铸造件和烧结件有什么区别？选择正确的金属成形工艺

从根本上说，铸造和烧结之间的区别在于制造过程中金属的状态。铸造涉及将熔融的液态金属倒入模具中以成形零件。相比之下，烧结是通过压缩金属粉末，然后加热使其颗粒结合在一起，而从未达到熔点来形成零件。

铸造和烧结之间的基本选择是尺寸和精度之间的权衡。铸造擅长制造大型、结构复杂的部件，而烧结是生产大量小型、高精度零件且浪费最少的卓越方法。

铸造工艺：从液态到固态

铸造是最古老的制造工艺之一，它依赖于将固体转化为液体，然后以所需形状再凝固为固体的简单原理。

该过程首先将金属或合金熔化成完全液态。然后将这种熔融金属倒入一个腔体或模具中，该腔体或模具反映了最终零件的几何形状。当金属冷却并凝固时，它会呈现出模具的形状。

铸造对于生产非常大或复杂的形状（例如发动机缸体）具有极高的通用性，这些形状无法通过机械加工从实心块中获得。然而，冷却过程可能会引入内部缺陷，如孔隙率和收缩，并且由此产生的表面光洁度和尺寸精度通常需要二次加工。

这种方法适用于大型物品，其中模具的绝对精度次于整体形状和强度。想想泵壳、大型阀门、发动机部件和装饰五金件等应用。

烧结是粉末冶金中的一个关键学科，它通过加热和加压将细小的金属颗粒融合在一起，从而从头开始制造零件。

首先，将精确混合的金属粉末在高压下在模具中压实，形成一个“生坯”零件。这个零件是固体的但很脆弱。然后将其放入受控气氛炉中，加热到低于金属熔点的温度，使颗粒结合并扩散成一个坚固、连贯的整体。

烧结是大批量生产小型、几何复杂零件的理想工艺。它生产的部件具有出色的尺寸精度和表面光洁度，通常无需任何二次加工。这被称为近净形工艺。它还允许创建独特的合金混合物和具有可控孔隙率的零件。

您会在无数需要高精度和高产量的应用中找到烧结零件，例如汽车齿轮、自润滑轴承（在其孔隙中保留油）、发动机链轮和多孔金属过滤器。

在这两种方法之间进行选择需要清楚地了解项目的优先级，从机械性能到生产成本。

完全致密的铸造件，尤其是在热处理后，由于没有固有的孔隙率，通常会比标准烧结件表现出更高的拉伸强度和冲击强度。然而，烧结件通常在零件之间提供远优越的尺寸精度和一致性，而无需昂贵的机械加工。

铸造可以适应非常广泛的标准合金。烧结的优势在于可以创建通过熔化无法制造的复合材料和准合金，例如将金属与陶瓷或石墨结合。它对于处理具有极高熔点的金属（如钨）也至关重要。

铸造对于小批量生产来说是经济的，特别是像砂型铸造这样模具成本低廉的方法。相反，烧结的初始模具成本很高，但由于其高速度、自动化和最小的材料浪费，在大批量生产时变得极其划算。

烧结是一种高度可持续的工艺，材料利用率通常超过95%。铸造会通过浇道、浇口和冒口（用于填充模具）以及后续机械加工过程中去除的材料产生更多废料。

您的最终决定取决于四个关键因素：零件尺寸、产量、所需精度和材料特性。

最终，了解材料的基本状态——液体与粉末——是选择最符合您的工程和业务目标的工艺的关键。