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金属铸造的起源：如何追溯到七千年前的古文明？
铸造是一种制造过程，其中液态材料通常被倒入一个包含所需形状空腔的模具中，然后使其固化。固化后的部分被称为铸件，并通过弹出或打破模具来完成这一过程。铸造材料通常是金属或各种时效材料，这些材料在将两种或多种组件混合后固化；例子包括环氧树脂、混凝土、石膏和粘土。铸造最常用于制造复杂形状，这些形状用其他方法制作既困难又不经济。大型机械的部件，如机床床身、船舶螺旋桨等，可以方便地铸造成所需的尺寸，而无需通过连接多个小零件来制造。值得注意的是，铸造的历史可以追溯到7000多年前，最古老的铸件是公元前3200年的铜蛙。
历史
自古以来，金属铸造一直被用来制造工具、武器和宗教物品。金属铸造的历史和发展可以追溯到南亚地区（中国、印度、巴基斯坦等）。南亚的传统和宗教在象征雕像和遗物的铸造上依赖甚深。这些物品通常是由掺有铅的铜合金制成。自冶金术开始以来，大多数铸件都是由石头或陶瓷制成的简单一至两片模具制作而成。然而，许多古代文明出现了失蜡铸造的证据。失蜡铸造工艺起源于古代美索不达米亚，已知的最早的失蜡铸造记录出现在巴比伦的斯巴达，文献中明确记录了制作一把钥匙所需的蜡量。
最早的铸件是在开放式石模中制作的。
失蜡铸造有两种方法：直接失蜡法和间接失蜡法。直接成型方法是将蜡材料手工或使用其他工具制造成与铸件相同的蜡模；而间接成型方法则是通过模具来制作蜡模。直接成型方法需要工匠具有较高的技术水平，否则无法保证铸件的质量。然而，手工直接成型的限制在于其效率太低，无法实现大规模生产。在这方面，间接成型就具有优势。工匠通常用石材、木材、粘土或其他塑性材料来制作模型。早期文明发现铅有助于提高熔融铜的流动性，使它们能够铸造更为精致的设计。例如，摩亨佐达罗的舞女是一件铜合金铸造，最可能采用了失蜡技术。失蜡铸造可追溯至公元前4000年或铜石时代。对于此技术的最早研究范例是一个来自印度河流域文明的6000年古护身符。
铸造工艺的演变
印度被视为最早利用铸造方法大规模生产硬币的文明之一。大约在公元前一千年左右，当时使用的硬币是用银制成的，但随着千年的推移，硬币材料逐渐转向铸造的铜合金。新技术的研发使得能够大规模生产新型铜硬币，并引入了可叠加的多片硬币模板模具。多个模具堆叠在一起，放入粘土圆筒中，让熔融金属通过中心注入，填满并在开放空间内固化。这一过程使得可在同一时间内生产出一百枚硬币。
在中东和西非，失蜡技术在其冶金传统中被使用得相当早，而中国则相对晚些时候才采纳这一技术。与印度河流域文明相比，西欧在失蜡技术上的应用被认为是非常有限的。在商代（公元前1600-1040年）的安阳，并未发现失蜡铸造的实物，而是发现了大量（十万件）模具碎片。这导致人们推断在该王朝的首都并未进行失蜡铸造。然而，发现一个大约公元前1300年的用投资铸造制作的面具，表明失蜡技术可能对中国的其他地区有所影响。历史学家对火炮的发展起源进行辩论，但大多数证据指向18和19世纪的土耳其和中亚。
铸造技术的多样性
在金属加工中，金属被加热至液态然后倒入模具中。模具是包含所需形状的空心腔体，并包含能使金属流入模具的进料道和退料道。模具和金属冷却后，金属便会固化。固化的部分（铸件）随后会从模具中取出，随后的操作会去除铸造过程中产生的多余材料。
生铁和铝等金属的铸造工艺随着时间的推演而不断进步，技术的演变推动了工业的发展。
此外，石膏、混凝土和塑料树脂等材料也可以使用一次性废模或多用途的「片状」模具进行铸造。铸造的表面通常是平坦且不透明的，常常使用表面处理技术以增强外观。在铸造过程中，某些化学制成的塑料树脂可与粉状石材混合以赋予颜色，这使得很多时候可以模拟出天然大理石或石灰华的效果。随着技术的提高，铸造工艺不断演变，达到了前所未有的设计精度。
今天的工业中，铸造工艺的模拟使用数值方法计算铸件组件质量，考虑模具填充、固化和冷却，这样便可以事先量化铸件的机械性能和热应力，预测变形情况。这一技术使得在生产开始之前便能准确描述铸件的质量。随着科技的进步，铸造工艺的模拟已经成为铸造技术中最重要的创新之一，并在整个铸造制造过程中节省了时间和成本。
这函盖了金属铸造的历史与技术，从古代的工艺到今日的先进技术演化让我们不禁思考，未来的铸造技术会如何改变我们的生活和工业制造？
