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平遥县金日通机械制造有限公司
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不同类型的铸件和铸造工艺都有哪些?精密铸造方面我们又取得了哪些突破?

2023-11-24

洲际铸造,铸造云


铸造制造是将液化材料(如熔融金属)倒入专门设计的模具型腔中并使其硬化的过程。凝固后,将工件从模具中取出,进行各种精加工处理或用作最终产品。铸造方法通常用于创建复杂的实心和空心形状,铸造产品应用广泛,包括汽车部件、航空航天部件等。

铸造制造是将液化材料(如熔融金属)倒入专门设计的模具型腔中并使其硬化的过程。凝固后,将工件从模具中取出,进行各种精加工处理或用作最终产品。铸造方法通常用于创建复杂的实心和空心形状,铸造产品应用广泛,包括汽车部件、航空航天部件等。

 

 

不同类型的铸件和铸造工艺

尽管铸造是已知最古老的制造技术之一,但铸造技术的现代进步导致了广泛的专业铸造方法。热成型工艺,如压铸、精密铸造、石膏铸造和砂型铸造等,每一种都具有自己独特的制造优势。比较常见铸造工艺的优缺点有助于选择最适合给定生产运行的方法。

砂型铸造

砂型铸造通常依赖于二氧化硅材料,例如合成砂或自然粘结砂。铸砂通常由精细研磨的球形颗粒组成,这些颗粒可以紧密地堆积在一起,形成光滑的成型表面。该铸件旨在通过在工艺的冷却阶段允许适度的柔韧性和收缩来减少撕裂、开裂或其他缺陷的可能性。还可以通过添加粘土来增强沙子,这有助于颗粒更紧密地结合。发动机缸体等汽车产品是通过砂型铸造制造的。

砂型铸造涉及几个步骤,包括制版、成型、熔化和浇注以及清洁。图案是沙子堆积的形式,通常分为两部分。在沙子被压实到足以复制图案后,去除胶块并提取图案。然后,安装任何称为芯盒的附加插件并更换轴。在浇注和凝固金属后,将铸件移除,修剪浇注过程中使用的冒口和浇口,并清除任何粘附的沙子和水垢。

砂型铸造作为铸造工艺的主要优点包括:

生产成本相对低廉,尤其是在小批量生产中。

制造大型部件的能力。

能够铸造黑色金属和有色金属材料。

铸后模具成本低。

尽管有其优点,但砂型铸造产生的精度低于其他方法,并且很难以预定的尺寸和重量规格砂铸件。此外,该工艺倾向于生产表面光洁度相对粗糙的产品。

精密铸造

精密铸造为每个铸件使用一次性蜡模型。将蜡直接注入模具中,去除,然后涂上耐火材料和粘合剂,通常分几个阶段形成厚壳。多个图案组装在公共浇口上。一旦外壳变硬,图案就会倒置并在烤箱中加热以去除蜡。然后将熔融金属倒入剩余的外壳中,在那里硬化成蜡模的形状。将耐火外壳拆开,露出完成的铸件。熔模铸造通常用于制造汽车、发电和航空航天工业的零件,例如涡轮叶片。熔模铸造的一些主要优点和缺点包括:

高精度和精确的尺寸结果。

能够创建具有复杂几何形状的薄壁零件。

铸造黑色金属和有色金属材料的能力。

最终部件的表面光洁度和细节质量相对较高。

虽然熔模铸造精度很高,但通常比其他类似的铸造技术更昂贵,并且通常只有在不能使用砂型或石膏铸件时才具有成本效益。然而,由于精密铸件的表面质量,有时可以通过降低加工和模具成本来补偿费用。

石膏铸造

石膏铸造类似于砂型铸造工艺,使用石膏、强化化合物和水的混合物代替沙子。石膏图案通常涂有抗粘性化合物,以防止其粘在模具上,并且石膏能够填充模具周围的任何缝隙。一旦石膏材料用于铸造零件,它通常会开裂或形成缺陷,需要用新材料替换。石膏铸造的优点包括:

非常光滑的表面光洁度。

能够用薄壁铸造复杂的形状。

与其他工艺(如熔模铸造)相比,以更少的费用形成大型零件的能力。

尺寸精度高于砂型铸造。

该工艺往往比大多数砂型铸造操作更昂贵,并且可能需要经常更换石膏成型材料。当表面光洁度的质量是一个重要要求时,它通常更有效和更具成本效益。其应用一般限于铸造铝基和铜基合金。

压铸(金属铸造工艺)

压铸是一种在高压下成型材料的方法,通常涉及有色金属和合金,如锌、锡、铜和铝。可重复使用的模具涂有润滑剂,以帮助调节模具的温度并协助组件弹出。然后在高压下将熔融金属注入模具中,模具保持连续,直到工件凝固。这种加压插入速度很快,可防止材料的任何部分在铸造前硬化。

该过程完成后,将组件从模具中取出,并去除任何废料。压铸提供的一些主要优点包括:

紧密的尺寸和形状公差。

组件尺寸一致性高,设计均匀。

减少对铸造后加工的需求。

尽管有其优点,但压铸作为一种金属铸造工艺,其工具成本相对较高,使其在大批量产品运行中更具成本效益。确保压铸部件的机械性能也可能很困难,这意味着这些产品通常不能用作结构部件。由于模具通常是两件式的,因此压铸仅限于可以在不破坏模具的情况下从模具中取出的产品,就像在其他铸造工艺中所做的那样。

离心铸造

离心铸造用于依靠旋压模具中产生的重力生产长圆柱形零件,例如铸铁管。引入模具的熔融金属被甩到模具的内表面,产生可以无空隙的铸件。该方法最初是使用水冷模具作为de Lavaud工艺发明的,适用于对称的零件,如土壤管和大型枪管,其优点是使用最少数量的冒口生产零件。对于不能绕自身轴旋转的不对称零件,离心铸造的一种变体(称为压力铸造)围绕一个公共浇口排列多个零件,并围绕该轴旋转模具。类似的想法也适用于非常大的齿圈等的铸造。根据铸造的材料,可以使用金属或砂型。

永久模具铸造

永久模具铸造与压铸和离心铸造有相似之处,特别是使用可重复使用的模具。这些可以由钢、石墨等制成,通常用于铸造铅、锌、铝镁合金、某些青铜和铸铁等材料。这是一种低压浇注过程,通常在转盘上使用多个模具手工完成。当模具在各个工位中旋转时,它们会依次涂覆、封闭、填充、打开和清空。其中一种方法称为搪塑铸造,其中模具被填充但在金属完全硬化之前清空。熔融金属从铸件中倾倒,以产生空心的铸造外壳。类似的想法也被用于空心巧克力产品的成型,如复活节兔子。使用金属模具可以更快地通过模具进行热传递,使外壳变硬,而芯子保持液态。

铸造强则装备强

装备强则铸造盛

铸造方法多种多样,今天小编带大家了解一下我国在精密铸造上所取得的突破。

中国精密铸造行业起步于20世纪50年代,在中国制造业高速发展及国际化过程中,中国精密铸造行业逐步形成了完整、系统化的产业。由于近30年航空、军工、汽车、电力等行业需求的高速增长,从而带动了精密铸造行业的整体发展,尤其以下几项核心铸造技术的攻克,更是填补了相关领域方面铸造技术上的空白。

 

 

1、首次研制:国内最大、最复杂的高温合金精密铸造机匣铸件

发动机是飞机最核心的部分,称之为飞机的“心脏”,高温合金整体机匣则被称为“心脏中的心脏”。

在国内尚无各种研制技术可借鉴、国外对此技术工艺严密封锁的情况下,中航工业贵州安吉精铸公司攻克了CJ1000商用大涵道比发动机用高温合金整体机匣铸造难关,首次研制出了国内最大、最复杂的高温合金精密铸造机匣铸件,攀上了当今国内高温合金精密铸造的技术高峰,填补了国内在大型客机发动机用高温合金整体机匣铸造技术上的空白。

2、首次攻克:国内首台F级50兆瓦重型燃气轮机高温透平叶片

中国科研团队成功攻克重型燃机核心部件——高温透平叶片的铸造技术,打破国外长期技术垄断,成为全世界第五个具备重型燃气轮机制造能力的国家。

国内首台F级50兆瓦重型燃气轮机高温透平叶片通过采用精密铸造技术,将高温透平叶片设计成空心结构,当叶片高速旋转时,空气进入叶片内部可以形成对流冷却,从而保障了这些高温叶片可以在1327摄氏度的高温下正常工作。

今天,中国已经具备了从制芯到浇铸成型的一整套技术,具备重型燃气轮机的自主研发能力。

3、首次研发:航空发动机耐高温单晶空心叶片

成都航宇超合金技术有限公司攻克了困扰我国航空工业数十年的高温合金真空冶炼和单晶空心叶片铸造难关,打破了国外的技术垄断。

这款单晶叶片在高温拉伸性能、高温持久性能、宏观金相、显微组织等方面的测试结果均符合欧美标准,产品的一次合格率已经达到国际航空工业领先水准。这也标志着成都航宇成为国内首家单晶叶片成品率达到量产水准的企业。

4、首款自产:高牌号复杂发动机气缸盖

YCK13N重型燃气发动机作为玉柴国六新品中的高端拳头产品,应用的是目前国内技术水平最高的蠕铁RuT450牌号的气缸盖。该牌号材质要求铸件本体抗拉强度达到450MPa以上,强度极高,结构异常复杂,保证气缸盖铸造质量成为了产品稳产增产的主要瓶颈。

玉柴由铸造、工艺、研发等领域专家联合组成的技术团队,通过在铸造仿真模拟、浇注系统设计、排气系统设计、熔炼处理技术等方面深入研究和反复实践验证,首款自产蠕铁RuT450材质国六天然气发动机YCK13N气缸盖铸造技术取得重大突破,铸件综合废品率达到国内先进水平。这标志着玉柴成为了国内行业唯一掌握稳定批量生产高牌号复杂发动机气缸盖铸造核心控制技术的厂家。

一次次技术的攻克,一件件精密铸件的成功研制,都推动着精密铸造产业的不断发展,助力中国铸造向铸造强国迈进。

来源:贤集网

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