现代熔模铸造的发展
精铸件的快速发展是通过其技术发展和技术进步来实现的。熔模铸造工艺的各个方面都取得了长足的进步。还有许多对熔模铸造发展有较大影响的新材料,新工艺和新设备,例如水溶性芯,陶瓷芯,改良的金属材料以及大型熔模铸造技术,钛合金熔模铸造,定向凝固和单晶铸造,过滤技术,热等静压,快速成型技术,熔模铸造中的计算机应用以及机械化自动化。
技术的发展使精铸件不仅可以生产小型铸件,而且还可以生产较大的铸件。最大的熔模铸件的轮廓尺寸接近2m,而最小的壁厚小于2mm。同时,熔模铸件变得越来越精确,除了线性公差外,零件还可以实现更高的几何公差。精铸件的表面粗糙度值越来越小,可以达到Ra0.4um。
另外,由于材料的改进和技术的发展,铸件的力学性能越来越好。涡轮叶片就是一个很好的例子。由于材料和技术的进步,涡轮叶片的性能得到了极大的改善。从1960年代到1990年代,涡轮叶片的材料(美国品牌)范围从IN100,B1900到MM200,MM247,然后发展到PWA1480。同时,由于凝固技术的发展,涡轮叶片已经从传统的等轴晶体(EQ)转变为定向凝固的柱状晶体(DS),然后扩展到单晶(SC)叶片,从而使涡轮叶片变得越来越重要。工作温度从980℃提高到1100℃以上。
钛合金熔模铸造技术的发展使钛合金(现代工业中的重要结构材料)能够使用熔模铸造方法生产复杂而复杂的零件,例如飞机发动机中间壳体,压缩机壳体和医疗植入物。尤其是出现了大规模的整体钛熔模铸造铸件,该铸件替代了装配零件,减轻了机器的重量,延长了使用寿命并取得了良好的效果。据报道,1992年生产的最大的钛熔模铸造轮毂焊接后重340kg,直径为1.918m,高度为0.591m。
热等静压(HIP)技术已广泛用于涡轮叶片和其他熔模铸造。它使用高温和高压,并依靠金属蠕变和塑性变形来修复缺陷,例如铸件内部的松动和热裂纹。经过处理后,铸件的密度可以达到金属的理论密度,从而提高性能。热等静压可使镍基高温合金,钛合金和铝合金的高温低频疲劳性能提高3到10倍;将镍基高温合金和钛合金的耐用性提高两倍以上;提高了铸件的性能,分散度降低到原来的六分之一。
为了缩短生产周期并简化工艺,熔模铸造与1980年代出现的快速成型技术(RPT)相结合,使用RPT的立体光刻(SLA),选择性激光烧结(SLS)和熔融沉积制造方法( FDM)或分层实体制造(LOM)等工艺制造塑料,蜡和纸原型,而不是传统的蜡模,或者使用直接模具生产法(DSPC)工艺生产用于熔模铸造生产的陶瓷外壳,以增强市场竞争力。
机械化和自动化的发展打破了“投资铸造过程不能机械化”的古老观念。日本,英国和前苏联已经成功地使用熔模铸造工艺生产了低成本汽车和其他民用零件。
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