銅鑄造加工是一種將銅或銅合金熔化成液態，然後將液態銅注入特定的模具型腔中，待其冷卻凝固後，獲得具有一定形狀、尺寸和性能的銅鑄件的製造工藝。它是金屬加工領域中的重要方法之一，能夠製造出各種複雜形狀的銅製品，廣泛應用於機械、電子、建築、藝術等眾多行業。
原材料質量控製
純度與成分：
銅鑄造的原材料主要是銅及銅合金。在選擇銅材時，要確保其純度符合要求。例如，純銅（紫銅）的純度一般要求達到 99.9% 以上，雜質過多會影響銅鑄件的性能。對於銅合金，如黃銅（銅 - 鋅合金）和青銅（銅 - 錫合金等），要嚴格控製合金元素的添加比例。以黃銅為例，鋅含量的偏差會導致黃銅的力學性能、耐腐蝕性等發生變化。如果鋅含量過高，黃銅可能會出現脫鋅腐蝕現象；鋅含量過低，則可能影響其強度和加工性能。
原材料預處理：
原材料在投入鑄造前，需要進行預處理。對於塊狀銅料，要進行破碎和篩選，使銅料的粒度符合熔爐的進料要求。同時，要對銅料進行清潔，去除表麵的油汙、鐵鏽和其他雜質。油汙可能會在熔煉過程中產生大量煙霧和有害氣體，鐵鏽等雜質會影響銅液的質量。例如，可以采用烘烤的方式去除水分和部分油汙，用機械打磨或化學清洗的方法去除鐵鏽。
熔煉過程質量控製
熔爐選擇與維護：
根據銅鑄造的規模和要求選擇合適的熔爐。常用的有衝天爐、感應電爐等。感應電爐具有加熱速度快、溫度控製精確、熔煉質量好等優點，在銅鑄造中應用廣泛。在使用過程中，要定期對熔爐進行維護，檢查爐襯的損壞情況。爐襯損壞會導致熱量散失、銅液泄漏等問題。例如，對於感應電爐，要定期檢查線圈的絕緣性能和冷卻水係統的運行情況，確保熔爐的正常運行。
熔煉溫度與時間控製：
熔煉溫度是關鍵因素。不同的銅合金有不同的熔點和最佳熔煉溫度範圍。例如，純銅的熔點約為 1083℃，在鑄造過程中，熔煉溫度一般控製在 1150 - 1200℃。溫度過高會導致銅液氧化嚴重，吸氣增多，產生氣孔等缺陷；溫度過低則銅料不能完全熔化，影響鑄件質量。熔煉時間也要合理控製，過長的熔煉時間會增加銅液與空氣的接觸時間，導致氧化和吸氣，同時也會增加能源消耗。
脫氧和精煉處理：
銅在熔煉過程中容易吸收氧氣，形成氧化亞銅等氧化物，這些氧化物會在鑄件中形成氣孔或夾雜物。因此，需要進行脫氧處理。常用的脫氧劑有磷銅、錳等。磷銅脫氧效果較好，其添加量要根據銅液的重量和含氧量來確定。例如，一般磷銅的添加量為銅液重量的 0.02% - 0.06%。在脫氧後，還需要進行精煉處理，去除銅液中的雜質和氣體。可以采用吹氣攪拌、添加精煉劑等方法，使雜質和氣體上浮到銅液表麵，然後去除。
造型與製芯質量控製
造型材料選擇：
造型材料包括砂型、金屬型、陶瓷型等。砂型鑄造是最常用的方法，其造型材料主要是型砂。要根據銅鑄件的形狀、尺寸和精度要求選擇合適的型砂。例如，對於形狀複雜、精度要求高的鑄件，可選用樹脂砂。樹脂砂具有較高的強度和潰散性，能夠很好地複製模具的形狀，並且在鑄件凝固後容易清理。型砂的性能指標如透氣性、強度、耐火性等要符合鑄造要求。透氣性差會導致鑄件產生氣孔，強度不足會使砂型在澆注過程中損壞，耐火性不夠則可能造成鑄件表麵粘砂。
造型工藝控製：
在造型過程中，要嚴格控製砂型的緊實度。緊實度過高，會使砂型透氣性降低，導致鑄件產生氣孔；緊實度過低，砂型強度不夠，可能會在澆注時被衝垮。例如，手工造型時，通過控製舂砂的力度和次數來調節緊實度；機器造型時，要調整好造型機的參數，確保砂型的緊實度均勻一致。同時，要注意砂型的分型麵設計和脫模方式，避免在脫模過程中損壞砂型。
製芯工藝控製：
芯子是形成鑄件內腔的關鍵部分。製芯材料和工藝與造型類似，但芯子的要求更高。芯子要具有足夠的強度和透氣性，同時還要考慮芯子的退讓性。退讓性是指芯子在鑄件凝固收縮時能夠適當變形，避免阻礙鑄件收縮而產生裂紋。例如，對於一些細長的芯子，可以采用中空結構或添加退讓性材料來提高退讓性。在製芯後，要對芯子進行烘幹處理，去除水分，提高芯子的強度和穩定性。
澆注過程質量控製
澆注溫度控製：
澆注溫度直接影響銅鑄件的質量。澆注溫度過高，銅液的流動性好，但會增加縮孔、縮鬆等缺陷的產生幾率，同時也會使鑄件的晶粒粗大，影響力學性能；澆注溫度過低，銅液的流動性差，可能會出現澆不足、冷隔等缺陷。對於不同的銅鑄件，澆注溫度要根據鑄件的形狀、尺寸和壁厚等因素來確定。例如，對於薄壁銅鑄件，澆注溫度要相對高一些，以確保銅液能夠充滿型腔；對於厚壁鑄件，澆注溫度可以適當降低，防止產生過多的縮孔。
澆注速度控製：
澆注速度要適中。澆注速度過快，銅液對砂型的衝擊力大，容易造成砂型損壞、衝砂等缺陷，同時也會使銅液卷入氣體，產生氣孔；澆注速度過慢，銅液可能在澆注過程中冷卻凝固，出現澆不足或冷隔現象。可以根據鑄件的大小和複雜程度來調整澆注速度。例如，對於大型、簡單形狀的鑄件，澆注速度可以稍快一些；對於複雜形狀的鑄件，澆注速度要適當放慢，使銅液能夠平穩地充滿型腔。
澆注係統設計：
澆注係統包括澆口、直澆道、橫澆道和內澆道等部分。澆注係統的設計要合理，其作用是引導銅液平穩、均勻地進入型腔。澆口的位置要選擇在有利於銅液流動和排氣的地方，一般位於鑄件的最高處或壁厚較大的部位。直澆道的高度和直徑要根據鑄件的高度和重量來確定，橫澆道和內澆道的尺寸和形狀要能夠控製銅液的流速和流向。例如，采用開放式澆注係統可以使銅液平穩地流入型腔，避免產生飛濺和渦流。
鑄件後處理質量控製
清理工藝控製：
鑄件凝固後，首先要進行清理，去除鑄件表麵的粘砂、澆冒口和芯子等。清理方法有機械清理（如拋丸、噴砂）和化學清理（如堿煮）等。拋丸清理是利用高速旋轉的葉輪將彈丸拋射到鑄件表麵，去除粘砂和氧化皮。在拋丸過程中，要注意彈丸的大小、速度和拋射角度等參數。彈丸過小，清理效果不佳；彈丸過大，可能會損傷鑄件表麵。噴砂清理適用於清理形狀複雜的鑄件，其原理與拋丸類似，但使用的是砂粒作為噴射介質。堿煮清理主要用於去除鑄件內部的芯子和一些難以用機械方法清理的粘砂，要控製堿液的濃度、溫度和煮洗時間，避免鑄件過度腐蝕。
熱處理工藝控製：
根據銅鑄件的性能要求，可能需要進行熱處理。熱處理可以改善鑄件的力學性能、消除內應力等。例如，對於一些銅合金鑄件，進行時效熱處理可以提高其強度和硬度。在熱處理過程中，要嚴格控製加熱溫度、保溫時間和冷卻速度。加熱溫度過高或保溫時間過長，可能會導致鑄件過燒或變形；冷卻速度過快，可能會產生新的內應力。同時，要選擇合適的熱處理設備，確保溫度均勻性和工藝的可重複性。
質量檢測與修補：
對銅鑄件要進行全麵的質量檢測。檢測內容包括外觀檢查（查看是否有氣孔、縮孔、裂紋、砂眼等缺陷）、尺寸精度檢測（使用量具測量鑄件的尺寸是否符合設計要求）、力學性能檢測（如拉伸試驗、硬度測試等）和內部質量檢測（如采用 X 光探傷、超聲波探傷檢查鑄件內部的缺陷）。對於檢測出的小缺陷，可以采用修補的方法進行處理。例如，對於表麵氣孔和砂眼，可以采用補焊、浸滲等方法修複；對於尺寸偏差較小的鑄件，可以通過機械加工進行修正。
