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复杂薄壁铸件的基本概念及其特征

时间:2018-10-17 10:44 作者:东建铸造 点击: 次
随着各国航空航天、国防、汽车工业等产业的不断发展,对铸件的要求(余量、薄壁、高精度、高性能、大型复杂、整体化)的方向发展。
目前,有色合金铸件的产量迅速增加,而铁合金铸件的产量在铸件的总产量构成比中出现了下降的趋势。据统计,从1970一1995年的25年中,在世界范围内铝合金铸件的产量以每年4%的增长率稳步增裂,主要是由于它密度轻具有较高的比强度,这对于汽车和航空航天业产品来说十分重要。目前有色合金铸件在铸件材质的构成比中,我国仅占4%,   为7.9%,日本为11.6%,而且日、美的有色合金铸件百分比在铸件材质的构成比中,仍在继续增加。特别是随着21世纪铸件的轻量化和精密化的要求,有色合金复杂薄壁铸件的需求将会越来越大,这也是未来铸造市场的发展趋势。
机床铸件的耐磨性和尺寸稳定性,铸件质量对机械产品的性能有很大影响。例如。直接影响机床的精度连结寿命;各类泵的叶轮、壳体以及液压件内腔的尺寸、型线的准确性和概况粗拙度,直接影响泵和液压系统的工作效率,能量消耗和气蚀的发展等;内燃机缸体、缸盖、缸套、活塞环、排气管等铸件的强度和耐激冷激热性,直接影响发动机的工作寿命。
铸件铸造方法选择的原则:铸件优先采用砂型铸造,主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法老本低、生产工艺简单、生产周期短。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。铸件铸造方法应和生产批量相适应,低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法。可以有各种不同的强度、硬度、韧性配合的综合性能,铸件有优良的机械、物理性能。还可兼具一种或多种特殊性能,如耐磨、耐高温和低温、耐腐蚀等。
铸件的重量和尺寸范围都很宽。较重的可达到400吨,壁厚较薄的只有0.5毫米,较厚可超过1米,长度可由几毫米到十几米,可满足不同工业部门的使用要求。一般对铸件的外观质量,可用比力样块来判断铸件概况粗拙度;概况的细微裂纹可用着色法、磁粉法检查。对铸件的内部质量,可用音频、超声、涡流、X射线和γ射线等方法来检查和判断。
铸件质量对机械产品的性能有很大影响。例如。直接影响机床的精度连结寿命;各类泵的叶轮、壳体以及液压件内腔的尺寸、型线的准确性和概况粗拙度,直接影响泵和液压系统的工作效率,能量消耗和气蚀的发展等;内燃机缸体、缸盖、缸套、活塞环、排气管等铸件的强度和耐激冷激热性,直接影响发动机的工作寿命。
铸件的薄壁化是现代铸造技术的发展方向,“复杂薄壁”铸件的含义,国内外一些专家学者认为复杂薄壁铸件的基本概念是
1)壁薄:一般小于4mm,局部薄至0.5mm,这类铸件往往由几个大的平面和曲面组成,难以加工成形。
2)复杂:一是轮廓结构复杂,用其他制造或机械切削加工方法都很难完成;二是从铸件结构设计的角度来看,要突破一些禁区,如厚薄断面的急剧过渡、凹凸急剧过渡等。
铸件的允许较小壁厚与合金的种类和铸件表面积密切相关。铸件表面积越大,则允许较小壁厚就越大。可以这样认为:有色合金铸件的壁厚为2mm一4mm时,铸铁件壁厚在4mm一6mm(国外3一3.5mm)时一般可称之为薄壁铸件,而铝合金铸件壁厚小于2mm,铸铁件的壁厚小于3.5mm时可称之为超薄壁铸件。
相对于厚大铸件来说,复杂薄壁铸件至少具备以下特征:
1)在薄壁铸件的浇注过程中,由液态金属表面张力引起的拉普拉斯力占有重要作用。对铝合金平板类铸件来说,当铸件的壁厚大约小于4mm时,拉普拉斯力将对充型的流动状态产生很大影响,对于大型薄壁铸件,粘滞力的作用也将变得不可忽视。
2)薄壁铸件应具有精密铸件的含义,铸件尺寸精度和表面品质要求高,具有近无余量铸件的特征,除个别重要部件外,一般不需经粗加工工序。因为对于壁厚仅仅几毫米的薄壁铸件,不可能设置过大的加工余量或工艺余量,所以薄壁铸件应该是精密铸件,其尺寸精度(用公差等级表示)应低于CT6(HB6103-86)。
3)传热学因素在充型过程中起重要作用。充型时流动过程和传热过程相互影响,铸件的温度场以及缩孔、缩松、欠铸、冷隔、氧 化 夹杂等铸造缺陷的形成由流体动力学因素和传热学因素共同确定。
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