鑄造即是將熔融金屬注入按所需工件形狀制成的鑄型內(nèi)。在有些情況下，鑄型還帶有一個型芯，型芯將決定鑄件內(nèi)腔的尺寸。鑄造作業(yè)包括：制作模型、制作并組裝鑄型、熔化和精煉金屬、將金屬澆入鑄型，最后，再清除成品鑄件上的附砂和多余金屬。幾千年來，鑄造技術(shù)的基本原理改變甚微，但近代鑄造工藝曾經(jīng)歷了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化，鑄造過程已日益機(jī)械化和自動化，木模已逐漸被金屬模和塑料模所代替。為滿足型芯和鑄型制作的許多新工藝的需要，已研制出一些新材料，并使用種類廣泛的合金來補(bǔ)充黑色金屬鑄件的生產(chǎn)。
??????? 鑄造金屬和材料 傳統(tǒng)的鑄造金屬有：鐵、鋼、黃銅和青銅。近年來的發(fā)展使這個范圍大為擴(kuò)展?，F(xiàn)在的鑄造金屬和合金可包括：鋁、鈦、鉻、鎳、鎂，以及甚至有毒的金屬，如鈹、鎘和釷。以往，鑄型是用粘土粘結(jié)的硅砂制成。而型芯則傳統(tǒng)地采用由植物油或天然糖粘結(jié)的硅砂制成，經(jīng)過烘烤獲得必要的硬化?，F(xiàn)代鑄造的先進(jìn)技術(shù)，使制作鑄型和型芯的新工藝也有了很大的發(fā)展。
??????? 鑄造過程根據(jù)設(shè)計圖紙制作與成品鑄件外形一致的模型。同樣，根據(jù)圖紙制成型芯盒，用以制作決定成品鑄件內(nèi)部形狀的合適型芯。砂型鑄造仍然是應(yīng)用最廣的方法，但有大量的其他鑄造技術(shù)可供鑄造工作者采用。這些技術(shù)包括：使用鐵質(zhì)或鋼質(zhì)鑄型的金屬型鑄造;壓力鑄造--將通常為輕合金的熔融金屬在70~7000千克力/厘米2的壓力下注入一金屬鑄型內(nèi);熔模鑄造，為每個特制的鑄件作一個蠟?zāi)?，蠟?zāi)Ｍ獠客恳阅突鸩牧?，形成一個可將金屬注入其內(nèi)的鑄型。
??????? 金屬或合金在熔爐內(nèi)熔化和制備，熔爐可以是沖天爐、轉(zhuǎn)爐、反射爐、坩鍋爐、電弧爐、感應(yīng)電爐等。為檢驗熔融金屬的質(zhì)量而進(jìn)行冶金或化學(xué)分析后，將熔融金屬通過澆包注入或直接注入裝攏的鑄造中。待金屬冷卻后，拆除鑄型，如有型芯，還需清除型芯(脫膜或落砂)，再對鑄件進(jìn)行清理和修理(切除澆口，進(jìn)行噴丸或水力清砂，以及其他打磨方法)。某些鑄件需要進(jìn)行焊接、熱處理和油漆后，才能符合客戶的技術(shù)要求。
??????? 危害及其防護(hù)
??????? 不論鑄造廠采用何種鑄造工藝，有些危險仍為大多數(shù)鑄造廠所共有。高溫金屬所造成的危險即為其中一例。此外，某一特鑄定造工藝會有特殊的危險，如鎂的燃燒會造成眩目的危險，這在其他金屬鑄造業(yè)中不會遇到。本條目的重點(diǎn)將放在鑄鐵廠方面，因為鑄鐵廠的危害可代表大多數(shù)典型鑄造行業(yè)的危害。為簡便起見，假定鑄鐵廠由下列六個部門組成：①熔鐵和澆注;②造型;③型芯制作;④落砂;⑤鑄件清理;⑥其他。在許多鑄造廠中，這些工序中幾乎任何一道工序都可以在同一車間內(nèi)同時地或依次地進(jìn)行。圖1所示為鑄鐵廠作業(yè)的一般程序。
??????? 熔鐵和澆注 在鑄鐵業(yè)中，金屬的熔煉在很大程度上仍依靠沖天爐，沖天爐實(shí)質(zhì)上是一座高而垂直的熔爐，從爐頂加入焦炭、生鐵、石灰石和廢鋼鐵。在沖天爐工作過程中，所有這些材料被連續(xù)進(jìn)入爐內(nèi)，故應(yīng)就近堆放，一般放在加料機(jī)鄰近的料斗內(nèi)，材料堆放整齊以及對其進(jìn)行有效管理，可減少由于重物滑動而造成傷害的危險。為將廢金屬粉碎到可用的尺寸大小，便于裝入沖天爐或裝滿加料斗，為了防止鐵塊飛出傷人，必須制訂嚴(yán)格的操作規(guī)程，起重機(jī)駕駛室應(yīng)加以良好防護(hù)，操作人員要經(jīng)過訓(xùn)練。
??????? 原料搬運(yùn)工應(yīng)穿戴防護(hù)靴和皮手套。加料稍不注意，會使料斗裝盛過滿，造成溢落的危險。如果加料過程噪聲太大，則可在翻斗和斜斗上安裝橡皮阻尼襯來降低金屬撞擊發(fā)出的噪聲。加料平臺必須高出地面，其表面必須平坦、防滑，平臺和任何地面凹坑處周圍必須圍以堅固的欄桿，不然。會造成危險。
??????? 沖天爐由于其本身的特點(diǎn)，會產(chǎn)生大量的一氧化碳，一氧化碳會從加料門逸出并被局部的渦流吹回。一氧化碳既無色、又無味，如達(dá)到足夠高的濃度，會迅速產(chǎn)生毒害作用。因此，應(yīng)對加料臺或周圍走道上工作的人員進(jìn)行良好的訓(xùn)練，使他們識別一氧化碳中毒的危險性。應(yīng)備有呼吸器和復(fù)蘇器，并使之處于隨時可用的狀態(tài)，操作人員應(yīng)學(xué)會使用這些設(shè)備用品。應(yīng)為進(jìn)行緊急任務(wù)建立和貫徹兩人工作制成監(jiān)護(hù)制度。
??????? 沖天爐一般是成對設(shè)置，輪流使用，一臺在使用時，就對另一臺進(jìn)行檢修。由于耐火材料爐襯必須經(jīng)常修補(bǔ)和更換，在檢修中必然涉及工人在沖天爐內(nèi)進(jìn)行工作的問題，這時應(yīng)采取措施，防止從加料口向爐內(nèi)加料。維修人員應(yīng)戴安全帽，以防被落物砸傷，如果進(jìn)行高空作業(yè)，還應(yīng)使用安全帶。
??????? 沖天爐前的出鐵工，即將鐵水從沖天爐爐膛注入澆包的工人，必須遵守嚴(yán)格的個體防護(hù)條例。護(hù)目鏡和防護(hù)服是必不可少的防護(hù)用品。護(hù)目鏡應(yīng)能耐高速撞擊和鐵水飛濺，特別需要注意的是防止剩余的熔渣(通過石灰石添加物去除熔融金屬中的無用雜質(zhì))和鐵水與水接觸，因為這會引起爆炸。出鐵工和工長的責(zé)任是確保任何與沖天爐操作無關(guān)的人員離開危險區(qū)，即離開沖天爐出鐵槽周圍半徑為4米左右的區(qū)域。根據(jù)1953年英國鋼鐵鑄造廠規(guī)則，對未經(jīng)許可不得入內(nèi)的區(qū)域的劃定是一項法定的要求。
??????? 當(dāng)沖天爐工作結(jié)束后，將爐底打開，以便在工人進(jìn)行例行的耐火材料維修工作之前，清除殘留在爐殼內(nèi)的無用爐渣和其他物質(zhì)。打開沖天爐底是一項技術(shù)性強(qiáng)、危險性大的工作，并需有受過訓(xùn)練的人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)。爐內(nèi)廢料必須清落在用耐火材料或干砂鋪成的地面上。若發(fā)生問題，如沖天爐底卡住，必須十分仔細(xì)地處理，提防工人被紅熱金屬和爐渣灼傷的危險。
??????? 在白熾金屬暴露可見之處，由于紅外和紫外輻射，工人眼睛有可能受傷害，長期暴露于該輻射中會引起白內(nèi)障。
??????? 鑄造廠的金屬熔化和澆注工段是最應(yīng)重視防護(hù)工作的工序，應(yīng)采取各種措施確保提供護(hù)目用品、圍裙、腿套或鞋罩、以及長統(tǒng)靴，并應(yīng)對這些用品的使用進(jìn)行充分指導(dǎo)，堅持強(qiáng)制使用，這樣的措施多多益善。對涉及處理熔融金屬的部門，鼓勵高標(biāo)準(zhǔn)的良好環(huán)境整理是最有成果的安全措施。
??????? 金屬注入鑄型后，鑄型和型芯內(nèi)的煤粉、水和化學(xué)粘合劑被蒸發(fā)或分解，形成一定數(shù)量的可見煙氣。若砂箱密封不嚴(yán)、壓重不夠，澆注時會造成鐵水外溢。用起重機(jī)懸吊大澆包時，應(yīng)使用可靠的澆包控制裝置，以確保操作人員松手時，金屬不致傾出。
??????? 造型 鑄鐵工業(yè)的造型工序總是使用砂和其他一些摻和物。幾個世紀(jì)以來，砂一直是鑄鐵工藝中的一個部分，其危害已有詳盡的記載。但是，最近開發(fā)的一些摻和物，品種多，性質(zhì)各異，對它們在應(yīng)用中涉及的危險還很少作過深入的研究。這些摻和物一般是作為粘結(jié)劑用來增加砂的強(qiáng)度。傳統(tǒng)的濕砂型是用天然砂或硅砂和煤粉制成，所用的砂粒和其他摻和物顆粒的大小和形狀構(gòu)成不同的強(qiáng)度和砂型特性，因而，對某一件鑄件決定用何種型砂十分重要。除了用粘土作為粘結(jié)物外，有三種通用的造型方法：熱固法、冷自硬法、氣體硬化法。
??????? 鑄鐵業(yè)中，熱固法工藝用于殼型造型和制芯。這種工藝是將通常用煤氣加熱至450℃左右的金屬模板鉗送至一料斗或傾卸箱處，斗箱內(nèi)裝有由酚醛熱固樹脂配成的型砂。將斗或箱傾倒，使混有樹脂的型砂灑落在倒置的模板上，保持約30秒鐘，使其粘結(jié)。再經(jīng)過進(jìn)一步短暫的固化，使變成堅硬的薄殼，能被內(nèi)裝的頂桿推離模板。也可將型砂吹入芯盒內(nèi)制作型殼。顯然，酚醛樹脂和熱的模板接觸時，會產(chǎn)生熱分解產(chǎn)物，工人有暴露在這種產(chǎn)物中的危險，也有可能在凝固和硬化過程中蒸發(fā)出具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物。避免酚或酚醛樹脂與皮膚或眼睛接觸至關(guān)重要，因為它們具有刺激性和過敏性，足以引起皮炎，多用熱水洗滌有助于減輕這一病患。任何樹脂一旦被攝入體內(nèi)，應(yīng)立即就醫(yī)。
??????? 在冷硬法這一類造型工藝中，目前有多種常用的硬化系統(tǒng)，包括：酸性催化的呋喃類化合物和酚類化合物、醇酸樹脂和酚異氰酸酯;發(fā)斯庫特快速冷硬;自凝硅酸鹽，依諾賽特?zé)o機(jī)不烘粘結(jié)劑;水泥砂和流態(tài)砂。所有這些系統(tǒng)的共同點(diǎn)是都不需要依靠外部加熱來促使其凝固。用作粘結(jié)劑的異氰酸鹽一般是以亞甲雙苯基異氰酸酯為基料，一旦被吸入，就會產(chǎn)生呼吸系統(tǒng)刺激劑和過敏劑的作用，引起氣喘病癥。[為此，多數(shù)國家都將此列為嚴(yán)格立法的項目。]在使用和處理這種化合物時，涂敷護(hù)膚膏及戴護(hù)目鏡是行之有效的措施。在處理含樹脂的型砂時，特別當(dāng)型砂處于熱態(tài)時，建議采用局部排風(fēng)裝置。應(yīng)將異氰酸酯謹(jǐn)慎地存放在密封容器中，并置于溫度為10~30℃的干燥處。任何用空的容器應(yīng)注滿5%碳酸鈉溶液，浸泡24小時，使容器中殘存的任何化學(xué)藥品得到中和。使用酚醛樹脂和醇酸樹脂油的樹脂造型工藝中，應(yīng)嚴(yán)格貫徹最普通的保管工作原則，但在處理作為凝固劑的催化劑時，應(yīng)極其小心謹(jǐn)慎。作為酚醛和油性異氰酸酯樹脂的催化劑，應(yīng)極其小心謹(jǐn)慎。作為酚醛和油性異氰酸酯樹脂的催化劑，通常是以吡喧化合物的芳香胺為基本部分。這種吡喧化合物是一種帶刺鼻味的液體，它們能強(qiáng)烈刺激皮膚，造成腎和肝的損害，還會影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)。在市場上，這些化合物或是以單獨(dú)的添加劑(三組分粘結(jié)劑)形式、或是以和油料摻和的形式供應(yīng)。在拌和、造型、澆注，以及落砂各階段中，都應(yīng)保持良好的局部排氣通風(fēng)。在其他一些不需烘烤的工序中，使用的催化劑也是有毒的磷酸或各種磺酸，故在運(yùn)輸和使用過程中應(yīng)采取防護(hù)措施，以免發(fā)生事故。
??????? 最后一類造型工藝是氣體硬化，主要有：CO2水玻璃法和氣霧冷芯盒法，或稱阿西蘭特法工藝。CO2水玻璃工藝從50年代就開始使用，并據(jù)此發(fā)展了多種工藝，這一工藝一般用于生產(chǎn)大、中型鑄型和型芯(見下節(jié))。其所用的硅酸鈉粘結(jié)劑是由氧化鈉和二氧化硅反應(yīng)而生成的一系列化學(xué)品。這種粘結(jié)劑通常添加諸如糖蜜之類 的物質(zhì)作為分解劑來加以改進(jìn)。硅酸鈉是一種堿性物質(zhì)，如果和皮膚、眼睛接觸，或攝入人體，都會造成傷害。最好能在處理大量硅酸鈉區(qū)域附近提供應(yīng)急淋浴設(shè)施，并要保持涂搽護(hù)膚膏。凡使用硅酸鹽的鑄造區(qū)，應(yīng)配備取用方便的洗眼瓶，常使可能發(fā)生的嚴(yán)重事故化險為夷。供應(yīng)的二氧化碳可以是固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)，若以氣瓶或壓力桶的形式供應(yīng)，則在保管上應(yīng)采取許多安全措施，如氣瓶的貯存、閥門的維修、氣瓶的搬運(yùn)等，同時對氣體本身的危害也必須加以防護(hù)。
??????? 不管采用何種形式的造型工藝，凡使用型砂的場合，就可能有吸入粉塵的危險。但是在造型工序，通常使用濕砂或與液態(tài)樹脂拌合的砂子，所以不太可能成為可吸入粉塵的主要塵源。為了使鑄模易于從鑄型中取出。有時加入脫模劑。最常用的脫模材料是滑石粉。這些易被吸入的滑石粉粉塵有引起滑石肺--一種塵肺的危險。在手工造型中，脫模劑的應(yīng)用更為廣泛，而在大型的、自動化程度較高的造型工藝中，則很少見。
??????? 為了使鑄件表面光潔，常在鑄型表面噴涂化學(xué)品，它們?nèi)芙饣驊腋≡诋惐贾?，然后把異丙醇燃盡，使在鑄型上留下一層化合物，這種化合物通常是一種石墨。這一作業(yè)有直接發(fā)生火災(zāi)的危險，所有與噴涂作業(yè)有關(guān)的工作人員均應(yīng)配備阻燃防護(hù)服和手套，因為有機(jī)溶劑也會引起皮炎。噴涂作業(yè)應(yīng)在裝有通風(fēng)的小室內(nèi)進(jìn)行，以防止有機(jī)物質(zhì)的蒸氣逸散至工作場所。應(yīng)遵守嚴(yán)格的規(guī)程，確保異丙醇的安全貯存和使用。即時要用的異丙醇應(yīng)灌入小容器內(nèi)，而將較大容器放在遠(yuǎn)離燃化作業(yè)的地方。鑄鐵車間的這部分地區(qū)附近，應(yīng)嚴(yán)禁吸煙。
??????? 鑄型制作過程中，需要搬動大而笨重的物件，鑄型本身就很重，砂箱也一樣。這些重物往往要用人力進(jìn)行提升、搬運(yùn)和堆放，搬運(yùn)工人應(yīng)意識到提起重物會使背部受到極大負(fù)擔(dān)，因此必須注意，不應(yīng)搬動超過安全限度的重物。
??????? 型芯制作 型芯制成后，將嵌入鑄型內(nèi)，用以決定空心鑄件的內(nèi)部形狀。型芯必須有足夠的強(qiáng)度，經(jīng)得起澆注，但同時又不應(yīng)過于結(jié)實(shí)，以致在脫模時不易從鑄件內(nèi)清除，傳統(tǒng)的型芯混合料包括砂和諸如亞麻仁油、糖蜜或糊精之類的粘合劑，以獲得足夠的強(qiáng)度。混合料在烘箱內(nèi)烘干，制成型芯。雖然型芯最初干硬而結(jié)實(shí)，但遇到溶融金屬時會變脆而后松散，以致在落砂時易于清除。在用烘爐烘干型芯的場所，會受到有毒煙氣毒害的危險，所以應(yīng)在型芯烘爐上方裝設(shè)合適的、維護(hù)良好的排煙系統(tǒng)。在正常情況下，烘爐內(nèi)的對流足以能保證煙氣的充分排除，成品型芯從烘爐中取出放在架上冷卻時，會冒出少量煙氣，但危害性較小。然而，在某些情況下，煙氣中的少量丙烯醛，可能造成相當(dāng)大的危險。型芯可以涂以“上光涂層”來提高鑄件表面的光潔度，對此需要采取與鑄型相同的預(yù)防措施。