銅合金鑄件主要應用于要求優良的抗蝕性,高的熱導率,良好的表面耐磨性或其他特定性能的場合。通過鑄造可以生產出具有一定形狀而用其他生產方法(如成形或機加工)不易獲得的零件。通常用鑄造法生產的零件比用其他方法生產的更為經濟。
由于純銅難以鑄造,并且容易出現表面裂紋、氣孔和內部孔穴,加入少量合金元素(如鈹、硅、鎳、錫、鋅和鉻)有助于提高銅的鑄造性能;而要改善合金的性能則要加入較大量的合金元素。
鑄造合金也可分為高收縮率合金和低收縮率合金。前者包括錳青銅、鋁青銅、硅青銅及一些白銅。這種合金比低收縮率的紅色黃銅流動性好,更易于澆鑄,而且使用砂型、鑄型、石膏型、壓鑄和離心鑄造等方法均可得到高質量鑄件。在高收縮率合金的情況下,結構設計必須仔細以保障合金定向凝固。避免橫斷面尺寸的急劇變化和出現槽口(采用較大的內圓角)。此外,鑄口冒口的位置也應適當。以上這些設計注意事項可以防止內部收縮和裂紋的產生。紊流澆鑄必須避免以防止形成浮渣進入鑄件。大量使用補縮冒口或發熱劑可以保障有充足的熔融金屬充填鑄模的各個部位。
所有的銅合金均可成功地進行砂型鑄造。如果鑄件數量不多,砂模鑄型可以保障鑄造形狀和尺寸有大的靈活性,是一種經濟的鑄造方法(當鑄件數量超過500100件時,壓模鑄造更為經濟)。鑄型適用于錫青銅、硅青銅、鉛青銅和錳青銅以及黃銅。壓模鑄造適用于黃銅,但采用鑄型鑄造的合金也愈來愈多的采用壓橫鑄造。盡管鑄模可以鑄造重量高達4500kg的大鑄坯,但上述兩種鑄造方法仍受到尺寸限制。黃銅壓模鑄件的質量一般小于0.2kg,很少超過0.9kg,尺寸上的這種限制是由于隨著鑄件尺寸增大,模子壽命減小。
所有的銅合金均可成功地采用離心鑄造法進行鑄造,用此工藝已生產出小至100g大到2200kg的鑄件。
鋁青銅、黃銅、錳青銅、低鎳青銅、硅黃銅和硅青銅由于鉛含量較低,好采用石膏型鑄造。在大多數這些合金中,鉛含量應盡量減少,因為鉛與石膏中的硫酸鈣反應,使鑄件表面變色,增加了清洗和機加工費用。盡管質量小于100g的鋁青銅鑄件中已經用石蠟法鑄造,質量大于150kg的鑄件也已用傳統的石膏模澆鑄,但石膏模鑄造仍然受到尺寸限制。
凝固控制:要連續生產出合格的鑄件就需要了解合金的凝固特性和相對收縮量。不同合金在凝周過程中的實際收縮量差別并不大,但在關鍵部位收縮量的分布狀況則隨凝固溫度范圍和溫度梯度的不同而異。鋁青銅和錳青銅與銅的凝固溫度相近,其范圍都比較窄,分別為40℃和14℃。這兩種合金的大型鑄件可用與鑄鋼相同的傳統方法進行鑄造,但需適當注意澆口和冒口的位置——二者均是為了控制定向凝固和填充主要的中心縮孔。
錫青銅的凝固區較寬。凝固區如此寬的合金在凝固時會形成一個軟化區,導致枝晶間收縮或顯微收縮。由于這種情況下補縮不能正常進行,在受影響的區域就會出現疏松。為了消除這種不良影響,鑄件形狀設計和冒口的位置以及采用冷鑄,都是很重要的。另一個防止枝晶間收縮的方法是嚴格控制澆鑄溫度并保障快速凝固。這些措施限制了鑄件厚度和澆鑄溫度,因而需要一個能保障定向凝固的澆鑄系統。
復雜鑄件很難達到定向凝固。有效和簡便的設備是金屬鑄模。對不規則斷面,金屬鑄模的形狀必須與鑄模斷面的外形相吻合,而不規則斷面便在此鑄模中形成。保溫墊片和冒口圈有時對減緩某些區域的固化速率以維持定向固化起到一定作用。