金屬鑄造的原理是什麼？一次搞懂鑄造工藝與製程

金屬鑄造是工業製造中歷史悠久且不可或缺的一項基礎技術，廣泛應用於汽車、航太、機械設備、建築材料、家電與藝術品等領域。

那麼，金屬鑄造的原理究竟是什麼？為什麼它至今仍是零件加工的重要方式？本篇文章將為你深入解析！

金屬鑄造的基本原理是什麼？
所謂金屬鑄造，就是將金屬材料加熱至熔融狀態，然後倒入預先設計好的模具中，待其冷卻凝固後，脫模成為所需形狀的工件。
簡單來說，金屬鑄造的核心流程是：「熔化 → 澆注 → 冷卻 → 脫模 → 精修」。

這項技術最大的優勢是：
1.可製作形狀複雜、尺寸大的零件
2.材料利用率高，減少加工損耗
3.可根據用途選擇不同金屬（如鋁、銅、鋼、鎂等）

常見的金屬鑄造種類與其原理差異
鑄造方法 / 原理說明 / 應用範例
砂模鑄造 / 將模具埋入砂中，利用砂型成形後進行澆注 / 大型機械零件、引擎缸體
壓力鑄造 / 利用高壓將金屬液體壓入金屬模具，冷卻後快速成型 / 鋁合金輪框、手機外殼
精密鑄造 / 又稱失蠟鑄造，使用蠟模製作陶殼，適合高精度零件 / 渦輪葉片、醫療器材
連續鑄造 / 將金屬持續澆注至冷卻模具中，製造長條狀金屬產品 / 鋼條、銅棒、鋁板
離心鑄造 / 利用旋轉產生的離心力，使金屬液平均分佈於模具中 / 管狀物件如管件、齒輪套

金屬鑄造的關鍵步驟說明
模具設計與製作：依據產品設計製作模型，模具可為砂模、金屬模或陶殼等。
金屬熔煉：將金屬原料加熱至熔點以上，達到適當流動性。
澆注成型：將熔融金屬倒入模具內，填滿空腔。
冷卻凝固：等待金屬完全冷卻並硬化成型。
脫模與去毛邊：取出鑄件並去除澆道、毛邊等多餘部分。
後加工處理：進行研磨、熱處理、表面處理等以提升品質。

金屬鑄造原理中影響品質的因素有哪些？

了解金屬鑄造的原理後，我們還要知道有哪些因素會影響產品品質：
澆注溫度與速度：過快會導致氣孔，過慢則會冷卻不均。
模具設計：澆道設計不良容易產生缺陷。
冷卻速率控制：冷卻過慢會造成粗晶粒，影響機械性質。
合金配比與純度：金屬中的雜質會降低鑄件強度與耐腐蝕性。

金屬鑄造的優點與挑戰

優點：
適合大量生產，單件成本低
可鑄造難以加工的複雜形狀
適用範圍廣，幾乎所有金屬都可鑄造

挑戰：
精度與表面品質可能不如 CNC 加工
模具初期成本高
有鑄造氣孔、縮孔等缺陷風險

結語：金屬鑄造是工藝與科學的結合
總結來說，金屬鑄造的原理在於利用金屬液態流動性，在模具中完成成形與凝固的過程。
透過不同的鑄造方法與加工技術，能夠製作出各種規格、精度與用途的金屬零件。
無論你是工程人員、設計師或製造業者，了解鑄造原理都有助於選擇最適合的生產方式，提升產品效能與生產效率。

資料來源：https://web.3dg.tw/pages/what-is-casting/

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