铸造、锻造工艺

简短的介绍:

在金属加工中,铸造是将液态金属输送到模具(通常通过坩埚)中的过程,该模具包含预期形状的负压印(即三维负像)。


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铸锻件介绍

在金属加工中,铸造是将液态金属输送到模具(通常通过坩埚)中的过程,该模具包含预期形状的负压印(即三维负像)。金属通过称为浇道的中空通道倒入模具中。然后冷却金属和模具,取出金属部件(铸件)。铸造最常用于制造其他方法难以或不经济的复杂形状。
铸造工艺已有数千年历史,并广泛应用于雕塑(尤其是青铜)、贵金属珠宝以及武器和工具。90% 的耐用品都采用了高度工程化的铸件,包括汽车、卡车、航空航天、火车、采矿和建筑设备、油井、电器、管道、消防栓、风力涡轮机、核电站、医疗设备、国防产品、玩具和更多的。

传统工艺有失蜡铸造(又可分为离心铸造、真空辅助直浇铸造)、石膏型铸造和砂型铸造。

现代铸造工艺分为两大类:消耗性铸造和非消耗性铸造。它被模具材料(例如沙子或金属)和浇注方法(例如重力、真空或低压)进一步分解。

锻造是一种涉及使用局部压缩力使金属成型的制造过程。打击是用锤子(通常是动力锤)或模具进行的。锻造通常根据进行温度分类:冷锻(冷加工的一种)、温锻或热锻(热加工的一种)。对于后两者,通常在锻造中加热金属。锻造零件的重量从不足一公斤到数百吨不等。锻造由铁匠进行已有数千年历史;传统产品有厨具、五金制品、手动工具、利器、铙钹和珠宝。自工业革命以来,锻造零件广泛应用于需要高强度部件的机构和机器中;此类锻件通常需要进一步加工(例如机械加工)才能获得几乎成品的零件。如今,锻造已成为全球主要行业

消耗模具铸锻件

消耗型铸造是一个通用分类,包括砂型、塑料型、壳型、石膏型和熔模(脱蜡技术)成型品。这种模具铸造方法涉及使用临时的、不可重复使用的模具。

铸锻工艺001

铸造和锻造的不同工艺

砂模铸造
砂型铸造是最流行和最简单的铸造类型之一,已经使用了几个世纪。砂型铸造的批量比金属型铸造小,而且成本非常合理。这种方法不仅允许制造商以低成本制造产品,而且砂型铸造还有其他好处,例如非常小的规模操作。该工艺允许铸件小到适合手掌大小,大到仅适合火车车床(一个铸件可以为一辆有轨车制造整个车床)。砂型铸造还可以铸造大多数金属,具体取决于模具所用砂的类型。

砂型铸造需要几天甚至几周的交货时间才能实现高产出率(1-20 件/小时模具)生产,对于大型零件生产而言,这是无与伦比的。黑色的绿(湿)沙几乎没有重量限制,而干沙的实际重量限制为 2,300–2,700 千克(5,100–6,000 磅)。最小零件重量范围为 0.075–0.1 千克(0.17–0.22 磅)。沙子使用粘土、化学粘合剂或聚合油(例如机油)粘合。在大多数操作中,沙子可以多次回收,并且几乎不需要维护。

粘土成型
粘土成型已用于生产大型对称物体,例如大炮和教堂钟声。壤土是粘土和沙子与稻草或粪便的混合物。所生产的模型是用易碎材料(衬裙)形成的。通过用壤土覆盖该衬裙,在其周围形成模具。然后将其烘烤(烧制)并除去衬裙。然后将模具直立在炉前的坑中,以便浇注金属。然后模具被折断。因此模具只能使用一次,因此对于大多数目的来说,其他方法是优选的。

石膏模铸造
石膏铸造与砂型铸造类似,只是用熟石膏代替砂子作为铸型材料。一般来说,模具的准备时间不到一周,之后可实现 1-10 个单位/小时模具的生产率,产品大至 45 公斤(99 磅),小至 30 克(1 盎司)具有非常好的表面光洁度和严格的公差。[5]由于石膏成本低廉且能够生产近净形铸件,因此石膏铸造是复杂零件其他成型工艺的一种廉价替代方案。最大的缺点是只能与低熔点有色金属材料一起使用,如铝、铜、镁、锌等。

外壳成型
壳型铸造与砂型铸造类似,但型腔是由硬化的砂“壳”形成,而不是由装满砂的砂箱形成。所使用的砂子比砂型铸件砂更细,并与树脂混合,这样可以通过模型加热并在模型周围硬化成外壳。由于树脂和更细的沙子,它可以提供更精细的表面光洁度。该过程很容易实现自动化,并且比砂型铸造更精确。常见的铸造金属包括铸铁、铝、镁和铜合金。此过程非常适合中小型复杂物品。

熔模铸造
熔模铸造(艺术上称为失蜡铸造)是一种已经实践了数千年的工艺,失蜡工艺是已知最古老的金属成型技术之一。从 5000 年前的蜂蜡形成图案,到今天的高科技蜡、耐火材料和特种合金,铸件确保生产出高质量的部件,并具有准确性、可重复性、多功能性和完整性等关键优势。
熔模铸造因其模型被熔模或被耐火材料包围而得名。蜡模需要格外小心,因为它们的强度不足以承受模具制造过程中遇到的力。熔模铸造的优点之一是蜡可以重复使用。

该工艺适用于用各种不同的金属和高性能合金重复生产净形状部件。虽然通常用于小型铸件,但该工艺已用于生产完整的飞机门框,钢铸件重达 300 公斤,铝铸件重达 30 公斤。与压铸或砂型铸造等其他铸造工艺相比,它可能是一种昂贵的工艺。然而,使用熔模铸造生产的部件可以包含复杂的轮廓,并且在大多数情况下,部件是接近最终形状铸造的,因此铸造后几乎不需要返工。

锻造件的优缺点

锻造可以生产出比同等铸造或机加工零件更坚固的零件。当金属在锻造过程中成形时,其内部晶粒纹理会变形以遵循零件的总体形状。因此,整个零件的纹理变化是连续的,从而提高了零件的强度特性。此外,锻件可以实现比铸造或制造更低的总成本。考虑到产品生命周期中从采购到交货时间再到返工所产生的所有成本,并考虑到报废成本、停机时间和其他质量考虑因素,锻件的长期效益可以超过短期成本节省铸件或制造品可能提供的。

有些金属可以冷锻,但钢铁几乎总是热锻。热锻造可防止冷成型产生的加工硬化,这会增加在工件上进行二次加工操作的难度。此外,虽然在某些情况下可能需要加工硬化,但其他硬化工件的方法(例如热处理)通常更经济且更可控。适合沉淀硬化的合金,例如大多数铝合金和钛,可以热锻造,然后进行硬化。

锻造生产涉及机械、工具、设施和人员的大量资本支出。在热锻造的情况下,需要高温炉(有时称为锻造炉)来加热钢锭或钢坯。由于大型锻锤和压力机及其生产的零件的尺寸,以及使用热金属所固有的危险,通常需要一个特殊的建筑物来容纳操作。在模锻操作中,必须采取措施吸收锤子产生的冲击和振动。大多数锻造操作都使用金属成型模具,这些模具必须经过精确加工和仔细热处理,以正确成形工件,并承受所涉及的巨大力。

铸件采用CNC加工工艺

铸造零件有
CNC加工工艺

GGG40铸铁数控加工件

GGG40铸铁
CNC加工零件

GS52铸钢加工件

GS52铸钢
机加工零件

35CrMo合金锻件加工

加工35CrMo
合金锻造件


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