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鑄造工藝的發(fā)展前景

來(lái)源:http://www.kaihuijy.com責(zé)任編輯:品冠量具人氣:1779發(fā)表時(shí)間:2012-04-05 09:16:31
 

大型鑄造工藝的發(fā)展:鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里,經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。
  鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里,經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。鑄造毛胚因近乎成形,而達(dá)到免機(jī)械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了時(shí)間.鑄造是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。

  鑄造是人類(lèi)掌握比較早的一種金屬熱加工工藝,已有約6000年的歷史。中國(guó)約在公元前1700~前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期,工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。中國(guó)商朝的重875公斤的司母戊方鼎, 戰(zhàn)國(guó) 時(shí)期的曾侯乙尊盤(pán), 西漢 的透光鏡,都是古代鑄造的代表產(chǎn)品。

  早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面的工具或用具,藝術(shù)色彩濃厚。那時(shí)的鑄造工藝是與制陶工藝并行發(fā)展的,受陶器的影響很大。

  中國(guó)在公元前513年,鑄出了世界上最早見(jiàn)于文字記載的鑄鐵件—晉國(guó)鑄型鼎,重約270公斤。歐洲在公元八世紀(jì)前后也開(kāi)始生產(chǎn)鑄鐵件。鑄鐵件的出現(xiàn),擴(kuò)大了鑄件的應(yīng)用范圍。例如在15~17世紀(jì),德、法等國(guó)先后敷設(shè)了不少向居民供飲用水的鑄鐵管道。18世紀(jì)的工業(yè)革命以后,蒸汽機(jī)、紡織機(jī)和鐵路等工業(yè)興起,鑄件進(jìn)入為大工業(yè)服務(wù)的新時(shí)期,鑄造技術(shù)開(kāi)始有了大的發(fā)展。

  進(jìn)入20世紀(jì),鑄造的發(fā)展速度很快,其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步 ,要求鑄件各種機(jī)械物理性能更好,同時(shí)仍具有良好的機(jī)械加工性能;另一個(gè)原因是機(jī)械工業(yè)本身和其他工業(yè)如化工、儀表等的發(fā)展,給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。如檢測(cè)手段的發(fā)展,保證了鑄件質(zhì)量的提高和穩(wěn)定,并給鑄造理論的發(fā)展提供了條件;電子顯微鏡等的發(fā)明,幫助人們深入到金屬的微觀世界,探查金屬結(jié)晶的奧秘,研究金屬凝固的理論,指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)。

  在這一時(shí)期內(nèi)開(kāi)發(fā)出大量性能優(yōu)越,品種豐富的新鑄造金屬材料,如球墨鑄鐵,能焊接的可鍛鑄鐵,超低碳不銹鋼,鋁銅、鋁硅、鋁鎂合金,鈦基、鎳基合金等,并發(fā)明了對(duì)灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理的新工藝,使鑄件的適應(yīng)性更為廣泛。

  50年代以后,出現(xiàn)了濕砂高壓造型,化學(xué)硬化砂造型和造芯,負(fù)壓造型以及其他特種鑄造、拋丸清理等新工藝,使鑄件具有很高的形狀、尺寸精度和良好的表面光潔度,鑄造車(chē)間的勞動(dòng)條件和環(huán)境衛(wèi)生也大為改善。

  20世紀(jì)以來(lái)鑄造業(yè)的重大進(jìn)展中,灰鑄鐵的孕育處理和化學(xué)硬化砂造型這兩項(xiàng)新工藝有著特殊的意義。這兩項(xiàng)發(fā)明,沖破了延續(xù)幾千年的傳統(tǒng)方法,給鑄造工藝開(kāi)辟了新的領(lǐng)域,對(duì)提高鑄件的競(jìng)爭(zhēng)能力產(chǎn)生了重大的影響。

  鑄造一般按造型方法來(lái)分類(lèi),習(xí)慣上分為普通砂型鑄造和特種鑄造。普通砂型鑄造包括濕砂型、干砂型、化學(xué)硬化砂型三類(lèi)。特種鑄造按造型材料的不同,又可分為兩大類(lèi):一類(lèi)以天然礦產(chǎn)砂石作為主要造型材料,如熔模鑄造、殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、泥型鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷型鑄造等;一類(lèi)以金屬作為主要鑄型材料,如金屬型鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造等。

  鑄造工藝可分為三個(gè)基本部分,即鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件處理。 鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料,它是以一種金屬元素為主要成分,并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金,習(xí)慣上稱(chēng)為鑄造合金,主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。

  金屬熔煉不僅僅是單純的熔化,還包括冶煉過(guò)程,使?jié)策M(jìn)鑄型的金屬,在溫度、化學(xué)成分和純凈度方面都符合預(yù)期要求。為此,在熔煉過(guò)程中要進(jìn)行以控制質(zhì)量為目的的各種檢查測(cè)試,液態(tài)金屬在達(dá)到各項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)后方能允許澆注。有時(shí),為了達(dá)到更高要求,金屬液在出爐后還要經(jīng)爐外處理,如脫硫、真空脫氣、爐外精煉、孕育或變質(zhì)處理等。熔煉金屬常用的設(shè)備有沖天爐、電弧爐、感應(yīng)爐、電阻爐、反射爐等。

  不同的鑄造方法有不同的鑄型準(zhǔn)備內(nèi)容。以應(yīng)用最廣泛的砂型鑄造為例,鑄型準(zhǔn)備包括造型材料準(zhǔn)備和造型造芯兩大項(xiàng)工作。砂型鑄造中用來(lái)造型造芯的各種原材料,如鑄造砂、型砂粘結(jié)劑和其他輔料,以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統(tǒng)稱(chēng)為造型材料造型材料準(zhǔn)備的任務(wù)是按照鑄件的要求、金屬的性質(zhì),選擇合適的原砂、粘結(jié)劑和輔料,然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設(shè)備有碾輪式混砂機(jī)、逆流式混砂機(jī)和葉片溝槽式混砂機(jī)。后者是專(zhuān)為混合化學(xué)自硬砂設(shè)計(jì)的,連續(xù)混合,速度快。

  造型造芯是根據(jù)鑄造工藝要求,在確定好造型方法,準(zhǔn)備好造型材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。鑄件的精度和全部生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效果,主要取決于這道工序。在很多現(xiàn)代化的鑄造車(chē)間里,造型造芯都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化或自動(dòng)化。常用的砂型造型造芯設(shè)備有高、中、低壓造型機(jī)、拋砂機(jī)、無(wú)箱射壓造型機(jī)、射芯機(jī)、冷和熱芯盒機(jī)等。

  鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后,有澆口、冒口及金屬毛刺披縫,砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子,因此必須經(jīng)過(guò)清理工序。進(jìn)行這種工作的設(shè)備有拋丸機(jī)、澆口冒口切割機(jī)等。砂型鑄件落砂清理是勞動(dòng)條件較差的一道工序,所以在選擇造型方法時(shí) ,應(yīng)盡量考慮到為落砂清理創(chuàng)造方便條件。有些鑄件因特殊要求,還要經(jīng)鑄件后處理,如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。

  鑄造是比較經(jīng)濟(jì)的毛坯成形方法,對(duì)于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性。如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體和缸蓋,船舶螺旋槳以及精致的藝術(shù)品等。有些難以切削的零件 ,如燃汽輪機(jī)的鎳基合金零件不用鑄造方法無(wú)法成形。

  另外,鑄造的零件尺寸和重量的適應(yīng)范圍很寬,金屬種類(lèi)幾乎不受限制;零件在具有一般機(jī)械性能的同時(shí),還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能,是其他金屬成形方法如鍛、軋、焊、沖等所做不到的。因此在機(jī)器制造業(yè)中用鑄造方法生產(chǎn)的毛坯零件,在數(shù)量和噸位上迄今仍是最多的。

  鑄造生產(chǎn)經(jīng)常要用的材料有各種金屬、焦炭、木材、塑料、氣體和液體燃料、造型材料等。所需設(shè)備有冶煉金屬用的各種爐子,有混砂用的各種混砂機(jī),有造型造芯用的各種造型機(jī)、造芯機(jī),有清理鑄件用的落砂機(jī)、拋丸機(jī)等。還有供特種鑄造用的機(jī)器和設(shè)備以及許多運(yùn)輸和物料處理的設(shè)備。

  鑄造生產(chǎn)有與其他工藝不同的特點(diǎn),主要是適應(yīng)性廣、需用材料和設(shè)備多、污染環(huán)境。鑄造生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生粉塵、有害氣體和噪聲對(duì)環(huán)境的污染,比起其他機(jī)械制造工藝來(lái)更為嚴(yán)重,需要采取措施進(jìn)行控制。

  鑄造產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)是要求鑄件有更好的綜合性能,更高的精度,更少的余量和更光潔的表面。此外,節(jié)能的要求和社會(huì)對(duì)恢復(fù)自然環(huán)境的呼聲也越來(lái)越高。為適應(yīng)這些要求,新的鑄造合金將得到開(kāi)發(fā),冶煉新工藝和新設(shè)備將相應(yīng)出現(xiàn)。

  鑄造生產(chǎn)的機(jī)械化自動(dòng)化程度在不斷提高的同時(shí),將更多地向柔性生產(chǎn)方面發(fā)展,以擴(kuò)大對(duì)不同批量和多品種生產(chǎn)的適應(yīng)性。節(jié)約能源和原材料的新技術(shù)將會(huì)得到優(yōu)先發(fā)展,少產(chǎn)生或不產(chǎn)生污染的新工藝新設(shè)備將首先受到重視。質(zhì)量控制技術(shù)在各道工序的檢測(cè)和無(wú)損探傷、應(yīng)力測(cè)定方面,將有新的發(fā)展。

  鑄造工作者在電子技術(shù)和測(cè)試手段不斷進(jìn)步的條件下,將對(duì)金屬結(jié)晶凝固和型砂緊實(shí)等理論進(jìn)行更深入的探索,以研究提高鑄件性能和內(nèi)部質(zhì)量的有效途徑。機(jī)器人和電子計(jì)算機(jī)在鑄造生產(chǎn)和管理領(lǐng)域里的應(yīng)用,也將日益廣泛。華鑄CAD就是國(guó)產(chǎn)鑄造軟件之一,是在基于CAD平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的鑄造軟件,另外韓國(guó)和美國(guó)等也有一些類(lèi)似軟件。

鑄造的[解釋]:

      將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里,經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件( 零件 或毛坯)的工藝過(guò)程?,F(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝。鑄造生產(chǎn)的毛坯成本低廉,對(duì)于形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件,更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性;同時(shí)它的適應(yīng)性較廣,且具有較好的綜合機(jī)械性能。但鑄造生產(chǎn)所需的材料(如金屬、木材、燃料、造型材料等)和設(shè)備(如冶金爐、混砂機(jī)、造型機(jī)、造芯機(jī)、落砂機(jī)、拋丸機(jī)等)較多,且會(huì)產(chǎn)生粉塵、有害氣體和噪聲而污染環(huán)境。
 
      鑄造是人類(lèi)掌握較早的一種金屬熱加工工藝,已有約6000年的歷史。公元前3200年,美索不達(dá)米亞出現(xiàn)銅青蛙鑄件。公元前13~前10世紀(jì)之間,中國(guó)已進(jìn)入青銅鑄件的全盛時(shí)期,工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平,如商代的重875千克的司母戊方鼎、戰(zhàn)國(guó)的曾侯乙尊盤(pán)和西漢的透光鏡等都是古代鑄造的代表產(chǎn)品。早期的鑄造受陶器的影響較大,鑄件大多為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面的工具或用具,藝術(shù)色彩較濃。公元前513年,中國(guó)鑄出了世界上最早見(jiàn)于文字記載的鑄鐵件——晉國(guó)鑄鼎(約270千克重)。公元8世紀(jì)前后,歐洲開(kāi)始生產(chǎn)鑄鐵件。18世紀(jì)的工業(yè)革命后,鑄件進(jìn)入為大工業(yè)服務(wù)的新時(shí)期。進(jìn)入20世紀(jì),鑄造的發(fā)展速度很快,先后開(kāi)發(fā)出球墨鑄鐵,可鍛鑄鐵,超低碳不銹鋼以及鋁銅、鋁硅、鋁鎂合金,鈦基、鎳基合金等鑄造金屬材料,并發(fā)明了對(duì)灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理的新工藝。50年代以后,出現(xiàn)了濕砂高壓造型,化學(xué)硬化砂造型和造芯、負(fù)壓造型以及其他特種鑄造、拋丸清理等新工藝。


鑄造種類(lèi)很多,按造型方法習(xí)慣上分為:
①普通砂型鑄造,包括濕砂型、干砂型和化學(xué)硬化砂型3類(lèi)。
②特種鑄造,按造型材料又可分為以天然礦產(chǎn)砂石為主要造型材料的特種鑄造(如熔模鑄造、泥型鑄造、鑄造車(chē)間殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷型鑄造等)和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造(如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續(xù)鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等)兩類(lèi)。
 
鑄造工藝通常包括:
①鑄型(使液態(tài)金屬成為固態(tài)鑄件的容器)準(zhǔn)備,鑄型按所用材料可分為砂型、金屬型、陶瓷型、泥型、石墨型等,按使用次數(shù)可分為一次性型、半 型和 型,鑄型準(zhǔn)備的優(yōu)劣是影響鑄件質(zhì)量的主要因素;
②鑄造金屬的熔化與澆注,鑄造金屬(鑄造合金)主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金;
③鑄件處理和檢驗(yàn),鑄件處理包括清除型芯和鑄件表面異物、切除澆冒口、鏟磨毛刺和披縫等凸出物以及熱處理、整形、防銹處理和粗加工等。