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精密铸造

鏃ユ湡;2019-09-08  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

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  精密铸造,指的是获得精准尺寸铸件工艺的总称。相对于传统砂型铸造工艺,精密铸造获的铸件尺寸更加精准,表面光洁度更好。它包括:熔模铸造陶瓷型铸造金属型铸造、压力铸造、消失模铸造。

  精密铸造又叫失蜡铸造,它的产品精密、复杂、接近于零件最后形状,可不加工或很少加工就直接使用,是一种近净形成形的先进工艺。

  其中较为常用的是熔模铸造,也称失蜡铸造:选用适宜的熔模材料(如石蜡)制造熔模;在熔模上重复沾耐火涂料与撒耐火砂工序,硬化型壳及干燥;再将内部的熔模溶化掉,获得型腔;焙烧型壳以获得足够的强度,及烧掉残余的熔模材料,;浇注所需要的金属材料;凝固冷却,脱壳后清砂,从而获得高精度的成品。根据产品需要或进行热处理与冷加工和表面处理。

  压蜡(射蜡制蜡模)---修蜡----蜡检----组树(腊模组树)---制壳(先沾浆、淋沙、再沾浆、最后模

  壳风干)---脱蜡(蒸汽脱蜡)-------模壳焙烧--化性分析--浇注(在模壳内浇注钢水)----震动脱壳---

  铸件与浇棒切割分离----磨浇口---初检(毛胚检)---抛丸清理-----机加工-----抛光---成品检---入库

  铸造生产流程大体就是这样总的来说可以分为压蜡、制壳、浇注、后处理、检验

  精密铸造又叫失蜡铸造,它的产品精密、复杂、接近于零件最后形状,可不加工或很少加工就直接使用,故熔模铸造是一种近净形成形的先进工艺。

  我国古代:王子午鼎、铜禁、铜狮等等,都是熔模铸造的杰作。自20世纪40年代熔模铸造用于工业生产后,半个世纪中一直以较快的速度发展着。特别是欧美国家发展迅速。熔模铸造用于航空、兵器部门外,几乎应用于所有工业部门,特别是电子、石油、化工、能源、交通运输、轻工、纺织、制药、医疗器械、泵和阀等部门。近几年我国发展也迅速。

  熔模技术发展使熔模铸造不仅能生产小型铸件,而且能生产较大的铸件,最大的熔模铸件的轮廓尺寸已近2m,而最小壁厚却不到2mm.同时熔模铸件也更趋精密,除线形公差外,零件也能达到较高的几何公差.熔模铸件的表面粗糙度也越来越小,可达到Ra0.4μm。

  用陶瓷浆料制成铸型生产铸件的铸造方法。陶瓷浆料由硅酸乙酯水解液和质地较纯、热稳定性较高的细耐火砂如电熔石英、锆英石、刚玉等混合而成。为使陶瓷浆料在短时间内结胶,常加入氢氧化钙或氧化镁作为催化剂。由于使用的耐火材料成分及其外观都与陶瓷相似,故称为陶瓷型。陶瓷型铸造是在普通砂型铸造基础上发展起来的一种新工艺。陶瓷型有两种类型:①陶瓷型全由陶瓷浆料浇灌而成。其制作过程是先将模样固定于型板上,外套砂箱,再将调好的陶瓷浆料倒入砂箱,待结胶硬化后起模,经高温焙烧即成为铸型。②采用衬套,在衬套和模样之间的空隙浇灌陶瓷浆料制造铸型。衬套可用砂型,也可用金属型。用衬套浇灌陶瓷壳层可以节省大量陶瓷浆料,在生产中应用较多。陶瓷型铸件表面粗糙度可达

  a10~1.25微米,尺寸精度高达3~5级,能达到少无切削加工的目的。陶瓷型铸造生产周期短,金属利用率高。最大铸件可达十几吨,主要用于铸造大型厚壁精密铸件和铸造单件小批量的冲模锻模、塑料模、金属模压铸模、玻璃模等各种模具。陶瓷型铸造模具的使用寿命可与用机械加工方法制成的模具相媲美,而制造成本则比用机械加工方法制成的模具低。

  在全部铸件产量中,60~70%的铸件是用砂型生产的,而且其中70%左右是用粘土砂型生产的。主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以像汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型砂工艺生产的。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤,而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。

  一般来讲,对于中、大型铸件,铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产,可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件,但成本较高。

  当然,砂型铸造生产的铸件精度、表面光洁度、材质的密度和金相组织、机械性能等方面往往较差,所以当铸件的这些性能要求更高时,应该采用其它铸造方法,例如熔模(失蜡)铸造、压铸、低压铸造等等。

  例如砂型铸造,大量生产的工厂应创造条件采用技术先进的造型、造芯方法。老式的震击式或震压式造型机生产线生产率不够高,工人劳动强度大,噪声大,不适应大量生产的要求,应逐步加以改造。对于小型铸件,可以采用水平分型或垂直分型的无箱高压造型机生产线、实型造型生产效率又高,占地面积也少;对于中件可选用各种有箱高压造型机生产线、气冲造型线,以适应快速、高精度造型生产线的要求,造芯方法可选用:冷芯盒、热芯盒、壳芯等高效制芯方法。

  单件小批生产的重型铸件,手工造型仍是重要的方法,手工造型能适应各种复杂的要求比较灵活,不要求很多工艺装备。可以应用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、树脂自硬砂型及水泥砂型等;对于单件生产的重型铸件,采用地坑造型法成本低,投产快。批量生产或长期生产的定型产品采用多箱造型、劈箱造型法比较适宜,虽然模具、砂箱等开始投资高,但可从节约造型工时、提高产品质量方面得到补偿。

  低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法,因设备和模具的价格昂贵,所以只适合批量生产。

  例如同样是生产大型机床床身等铸件,一般采用组芯造型法,不制作模样和砂箱,在地坑中组芯;而另外的工厂则采用砂箱造型法,制作模样。不同的企业生产条件(包括设备、场地、员工素质等)、生产习惯、所积累的经验各不一样,应该根据这些条件考虑适合做什么产品和不适合(或不能)做什么产品。

  各种铸造方法所获得的铸件精度不同,初投资和生产率也不一致,最终的经济效益也有差异。因此,要做到多、快、好、省,就应当兼顾到各个方面。应对所选用的铸造方法进行初步的成本估算,以确定经济效益高又能保证铸件要求的铸造方法。

  虽然我国的铸造产业发展处在一个比较困难的时期,但是,从长远的角度来看,我国的精密铸造产业发展还是有一定的希望,市场需求已经慢慢的开始回暖,而且加上我国铸造产业发展拥有的雄厚实力,相信我国的铸造产业产业一定会取得喜人的成绩。

  专家表示,要从根本上提高铸造技术水平就必须做到以下四点:第一,发展模拟技术,提高预测的准确性,加强工艺控制,提高成品率。规律性的问题掌握得还不是很好,从而影响批量生产中的成品率。第二,产学研结合。企业的自主创新除了创新意识的增强和研发能力的提升外,还需要重视和加强以精密铸造企业为主体的“产、学、研”相结合。第三,重视材料研发。材料是工业的基础,当前还有很多工作要做。在航空航天领域,合金材料尤其是高温合金等一些新型材料的研究、熔炼技术还有待改进,与国外差距还较大。第四,注重装备技术的提升。工艺上主要还是设备的问题,很多关键设备,如一些定向凝固设备主要还是依靠进口,因此精密铸造设备的研发仍是重点。

  我国铸造产业在技术、质量及价格上,相对于东南亚及中东等国家,都占有很大的优势,出口前景非常喜人。而外资企业进入我国,其铸造的返销及出口也将成为我国铸造出口的重要组成部分。由于我国铸造生产成本大大低于国外,而随着铸造技术的逐渐完善和质量的提高,不仅可以减少铸造的进口,而且有可能逐步开拓出口?场,向国外出口更多的铸造产品。“十二五”期间,铸造进口在短期内将继续保持持续增长的势头,铸造出口将会有很大的发展。

  据悉,经济全球化浪潮中,产业发展过程的国际分工正在逐渐形成,基于成本的压力,外商大量的在我国采购铸造件,甚至还在我国设立精密铸造生产基地,可以预见,未来一段时间内,我国仍会承担着国际有色金属铸件及制品的生产制造任务。另一方面,由于铸造同仁的不懈努力,我国铸造模具制作水平和能力业有了很大的提高,铸造质量与先进工业国家差距逐步缩小,价格低廉促使国外采购量剧增,巨大的海外铸造市场的需求对我国铸造产业的兴旺起着很大的推动作用。

  精密铸造是世界铸造行业的领头羊,作为铸造行业在高新领域的代表,精密铸造必须要发挥它的模范作用和带头作用,但是精密铸造要发挥这两大作用的前提是强大自身,因此我国的精密铸造应该被优先的发展起来,发展需要既定的方针和发展的目标,精密铸造行业的发展目标是以下几个方面:

  第一,完成在增长方式上由劳动、资源密集型向技术资本密集型的转变,由粗放污染型向绿色集约型转变,产品的质量、品种、数量与世界先进水平相当,优质材料的比重迅速增加,整个精密铸件厂的生产效率、经济效益成倍增长;环境污染得到有效治理,初步建起与环境协调一致的中国铸造材料产业系统。

  第二,形成一些结构合理、整体水平高的产学研结合的研发和教育培训基地,能不断向企业输送专业人才,不断开发出高质量、高档次铸造材料新品种,满足对铸造材料日益增长的需要,同时逐步加大技术出口的力度。

  第三,要完成产业结构调整,淘汰一批技术水平低,产品质量差,污染严重,经济效益不好的小型精密铸件厂,形成相对集中的“小型巨人”和“明星企业”,实现“专业化、规模化”生产。特别是要涌现一、两个可与世界知名企业抗衡的骨干企业,它们的技术水平高,工艺装备精良,资金雄厚,管理水平先进,能不断向市场提供高档、优质的铸造材品,市场占有率高。

  精密铸造行业若能达到以上的发展目标,壮大自己,那么精密铸造行业定能发挥它在铸造行业内的先锋模范和带头作用,带动铸造产业发展。

  为促进铸造产业发展,使精密铸造企业的规模在合理的范围之内。《我国精密铸造产业“十二五”发展规划》中提出,到2015年精密铸造企业数量将从3万家减少到2万家左右,到2020年减少到1万家左右,同时,大幅度降低铸造能源消耗,30%企业达到发达工业化国家水平;铸造企业的废物、废气排放达到国家标准或地方标准;在“十一五”基础上,节能减排目标达到能耗降低10%,排污降低15%,实施“我国精密铸造产业准入条件”,关闭浪费资源、污染环境和不具备安全生产条件的企业。

  我国精密铸造铸造技术除厂点多,从业人员多,产量大以外,与发达国家相比,在质量、效率、能源与材料消耗、劳动条件与环境保护等方面都存在差距。据悉,当前世界上工业发达国家精密铸造技术的发展归纳起来大致有四个目标,我国的精密铸造行业也应该向这四个方面挺近:1.提高铸件质量和可靠性,生产优质近终形铸件;2.缩短交货期;3.保护环境,减少以至消除污染;4.降低生产成本。我国精密铸造还不能达到这几点目标,要使我国精密铸造产业达到世界先进水平就必须从我国的实际出发,以尽快促进精密铸造产业发展。

  从改革开放以来,随着国内市场对精密铸造工业产品的需求不断增高,我国相关企业也开始摆脱国外产品的制约,开始走向自主开发的转型之路,提供产品的市场竞争力。自2010年,自主研发已经成为国内铸造企业发展的首要目标。国际模协秘书长罗百辉表示,只有从技术上完全脱离依靠才能从根本上独立。为了摆脱这种长期依赖的局势,国内的部门铸造企业开始通过自主开发获取市场。日前苏州市相城区渭塘镇的有色金属铸件厂就通过自主开发加工模具,走出一条精密铸造的转型之路。

  据悉,该精密铸造企业目前共有人员118个,生产800多种有色金属零部件,这两年虽然别的企业在金融危机影响下以出口为主的有色铸造业务大起大落。但相城区有色金属铸件厂非但没有为此“焦虑”,反而认为这是一个调整产品结构的好时机。为了全方位满足客户需求,其开始了自主开发加工模具的道路。加大了市场开拓力度,并在与国际市场的接轨中实现集约化发展。将在很大程度上促进国内精密铸造产业的不断发展。

  一般情况下,精密铸造件尺寸精度是受铸件结构、铸件材质、制模、制壳、焙烧、浇注等多方因素影响的,其中任何一个环节设置、操作不合理都会使铸件的收缩率产生变化,导致铸件尺寸精度与要求有偏差。以下是可造成精密铸件尺寸精度缺陷的因素:

  (1)铸件结构的影响:a. 铸件壁厚,收缩率大,铸件壁薄,收缩率小。 b. 自由收缩率大,阻碍收缩率小。

  (2)铸件材质的影响:a. 材料中含碳量越高,线收缩率越小,含碳量越低,线收缩率越大。 b. 常见材质的铸造收缩率如下:铸造收缩率K=(LM-LJ)/LJ×100%, LM为型腔尺寸,LJ为铸件尺寸。K受以下因素的影响:蜡模K1、铸件结构K2、合金种类K3、浇注温度K4。

  (3)制模对铸件线收缩率的影响:a.射蜡温度、射蜡压力、保压时间对熔模尺寸的影响以射蜡温度最明显,其次为射蜡压力,保压时间在保证熔模成型后对熔模最终尺寸的影响很小。 b.蜡(模)料的线%。 c.熔模存放时,将进一步产生收缩,其收缩值约为总收缩量的10%,但当存放12小时后,熔模尺寸基本稳定。 d.蜡模径向收缩率仅为长度方向收缩率的30-40%,射蜡温度对自由收缩率的影响远远大于对受阻收缩率的影响(最佳射蜡温度为57-59℃,温度越高收缩越大)。

  (4)制壳材料的影响:采用锆英砂、锆英粉、上店砂、上店粉,因其膨胀系数小,仅为4.6×10-6/℃,因此可以忽略不计。

  (5)型壳焙烧的影响:由于型壳的膨胀系数小,当型壳温度为1150℃时,仅为0.053%,因此也可以忽略不计。

  (6)浇铸温度的影响:浇注温度越高,收缩率越大,浇注温度低,收缩率越小,因此浇注温度应适当。

  熔模精密铸造是指用易熔材料制成可熔性模型,在其上涂覆若干层特制的耐火涂料,经过干燥和硬化形成一个整体型壳后,再用蒸汽或热水从型壳中熔掉模型,然后把型壳置于砂箱中,在其四周填充干砂造型,最后将铸型放入焙烧炉中经过高温焙烧,铸型或型壳经焙烧后,于其中浇注熔融金属而得到铸件。

  熔模精密铸造获得的产品精密、复杂,接近于零件最后形状,可不加工或很少加工就直接使用,是一种近净形成形的先进工艺,是铸造行业中一项优异的工艺技术,其应用非常广泛。它不仅适用于各种类型、各种合金的铸造,而且生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其他铸造方法要高,甚至其他铸造方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件,均可采用熔模精密铸造铸得。

  目前世界的熔模精密铸造成形工艺发展迅速、应用广泛,从目前的态势看,未来该工艺将来的发展趋势是铸件产品越来越接近零部件产品,传统的精铸件只作为毛坯,已经不适应市场的快速应变。零部件产品的复杂程度和质量档次越来越高,研发手段越来越强,专业化协作开始显现,CAD、CAM、CAE的应用成为零部件产品开发的主要技术。

  从目前的发展情况分析,熔模精密铸造技术的应用面非常广泛,未来其发展前景想当广阔。


 
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