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      重慶大學工程培訓中心
        工種介紹
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      鑄造工藝
      2017-10-31 15:19  

      鑄造還可以按金屬液的澆注工藝分為重力鑄造和壓力鑄造。

      重力鑄造是指金屬液在地球重力作用下注入鑄型的工藝,也稱澆鑄。廣義的重力鑄造包括砂型澆鑄welcome彩票投注平台welcome彩票投注平台、金屬型澆鑄welcome彩票投注平台、熔模鑄造,泥模鑄造等;窄義的重力鑄造專指金屬型澆鑄welcome彩票投注平台。壓力鑄造是指金屬液在其他外力(不含重力)的作用下注入鑄型的工藝。廣義的壓力鑄造包括壓鑄機的壓力鑄造和真空鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等;窄義的壓力鑄造專指壓鑄機的金屬型壓力鑄造welcome彩票投注平台,簡稱壓鑄welcome彩票投注平台。這幾種鑄造工藝是目前有色金屬鑄造中最常用的、也是相對價格最低的。

      砂型鑄造

      砂型鑄造是一種以砂作為主要造型材料,制作鑄型的傳統鑄造工藝welcome彩票投注平台。

      砂型一般采用重力鑄造,有特殊要求時也可采用低壓鑄造welcome彩票投注平台、離心鑄造等工藝。砂型鑄造的適應性很廣welcome彩票投注平台,小件、大件welcome彩票投注平台,簡單件welcome彩票投注平台、復雜件,單件、大批量都可采用。砂型鑄造用的模具,以前多用木材制作,通稱木模。木模缺點是易變形、易損壞;除單件生產的砂型鑄件外welcome彩票投注平台,可以使用尺寸精度較高,并且使用壽命較長的鋁合金模具或樹脂模具。雖然價格有所提高,但仍比金屬型鑄造用的模具便宜得多welcome彩票投注平台welcome彩票投注平台,在小批量及大件生產中,價格優勢尤為突出welcome彩票投注平台。此外,砂型比金屬型耐火度更高,因而如銅合金和黑色金屬等熔點較高的材料也多采用這種工藝。但是,砂型鑄造也有一些不足之處:因為每個砂質鑄型只能澆注一次welcome彩票投注平台,獲得鑄件后鑄型即損壞,必須重新造型,所以砂型鑄造的生產效率較低;又因為砂的整體性質軟而多孔,所以砂型鑄造的鑄件尺寸精度較低,表面也較粗糙。不過,旭東精密鑄件廠集多年的技術積累,已大大改善了砂型鑄件的表面狀況,其拋丸后的效果可與金屬型鑄件媲美。

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      金屬型鑄造

      是用耐熱合金鋼制作鑄造用中空鑄型模具的現代工藝welcome彩票投注平台。

      金屬型既可采用重力鑄造,也可采用壓力鑄造。金屬型的鑄型模具能反復多次使用,每澆注一次金屬液welcome彩票投注平台,就獲得一次鑄件welcome彩票投注平台welcome彩票投注平台,壽命很長,生產效率很高。金屬型的鑄件不但尺寸精度好,表面光潔,而且在澆注相同金屬液的情況下,其鑄件強度要比砂型的更高welcome彩票投注平台,更不容易損壞。因此,在大批量生產有色金屬的中welcome彩票投注平台、小鑄件時,只要鑄件材料的熔點不過高,一般都優先選用金屬型鑄造welcome彩票投注平台。但是,金屬型鑄造也有一些不足之處:因為耐熱合金鋼和在它上面做出中空型腔的加工都比較昂貴,所以金屬型的模具費用不菲,不過總體和壓鑄模具費用比起來則便宜多了。對小批量生產而言,分攤到每件產品上的模具費用明顯過高,一般不易接受。又因為金屬型的模具受模具材料尺寸和型腔加工設備、鑄造設備能力的限制,所以對特別大的鑄件也顯得無能為力。因而在小批量及大件生產中,很少使用金屬型鑄造。此外welcome彩票投注平台welcome彩票投注平台,金屬型模具雖然采用了耐熱合金鋼,但耐熱能力仍有限,一般多用于鋁合金、鋅合金、鎂合金的鑄造,在銅合金鑄造中已較少應用,而用于黑色金屬鑄造就更少了welcome彩票投注平台。旭東精密鑄件廠的金屬型模具全部是自行設計welcome彩票投注平台、自行制造,因而能更及時地為客戶提供價廉、適用的優質模具。

      壓鑄

      壓鑄是在壓鑄機上進行的金屬型壓力鑄造,是目前生產效率最高的鑄造工藝。

      壓鑄機分為熱室壓鑄機和冷室壓鑄機兩類welcome彩票投注平台welcome彩票投注平台。熱室壓鑄機自動化程度高,材料損耗少,生產效率比冷室壓鑄機更高,但受機件耐熱能力的制約,目前還只能用于鋅合金、鎂合金等低熔點材料的鑄件生產。當今廣泛使用的鋁合金壓鑄件,由于熔點較高,只能在冷室壓鑄機上生產。壓鑄的主要特點是金屬液在高壓、高速下充填型腔,并在高壓下成形welcome彩票投注平台、凝固,壓鑄件的不足之處是:因為金屬液在高壓、高速下充填型腔的過程中,不可避免地把型腔中的空氣夾裹在鑄件內部,形成皮下氣孔welcome彩票投注平台,所以鋁合金壓鑄件不宜熱處理,鋅合金壓鑄件不宜表面噴塑(但可噴漆)。否則,鑄件內部氣孔在作上述處理加熱時,將遇熱膨脹而致使鑄件變形或鼓泡。此外,壓鑄件的機械切削加工余量也應取得小一些,一般在0.5mm左右welcome彩票投注平台,既可減輕鑄件重量、減少切削加工量以降低成本,又可避免穿透表面致密層,露出皮下氣孔,造成工件報廢。

      熔模鑄造

      失蠟法鑄造現稱熔模精密鑄造,是一種少切削或無切削的鑄造工藝welcome彩票投注平台,是鑄造行業中的一項優異的工藝技術,其應用非常廣泛。它不僅適用于各種類型、各種合金的鑄造,而且生產出的鑄件尺寸精度、表面質量比其它鑄造方法要高welcome彩票投注平台,甚至其它鑄造方法難于鑄得的復雜、耐高溫、不易于加工的鑄件,均可采用熔模精密鑄造鑄得。

      熔模精密鑄造是在古代蠟模鑄造的基礎上發展起來的welcome彩票投注平台。作為文明古國welcome彩票投注平台,中國是使用這一技術較早的國家之一,遠在公元前數百年,我國古代勞動人民就創造了這種失蠟鑄造技術welcome彩票投注平台,用來鑄造帶有各種精細花紋和文字的鐘鼎及器皿等制品,如春秋時的曾侯乙墓尊盤等。曾侯乙墓尊盤底座為多條相互纏繞的龍,它們首尾相連welcome彩票投注平台,上下交錯,形成中間鏤空的多層云紋狀圖案,這些圖案用普通鑄造工藝很難制造出來,而用失蠟法鑄造工藝welcome彩票投注平台,可以利用石蠟沒有強度、易于雕刻的特點,用普通工具就可以雕刻出與所要得到的曾侯乙墓尊盤一樣的石蠟材質的工藝品,然后再附加澆注系統,涂料welcome彩票投注平台、脫蠟、澆注,就可以得到精美的曾侯乙墓尊盤。

      現代熔模鑄造方法在工業生產中得到實際應用是在二十世紀四十年代。當時航空噴氣發動機的發展,要求制造象葉片welcome彩票投注平台welcome彩票投注平台、葉輪、噴嘴等形狀復雜,尺寸精確以及表面光潔的耐熱合金零件。由于耐熱合金材料難于機械加工welcome彩票投注平台,零件形狀復雜welcome彩票投注平台,以致不能或難于用其它方法制造,因此,需要尋找一種新的精密的成型工藝,于是借鑒古代流傳下來的失蠟鑄造,經過對材料和工藝的改進,現代熔模鑄造方法在古代工藝的基礎上獲得重要的發展。所以welcome彩票投注平台,航空工業的發展推動了熔模鑄造的應用,而熔模鑄造的不斷改進和完善,也為航空工業進一步提高性能創造了有利的條件。

      我國是于上世紀五、六十年代開始將熔模鑄造應用于工業生產。其后這種先進的鑄造工藝得到巨大的發展,相繼在航空、汽車、機床、船舶、內燃機、氣輪機、電訊儀器、武器、醫療器械以及刀具等制造工業中被廣泛采用,同時也用于工藝美術品的制造。

      所謂熔模鑄造工藝,簡單說就是用易熔材料(例如蠟料或塑料)制成可熔性模型(簡稱熔?;蚰P停?,在其上涂覆若干層特制的耐火涂料welcome彩票投注平台,經過干燥和硬化形成一個整體型殼后welcome彩票投注平台,再用蒸汽或熱水從型殼中熔掉模型welcome彩票投注平台,然后把型殼置于砂箱中,在其四周填充干砂造型,最后將鑄型放入焙燒爐中經過高溫焙燒(如采用高強度型殼時,可不必造型而將脫模后的型殼直接焙燒),鑄型或型殼經焙燒后,于其中澆注熔融金屬而得到鑄件。

      熔模鑄件尺寸精度較高welcome彩票投注平台,一般可達CT4-6(砂型鑄造為CT10~13,壓鑄為CT5~7),當然由于熔模鑄造的工藝過程復雜,影響鑄件尺寸精度的因素較多,例如模料的收縮、熔模的變形、型殼在加熱和冷卻過程中的線量變化、合金的收縮率以及在凝固過程中鑄件的變形等,所以普通熔模鑄件的尺寸精度雖然較高welcome彩票投注平台,但其一致性仍需提高(采用中、高溫蠟料的鑄件尺寸一致性要提高很多)。

      壓制熔模時,采用型腔表面光潔度高的壓型welcome彩票投注平台,因此,熔模的表面光潔度也比較高welcome彩票投注平台。此外,型殼由耐高溫的特殊粘結劑和耐火材料配制成的耐火涂料涂掛在熔模上而制成welcome彩票投注平台,與熔融金屬直接接觸的型腔內表面光潔度高。所以,熔模鑄件的表面光潔度比一般鑄造件的高welcome彩票投注平台,一般可達Ra.1.6~3.2μm.

      熔模鑄造最大的優點就是由于熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度,所以可減少機械加工工作,只是在零件上要求較高的部位留少許加工余量即可welcome彩票投注平台welcome彩票投注平台,甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量welcome彩票投注平台,不必機械加工即可使用welcome彩票投注平台。由此可見,采用熔模鑄造方法可大量節省機床設備和加工工時,大幅度節約金屬原材料。

      熔模鑄造方法的另一優點是,它可以鑄造各種合金的復雜的鑄件,特別可以鑄造高溫合金鑄件。如噴氣式發動機的葉片,其流線型外廓與冷卻用內腔,用機械加工工藝幾乎無法形成。用熔模鑄造工藝生產不僅可以做到批量生產,保證了鑄件的一致性,而且避免了機械加工后殘留刀紋的應力集中welcome彩票投注平台。

      消失模鑄造:

      消失模鑄造技術(EPC或LFC)是用泡沫塑料制作成與零件結構和尺寸完全一樣的實型模具,經浸涂耐火粘結涂料,烘干后進行干砂造型,振動緊實welcome彩票投注平台welcome彩票投注平台,然后澆入金屬液使模樣受熱氣化消失,而得到與模樣形狀一致的金屬零件的鑄造方法。消失模鑄造是一種近無余量、精確成形的新技術,它不需要合箱取模,使用無粘結劑的干砂造型,減少了污染,被認為是21世紀最可能實現綠色鑄造的工藝技術welcome彩票投注平台。

      消失模鑄造技術主要有以下幾種:

      1、壓力消失模鑄造技術

      壓力消失模鑄造技術是消失模鑄造技術與壓力凝固結晶技術相結合的鑄造新技術,它是在帶砂箱的壓力灌中,澆注金屬液使泡沫塑料氣化消失后,迅速密封壓力灌,并通入一定壓力的氣體,使金屬液在壓力下凝固結晶成型的鑄造方法。這種鑄造技術的特點是能夠顯著減少鑄件中的縮孔、縮松、氣孔等鑄造缺陷,提高鑄件致密度,改善鑄件力學性能。

      2、真空低壓消失模鑄造技術

      真空低壓消失模鑄造技術是將負壓消失模鑄造方法和低壓反重力澆注方法復合而發展的一種新鑄造技術。真空低壓消失模鑄造技術的特點是:綜合了低壓鑄造與真空消失模鑄造的技術優勢,在可控的氣壓下完成充型過程,大大提高了合金的鑄造充型能力;與壓鑄相比,設備投資小、鑄件成本低welcome彩票投注平台、鑄件可熱處理強化;而與砂型鑄造相比,鑄件的精度高、表面粗糙度小welcome彩票投注平台、生產率高welcome彩票投注平台、性能好;反重力作用下,直澆口成為補縮短通道,澆注溫度的損失小,液態合金在可控的壓力下進行補縮凝固,合金鑄件的澆注系統簡單有效、成品率高、組織致密;真空低壓消失模鑄造的澆注溫度低,適合于多種有色合金。

      3、振動消失模鑄造技術

      振動消失模鑄造技術是在消失模鑄造過程中施加一定頻率和振幅的振動,使鑄件在振動場的作用下凝固,由于消失模鑄造凝固過程中對金屬溶液施加了一定時間振動,振動力使液相與固相間產生相對運動,而使枝晶破碎,增加液相內結晶核心,使鑄件最終凝固組織細化、補縮提高,力學性能改善。該技術利用消失模鑄造中現成的緊實振動臺,通過振動電機產生的機械振動,使金屬液在動力激勵下生核welcome彩票投注平台,達到細化組織的目的,是一種操作簡便、成本低廉welcome彩票投注平台、無環境污染的方法。

      4、半固態消失模鑄造技術

      半固態消失模鑄造技術是消失模鑄造技術與半固態技術相結合的新鑄造技術,由于該工藝的特點在于控制液固相的相對比例,也稱轉變控制半固態成形。該技術可以提高鑄件致密度、減少偏析、提高尺寸精度和鑄件性能。

      5、消失模殼型鑄造技術

      消失模殼型鑄造技術是熔模鑄造技術與消失模鑄造結合起來的新型鑄造方法。該方法是將用發泡模具制作的與零件形狀一樣的泡沫塑料模樣表面涂上數層耐火材料,待其硬化干燥后welcome彩票投注平台welcome彩票投注平台,將其中的泡沫塑料模樣燃燒氣化消失而制成型殼,經過焙燒,然后進行澆注,而獲得較高尺寸精度鑄件的一種新型精密鑄造方法。它具有消失模鑄造中的模樣尺寸大welcome彩票投注平台、精密度高的特點,又有熔模精密鑄造中結殼精度、強度等優點。與普通熔模鑄造相比,其特點是泡沫塑料模料成本低廉welcome彩票投注平台,模樣粘接組合方便,氣化消失容易,克服了熔模鑄造模料容易軟化而引起的熔模變形的問題,可以生產較大尺寸的各種合金復雜鑄件

      6、消失模懸浮鑄造技術。

      消失模懸浮鑄造技術是消失模鑄造工藝與懸浮鑄造結合起來的一種新型實用鑄造技術。該技術工藝過程是金屬液澆入鑄型后welcome彩票投注平台,泡沫塑料模樣氣化,夾雜在冒口模型的懸浮劑(或將懸浮劑放置在模樣某特定位置,或將懸浮劑與EPS一起制成泡沫模樣)與金屬液發生物化反應從而提高鑄件整體(或部分)組織性能welcome彩票投注平台。

      由于消失模鑄造技術成本低、精度高、設計靈活、清潔環保welcome彩票投注平台、適合復雜鑄件等特點,符合新世紀鑄造技術發展的總趨勢,有著廣闊的發展前景。

      鋁錠鑄造的凈化技術:

      從電解槽吸出的鋁液中含有各種雜質,因此鑄造之前需要進行凈化。工業上主要采用澄清、熔劑welcome彩票投注平台、氣體等凈化方法,也有的試用定向凝固和過濾方法進行凈化。

      1.熔劑凈化熔劑凈化是利用加入鋁液中的熔劑形成大量的細微液滴welcome彩票投注平台,使鋁液中的氧化物被這些液滴濕潤吸附和溶解,組成新的液滴升到表面welcome彩票投注平台,冷卻后形成浮渣除去。凈化用的熔劑選用熔點低、密度小,表面張力小、活性大、對氧化渣有很強吸附能力的鹽組成welcome彩票投注平台。使用時welcome彩票投注平台,先將小塊熔劑裝入鐵籠里,再插入混合爐底部來回攪動,至熔劑化完后取出鐵籠,靜止5~10min.撈出表面浮渣即可澆鑄。根據需要也可將熔劑撤在表面上起覆蓋作用。

      2.氣體凈化氣體凈化是一種主要的原鋁凈化法,所用氣體是氯氣、氮氣或氯氮混合氣體。

      (1)氯氣凈化。以前采用活性氣體氯氣作凈化劑(氯化法)。在氯化法中welcome彩票投注平台,把氯氣通入鋁液內時生成很多異常細小的AlCl3,氣泡,充分地混合在鋁液內welcome彩票投注平台。溶解在鋁液中的氫welcome彩票投注平台,以及一些機械夾雜物便吸附在AlCl3氣泡上welcome彩票投注平台,隨著AlCl3氣泡上升到鋁液表面而排出。通入氯氣時還能使某些比鋁更加負電性的元素氯化,如鈣、鈉、鎂等均因通入氯氣而生成相應的氯化物welcome彩票投注平台,得以分離出來。所以氯化法是一種非常有效的原鋁凈化法。氯氣用量為每噸鋁500-700g.但因為氯氣有毒而且比較貴重welcome彩票投注平台,為了避免空氣被污染和降低鋁錠生產的成本,故在現代鋁工業上已逐漸廢去了氯化法改成惰性氣體——氮氣凈化法welcome彩票投注平台。

      (2)氮氣凈化法。又稱為無煙連續凈化法welcome彩票投注平台,用氧化鋁球(418mm)作過濾介質。N2直接通入鋁液內。鋁液連續送入凈化爐內,通過氧化鋁球過濾層,并受到氮氣的沖洗welcome彩票投注平台,于是鋁液中的非金屬夾雜物以及溶解的氫得以清除,然后連續排出,從而使細微的氮氣泡均勻分布在受處理的鋁液內起到凈化的作用。氮氣對大氣無污染,且凈化處理量大welcome彩票投注平台,每分鐘可處理200~600kg鋁液welcome彩票投注平台,凈化過程中造成的鋁損失量相對減少welcome彩票投注平台,故現在廣泛應用。但它不象氯氣那樣能夠清除鋁液中的鈣、鈉、鎂。

      (3)混合氣體凈化法。采用氯氣和氮氣的混合物來凈化鋁液,其作用是一方面脫去氫氣和分離氧化物welcome彩票投注平台,另一方面清除鋁中某些金屬雜質(如鎂)welcome彩票投注平台,常用的組成是90%氮氣+10%氯氣。也有采用10%氯氣+10%二氧化碳+80%氮氣。這樣效果更好,二氧化碳能使氯氣與氮氣很好的擴散,可縮短操作時間。

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