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復雜薄壁鑄件的基本概念及其特征

時間:2018-10-17 10:44 作者:東建鑄造 點擊: 次
隨著各國航空航天、國防、汽車工業等產業的不斷發展,對鑄件的要求(余量、薄壁、高精度、高性能、大型復雜、整體化)的方向發展。
目前,有色合金鑄件的產量迅速增加,而鐵合金鑄件的產量在鑄件的總產量構成比中出現了下降的趨勢。據統計,從1970一1995年的25年中,在世界范圍內鋁合金鑄件的產量以每年4%的增長率穩步增裂,主要是由于它密度輕具有較高的比強度,這對于汽車和航空航天業產品來說十分重要。目前有色合金鑄件在鑄件材質的構成比中,我國僅占4%,   為7.9%,日本為11.6%,而且日、美的有色合金鑄件百分比在鑄件材質的構成比中,仍在繼續增加。特別是隨著21世紀鑄件的輕量化和精密化的要求,有色合金復雜薄壁鑄件的需求將會越來越大,這也是未來鑄造市場的發展趨勢。
機床鑄件的耐磨性和尺寸穩定性,鑄件質量對機械產品的性能有很大影響。例如。直接影響機床的精度連結壽命;各類泵的葉輪、殼體以及液壓件內腔的尺寸、型線的準確性和概況粗拙度,直接影響泵和液壓系統的工作效率,能量消耗和氣蝕的發展等;內燃機缸體、缸蓋、缸套、活塞環、排氣管等鑄件的強度和耐激冷激熱性,直接影響發動機的工作壽命。
鑄件鑄造方法選擇的原則:鑄件優先采用砂型鑄造,主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法老本低、生產工藝簡單、生產周期短。當濕型不能滿足要求時再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。鑄件鑄造方法應和生產批量相適應,低壓鑄造、壓鑄、離心鑄造等鑄造方法。可以有各種不同的強度、硬度、韌性配合的綜合性能,鑄件有優良的機械、物理性能。還可兼具一種或多種特殊性能,如耐磨、耐高溫和低溫、耐腐蝕等。
鑄件的重量和尺寸范圍都很寬。較重的可達到400噸,壁厚較薄的只有0.5毫米,較厚可超過1米,長度可由幾毫米到十幾米,可滿足不同工業部門的使用要求。一般對鑄件的外觀質量,可用比力樣塊來判斷鑄件概況粗拙度;概況的細微裂紋可用著色法、磁粉法檢查。對鑄件的內部質量,可用音頻、超聲、渦流、X射線和γ射線等方法來檢查和判斷。
鑄件質量對機械產品的性能有很大影響。例如。直接影響機床的精度連結壽命;各類泵的葉輪、殼體以及液壓件內腔的尺寸、型線的準確性和概況粗拙度,直接影響泵和液壓系統的工作效率,能量消耗和氣蝕的發展等;內燃機缸體、缸蓋、缸套、活塞環、排氣管等鑄件的強度和耐激冷激熱性,直接影響發動機的工作壽命。
鑄件的薄壁化是現代鑄造技術的發展方向,“復雜薄壁”鑄件的含義,國內外一些專家學者認為復雜薄壁鑄件的基本概念是
1)壁薄:一般小于4mm,局部薄至0.5mm,這類鑄件往往由幾個大的平面和曲面組成,難以加工成形。
2)復雜:一是輪廓結構復雜,用其他制造或機械切削加工方法都很難完成;二是從鑄件結構設計的角度來看,要突破一些禁區,如厚薄斷面的急劇過渡、凹凸急劇過渡等。
鑄件的允許較小壁厚與合金的種類和鑄件表面積密切相關。鑄件表面積越大,則允許較小壁厚就越大。可以這樣認為:有色合金鑄件的壁厚為2mm一4mm時,鑄鐵件壁厚在4mm一6mm(國外3一3.5mm)時一般可稱之為薄壁鑄件,而鋁合金鑄件壁厚小于2mm,鑄鐵件的壁厚小于3.5mm時可稱之為超薄壁鑄件。
相對于厚大鑄件來說,復雜薄壁鑄件至少具備以下特征:
1)在薄壁鑄件的澆注過程中,由液態金屬表面張力引起的拉普拉斯力占有重要作用。對鋁合金平板類鑄件來說,當鑄件的壁厚大約小于4mm時,拉普拉斯力將對充型的流動狀態產生很大影響,對于大型薄壁鑄件,粘滯力的作用也將變得不可忽視。
2)薄壁鑄件應具有精密鑄件的含義,鑄件尺寸精度和表面品質要求高,具有近無余量鑄件的特征,除個別重要部件外,一般不需經粗加工工序。因為對于壁厚僅僅幾毫米的薄壁鑄件,不可能設置過大的加工余量或工藝余量,所以薄壁鑄件應該是精密鑄件,其尺寸精度(用公差等級表示)應低于CT6(HB6103-86)。
3)傳熱學因素在充型過程中起重要作用。充型時流動過程和傳熱過程相互影響,鑄件的溫度場以及縮孔、縮松、欠鑄、冷隔、氧 化 夾雜等鑄造缺陷的形成由流體動力學因素和傳熱學因素共同確定。
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