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加工製程閱讀時間 11 分鐘

鑄造與鍛造,差的不只是成本

同一個零件,鑄出來和鍛出來的強度可以差一倍,成本結構也完全不同。

Wikimedia Commons・Gas Metal Arc Welding (Mig).jpg・CC BY-SA 4.0

01兩種成形的本質差異

鑄造鍛造
材料狀態熔融後填入模穴固態下加壓變形
纖維流線無方向性沿外形連續,強度高
內部缺陷縮孔、氣孔、夾渣折疊、裂紋(較少)
形狀自由度高,可做中空與複雜內腔低,受模具與流動限制
典型精度CT8 ~ CT12較佳,但仍需後加工
最小壁厚3 ~ 5 mm(砂模)受鍛造比限制
模具成本砂模低、壓鑄高
鍛造件的纖維流線沿著外形走,所以承受交變應力的件幾乎都選鍛造。

02鑄造:選哪一種模

方法適用材料精度批量特徵
砂模鑄造鐵、鋼、銅、鋁1 ~ 數千模具便宜,表面粗
脫蠟精密鑄造幾乎所有合金高(CT5 ~ CT7)數百以上薄壁複雜件,表面好
壓鑄鋁、鋅、鎂上萬節拍快,但有氣孔不能熱處理
重力鑄造數百 ~ 數千組織比壓鑄緻密
低壓鑄造中高數千輪圈等結構件
壓鑄件內部有捲入的氣體,加熱會起泡,,所以一般不做 T6 熱處理。

圖面上的鑄件線索

  • 拔模斜度:一般 1°~3°,是最明顯的標記。
  • 圓角:所有交界都有 R,避免縮孔與應力集中。
  • 均勻壁厚:厚薄劇變處會產生縮孔。
  • 加工餘量:鑄件輪廓與加工後輪廓兩層線。
  • 分模線與澆冒口位置:常會另外標註不得殘留。

03鍛造:熱鍛、溫鍛、冷鍛

方式溫度精度適用
熱間鍛造再結晶溫度以上低,需後加工大型件、複雜形狀
溫間鍛造中間溫度折衷方案
冷間鍛造室溫高,可近淨形螺絲、扣件、小型件
冷鍛的加工硬化會提高強度,但變形量受限,常需中間退火。

鍛造比(變形前後的斷面積比)是評估鍛件品質的指標,一般要求 3 以上才能有效破碎鑄造組織、細化晶粒。圖面上若標了鍛造比或流線方向要求,那是強度件。

04缺陷與檢測

缺陷常見於檢測方式
縮孔 / 縮鬆鑄造厚實處X 光、超音波
氣孔鑄造、壓鑄X 光、切片
夾渣鑄造X 光、磁粉
折疊 Lap鍛造磁粉、滲透
鍛造裂紋鍛造表層磁粉、滲透
脫碳層熱鍛表層金相切片、硬度分布
鑄件多用 X 光看內部,鍛件多用磁粉與滲透看表面。