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主题 : 精密铸造
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楼主  发表于: 2010-11-23 23:02

精密铸造

中文名称:精密铸造 英文名称:precision casting 定义:用精密铸型获得精密铸件的铸造方法。 所属学科:机械工程(一级学科);铸造(二级学科);特种铸造(三级学科)


精密铸造基本概念
  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。
  其中较为常用的是熔摸铸造:选用适宜的熔模材料制造熔模;在熔模上重复沾涂料与撒砂工序,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,烧掉残余的熔模材料,;浇注所需要的金属材料;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。

精密铸造发展
  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。现在熔模铸造用于航空、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以近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.熔模铸件的表面铸造角度值也越来越小,可达到Ra0.4μm。

陶瓷型铸造
  用陶瓷浆料制成铸型生产铸件铸造方法。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Ra10~1.25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。
砂型铸造简单介绍
优先采用砂型铸造据统计
  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。所以象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(失腊)铸造、压铸、低压铸造等等。
铸造方法应和生产批量相适应
  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。
  中等批量的大型铸件可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯。
  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。
造型方法应适合工厂条件
  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。
要兼顾铸件的精度要求和成本
  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。

经济危机对国内铸造行业的影响
  1.经济危机使铸造企业再一次进行“洗牌”
  由于全球经济衰退,铸件产品出口受阻,国内需求疲软。目前的铸件市场资源十分有限,在争夺这些市场资源的过程中,一些产品质量优良、成本低的企业将会胜出;部分规模小,资金短缺,以及产品质量和成本没有竞争力的企业只能停产或半停产,如果经济危机的时间再长一些,这些企业只能倒闭。
  2007年和2008年上半年高企的铸造材料价格已经使一批经营不善的铸造企业倒闭,目前经济危机将使中国的铸造企业进行再一次洗牌。优胜劣汰,从而有利于中国铸造行业发展的角度来说,也可能是一件好事。
  2.铸件产品降价是大势所趋
  受制于铸造材料价格大幅下挫的影响,铸件产品全面降价是必然的趋势。以2008年原材料价格最高的月份为基础计算,铸造生铁不含税平均市场价目前已降到2800元/t左右,下降了约40%;废钢降到2000元/t左右,下降了约53%;铸造焦炭降为2400元/t左右,下降了约38%。依此计算,每吨铸件的主要材料成本降低了2000元以上,如果再考虑铁合金降价因素,铸件的成本降的更多;同时,焦炭的降价还引起了熔炼成本的降低。这个账不只是铸件生产企业清楚,铸件用户也会算,因此铸件产品的降价浪潮不可避免,关键是我们铸造企业如何运用智慧同用户进行博弈,在新一轮价格谈判中达到双赢。
  3.铸造企业生产和经营的困难因素增加
  经济危机使铸造材料的价格大幅下挫,似乎给铸造行业带来了机遇,但同时也造成了前所未有的困难,总体来看,挑战大于机遇。