熔炼温度与时间控制：
熔炼温度是关键因素。不同的铜合金有不同的熔点和最佳熔炼温度范围。例如，纯铜的熔点约为 1083℃，在铸造过程中，熔炼温度一般控制在 1150 - 1200℃。温度过高会导致铜液氧化严重，吸气增多，产生气孔等缺陷；温度过低则铜料不能完全熔化，影响铸件质量。熔炼时间也要合理控制，过长的熔炼时间会增加铜液与空气的接触时间，导致氧化和吸气，同时也会增加能源消耗。
脱氧和精炼处理：
铜在熔炼过程中容易吸收氧气，形成氧化亚铜等氧化物，这些氧化物会在铸件中形成气孔或夹杂物。因此，需要进行脱氧处理。常用的脱氧剂有磷铜、锰等。磷铜脱氧效果较好，其添加量要根据铜液的重量和含氧量来确定。例如，一般磷铜的添加量为铜液重量的 0.02% - 0.06%。在脱氧后，还需要进行精炼处理，去除铜液中的杂质和气体。可以采用吹气搅拌、添加精炼剂等方法，使杂质和气体上浮到铜液表面，然后去除。
造型与制芯质量控制
造型材料选择：
造型材料包括砂型、金属型、陶瓷型等。砂型铸造是最常用的方法，其造型材料主要是型砂。要根据铜铸件的形状、尺寸和精度要求选择合适的型砂。例如，对于形状复杂、精度要求高的铸件，可选用树脂砂。树脂砂具有较高的强度和溃散性，能够很好地复制模具的形状，并且在铸件凝固后容易清理。型砂的性能指标如透气性、强度、耐火性等要符合铸造要求。透气性差会导致铸件产生气孔，强度不足会使砂型在浇注过程中损坏，耐火性不够则可能造成铸件表面粘砂。
造型工艺控制：
在造型过程中，要严格控制砂型的紧实度。紧实度过高，会使砂型透气性降低，导致铸件产生气孔；紧实度过低，砂型强度不够，可能会在浇注时被冲垮。例如，手工造型时，通过控制舂砂的力度和次数来调节紧实度；机器造型时，要调整好造型机的参数，确保砂型的紧实度均匀一致。同时，要注意砂型的分型面设计和脱模方式，避免在脱模过程中损坏砂型。
制芯工艺控制：
芯子是形成铸件内腔的关键部分。制芯材料和工艺与造型类似，但芯子的要求更高。芯子要具有足够的强度和透气性，同时还要考虑芯子的退让性。退让性是指芯子在铸件凝固收缩时能够适当变形，避免阻碍铸件收缩而产生裂纹。例如，对于一些细长的芯子，可以采用中空结构或添加退让性材料来提高退让性。在制芯后，要对芯子进行烘干处理，去除水分，提高芯子的强度和稳定性。
浇注过程质量控制
浇注温度控制：
浇注温度直接影响铜铸件的质量。浇注温度过高，铜液的流动性好，但会增加缩孔、缩松等缺陷的产生几率，同时也会使铸件的晶粒粗大，影响力学性能；浇注温度过低，铜液的流动性差，可能会出现浇不足、冷隔等缺陷。对于不同的铜铸件，浇注温度要根据铸件的形状、尺寸和壁厚等因素来确定。例如，对于薄壁铜铸件，浇注温度要相对高一些，以确保铜液能够充满型腔；对于厚壁铸件，浇注温度可以适当降低，防止产生过多的缩孔。
浇注速度控制：
浇注速度要适中。浇注速度过快，铜液对砂型的冲击力大，容易造成砂型损坏、冲砂等缺陷，同时也会使铜液卷入气体，产生气孔；浇注速度过慢，铜液可能在浇注过程中冷却凝固，出现浇不足或冷隔现象。可以根据铸件的大小和复杂程度来调整浇注速度。例如，对于大型、简单形状的铸件，浇注速度可以稍快一些；对于复杂形状的铸件，浇注速度要适当放慢，使铜液能够平稳地充满型腔。
浇注系统设计：
浇注系统包括浇口、直浇道、横浇道和内浇道等部分。浇注系统的设计要合理，其作用是引导铜液平稳、均匀地进入型腔。浇口的位置要选择在有利于铜液流动和排气的地方，一般位于铸件的最高处或壁厚较大的部位。直浇道的高度和直径要根据铸件的高度和重量来确定，横浇道和内浇道的尺寸和形状要能够控制铜液的流速和流向。例如，采用开放式浇注系统可以使铜液平稳地流入型腔，避免产生飞溅和涡流。
铸件后处理质量控制
清理工艺控制：
铸件凝固后，首先要进行清理，去除铸件表面的粘砂、浇冒口和芯子等。清理方法有机械清理（如抛丸、喷砂）和化学清理（如碱煮）等。抛丸清理是利用高速旋转的叶轮将弹丸抛射到铸件表面，去除粘砂和氧化皮。在抛丸过程中，要注意弹丸的大小、速度和抛射角度等参数。弹丸过小，清理效果不佳；弹丸过大，可能会损伤铸件表面。喷砂清理适用于清理形状复杂的铸件，其原理与抛丸类似，但使用的是砂粒作为喷射介质。碱煮清理主要用于去除铸件内部的芯子和一些难以用机械方法清理的粘砂，要控制碱液的浓度、温度和煮洗时间，避免铸件过度腐蚀。
热处理工艺控制：
根据铜铸件的性能要求，可能需要进行热处理。热处理可以改善铸件的力学性能、消除内应力等。例如，对于一些铜合金铸件，进行时效热处理可以提高其强度和硬度。在热处理过程中，要严格控制加热温度、保温时间和冷却速度。加热温度过高或保温时间过长，可能会导致铸件过烧或变形；冷却速度过快，可能会产生新的内应力。同时，要选择合适的热处理设备，确保温度均匀性和工艺的可重复性。
质量检测与修补：
对铜铸件要进行全面的质量检测。检测内容包括外观检查（查看是否有气孔、缩孔、裂纹、砂眼等缺陷）、尺寸精度检测（使用量具测量铸件的尺寸是否符合设计要求）、力学性能检测（如拉伸试验、硬度测试等）和内部质量检测（如采用 X 光探伤、超声波探伤检查铸件内部的缺陷）。对于检测出的小缺陷，可以采用修补的方法进行处理。例如，对于表面气孔和砂眼，可以采用补焊、浸渗等方法修复；对于尺寸偏差较小的铸件，可以通过机械加工进行修正。
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