嘉扬--精密铸造工艺培训.pdf

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1、熔模铸造工艺简介铸造定义铸造熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法（GB/T5611-1998）。铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间铸造是现代制造工业的基础工艺之一。铸造与其他金属成型工艺的区别热加工热加工是相对于机械加工而言的，一般是在较高的温度下将金属软化或熔化处理后再冷却至常温的成形技术，常见的是凝固成形（铸造）、连接技术（焊接）和塑性成形（锻压和冲压）。热加工成

2、形过程中，模具起着极其重要的作用，从而又衍生出了模具设计和加工技术。机加工是指通过加工机械精确去除材料的加工工艺。机械加工主要有手动加工和数控加工两大类。手动加工是指通过机械工人手工操作铣床、车床、钻床和锯床等机械设备来实现对各种材料进行加工的方法。手动加工适合进行小批量、简单的零件生产。数控加工（CNC）是指机械工人运用数控设备来进行加工，这些数控设备包括加工中心、车铣中心、电火花线切割设备、螺纹切削机等。目前，绝大多数的机加 工车间都采用数控加工技术。通过编程，把工件在笛卡尔坐标系中的位置坐标（X，Y，Z）转换成程序语言，数控机床的CNC控制器通过识别和解释程序语言来控制数控机床的轴，自动

3、按要求去除材料，从而得到精加工工件。数控加工以连续的方式来加工工件，适合于大批量、形状复杂的零件。加工车间可采用CAD/CAM（计算机辅助设计计算机辅助制造）系统对数控机床自动编程。零件的几何形状从CAD系统自动转换到CAM系统，机械工人在虚拟的显 示屏上选择各种加工方法。当机械工人选定某种加工方法后，CAD/CAM系统可以自动输出CNC代码，通常是指G代码，并把代码输入到数控机床的控制器中 以进行实际的加工操作。机加工工艺包括：五轴加工、陶瓷加工、化学数控加工、放电加工、放电钻孔加工、数控钛、紧急施工/现场加工、铸件加工、磨削加工、细微加工（微小件加工）、塑料加工、车削加工、螺纹加工锻造用锻

4、压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。焊接焊接焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超

5、声波等。19世纪末之前，唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末，先是弧焊和氧燃气焊，稍后出现了电阻焊。20世纪早期，随着第一次和第二次世界大战开战，对军用器材廉价可靠的连接方法需求极大，故促进了焊接技术的发展。今天，随着焊接机器人在工业应用中的广泛应用，研究人员仍在深入研究焊接的本质，继续开发新的焊接方法，以进一步提高焊接质量。粉末冶金粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由

6、于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。铸造分类按造型方法习惯上分为：按造型方法习惯上分为：（1）普通砂型铸造，又称砂铸，翻砂，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。（2）特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、负压铸造、陶瓷型铸造，消失模铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。按照成型工艺可分为：按照成型工艺可分为：（1）重力浇铸：砂铸，硬模铸造。依靠重力将熔融金属液浇入型腔。（2）压力铸造：低压浇铸，高压铸造。依靠额外增加的压力将熔融金属液

7、瞬间压入铸造型腔。砂型铸造以外的铸造方法，统称“特种铸造”砂型铸造以外的铸造方法，统称“特种铸造”砂型铸造示意图砂型铸造示意图特种铸造的方法很多,而且还在不断的发展着。特种铸造的方法很多,而且还在不断的发展着。最常见的特铸方法有：最常见的特铸方法有：熔模铸造熔模铸造、石膏型铸造、陶瓷型、石膏型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、挤铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造、离心铸造、连续铸造。压铸造、离心铸造、连续铸造。每种铸造方式的特点适宜铸造什么合金由（铸型）耐火材料的耐火度+粘结剂的化学性质决定铸铁：铸钢：铸铝：铸铜：目前适合有色金属有色金属（熔

8、点低，铸型可重复使用）不锈钢等高合金钢耐热钢高温合金不锈钢等高合金钢耐热钢高温合金铸铁碳钢低合金钢铸铁、碳钢低合金钢铸铁、碳钢低合金钢铸铁、碳钢低合金钢靠磁力形成铸型金属型腔锆砂+（SiO2+AlO3）+硅溶胶锆砂+（SiO2+AlO3）+硅酸乙酯石英砂+水玻璃壳型（有机粘结剂+硅砂）树脂普通砂型（无机粘结剂+硅砂）粘土膨润土、水玻璃没用模子没用模子蜡模EPS发泡木质、金属质、塑料质等压力低压重力（模子是一次性的）（模子可重复使用）电磁铸造金属型熔模（精密）消失模砂型特种铸造（离心铸造，陶瓷型铸造，真空吸铸，连续铸造钢坯）普通特种铸造的优点1.件精密，可少、无切削加工1.件精密，可少、无切削加

9、工2.件内部质量和力学性能好2.件内部质量和力学性能好3.降低金属消耗和铸件废品率3.降低金属消耗和铸件废品率4.简化工序4.简化工序5.改善劳动条件5.改善劳动条件铸件尺寸精度是指铸件尺寸的精确程铸件尺寸精度是指铸件尺寸的精确程度，即误差大小。铸件尺寸与图纸要求尺寸度，即误差大小。铸件尺寸与图纸要求尺寸的误差越大，则精度越差。现国家标准将铸的误差越大，则精度越差。现国家标准将铸件尺寸精度分为十六级。件尺寸精度分为十六级。铸件尺寸精度铸件尺寸公差与铸件基本尺寸有关。此外，还和合铸件尺寸公差与铸件基本尺寸有关。此外，还和合金种类、铸造方法种类有关。金种类、铸造方法种类有关。464646熔模铸造熔

10、模铸造5768压力铸造压力铸造687979金属型铸造金属型铸造79810810砂型机器造型及壳型砂型机器造型及壳型91310151115砂型手工造型砂型手工造型轻金属合金轻金属合金铜合金铜合金黑色金属黑色金属熔模铸造历史熔模铸造又称失蜡法。失蜡法是用蜡制作所要铸成器物的模子，然后在蜡模上涂以泥浆，这就是泥模。泥模晾干后，在焙烧成陶模。一经焙烧，蜡模全部熔化流失，只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口，再从浇注口灌入铜液，冷却后，所需的器物就制成了。我国的失蜡法起源于春秋时期。河南淅川下寺2号楚墓出土的春秋时代的铜鼎是迄今所知的最早的失蜡法铸件。此铜鼎四边及侧面均饰透雕云纹，四周有十二个立雕伏兽，

11、体下共有十个立雕状的兽足。透雕纹饰繁复多变，外形华丽而庄重，反映出春秋中期我国的失蜡法已经比较成熟。战国、秦汉以后，失蜡法更为流行，尤其是隋唐至明、清期间，铸造青铜器采用的多是失蜡法。我国是于上世纪五、六十年代开始将熔模铸造应用于工业生产。其后这种先进的铸造工艺得到巨大的发展，相继在航空、汽车、机床、船舶、内燃机、气轮机、电讯仪器、武器、医疗器械以及刀具等制造工业中被广泛采用，同时也用于工艺美术品的制造。我国著名的文物代表（熔模铸造工艺生产）熔模铸造工艺熔模铸造工艺过程过程蜡模蜡模零件零件压压蜡蜡模模组组焊模焊模组组上上涂料涂料、撒撒砂、砂、干燥干燥脱蜡脱蜡焙烧焙烧浇注浇注除壳除壳清理清理工序

12、工序过程图表过程图表压溶芯-修溶芯-溶芯检验-压蜡-修蜡-蜡检-组树-制壳-脱蜡-焙烧-熔炼-化验成分-浇注-震壳-抛丸-切割-抛丸-咬酸-喷砂-磨浇口-检验-焊修-热处理-咬酸-抛丸-整形-喷砂-检验-入毛坯库-加工-检验-入成品库熔模铸造工艺流程熔模铸造工艺特点（1）熔模精密铸件的形状一般都比较复杂，铸件上可铸出孔的最小直径可达0.5mm，铸件的最小壁厚为0.3mm。在生产中可将一些原来由几个零件组合而成的部件，通过改变零件的结构，设计成为整体零件而直接由熔模精密铸造铸出，以节省加工工时和金属材料的消耗，使零件结构更为合理。（2）熔模铸件尺寸精度较高，一般可达CT4-6（砂型铸造为CT10

13、13，压铸为CT57）；（3）熔模精密铸件的重量大多为几十克到上百公斤，太重的铸件用熔模精密铸造法生产较为麻烦。（4）熔模铸件的表面光洁度比一般铸造件的高，一般可达Ra.1.63.2m。熔模铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。熔模精密铸造工艺过程较复杂，且不易控制，使用和消耗的材料较贵，故它适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片

14、等。（5）可用熔模精密铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。应用应用复杂、高精度、中小件复杂、高精度、中小件合金不限合金不限生产批量限制不大生产批量限制不大分分两类两类件件1.航空、航天上用零件1.航空、航天上用零件2.商品件（常规武器及一般机器件、文体2.商品件（常规武器及一般机器件、文体用品、艺术品）用品、艺术品）注：前者质量高价格贵注：前者质量高价格贵飞机发动机飞机发动机定向凝固叶片和单晶叶片定向凝固叶片和单晶叶片飞机叶片飞机叶片（空心）（空心）壳体壳体热交换器热交换器前机匣前机匣万向连轴接万向连轴接枪支

15、零件枪支零件坦克坦克件件高尔夫球杆头高尔夫球杆头宝石戒指树宝石戒指树承制产品范例承制产品范例Product Examples汽车零件汽车零件Automobile part汽车零件汽车零件Automobile part泵类泵类Pump Parts泵类泵类Pump parts阀门阀门Valves食品机械食品机械Food Processing Machinery工具零件工具零件Tool parts高速铁路零件高速铁路零件High speed railway part航空零件航空零件Aviation Parts石油装备配件石油装备配件Petroleum Equipment Accessories核电配

16、件核电配件Nuclear power accessories医疗配件医疗配件Medical Instruments燃气轮机叶片燃气轮机叶片Gas turbines喷砂喷砂Sand Blasting 酸洗酸洗Acid pickling拉丝抛光拉丝抛光Dull Polishing镜面抛光镜面抛光Mirror Polishing研磨件研磨件Tumbled Parts磷化处理磷化处理Phosphorized Part表面处理表面处理Surface treatments发黑发黑Blacking Part喷漆喷漆Painting Part镀锌镀锌Zinc plated Part耐热钢耐热钢Heat res

17、istant Steel双相不锈钢双相不锈钢Duplex stainless steel工具钢工具钢Tool Steel马氏体不锈钢马氏体不锈钢Martensitic stainless steel碳钢碳钢Carbon steel不锈钢不锈钢Stainless steel各种材质各种材质Materials铜合金件铜合金件Copper part铝合金件铝合金件Aluminium part钴基合金钴基合金Co-based part镍基合金镍基合金Ni-based part各种材质各种材质Materials压压制蜡制蜡模模Wax Injection水溶芯水溶芯Soluble Wax陶陶芯芯Ceram

18、ic Core制壳制壳Shell Making脱蜡脱蜡Dewaxing浇铸浇铸Pouring热处理设备热处理设备Heat-treatment Facility真空熔炼炉真空熔炼炉Vacuum Melting Furnace修蜡蜡检组树制壳面层干燥背层干燥脱蜡脱蜡焙烧成分分析浇注振壳切割抛丸粗/精磨喷砂焊修酸洗电抛光整形终检机加工机加工Machining电子万电子万能能材材料料试验试验机机Material Testing Machine超超低低温冲击试验温冲击试验机机(达达-196-196)Impact Tester(-196)电子电子金金相显微镜相显微镜Metallography Micros

19、cope直读光谱仪直读光谱仪Spectrometer铁素铁素体体测测量量仪仪Delta Ferrite Tester检测设备三坐三坐标标测测量量仪仪CMM影像测影像测量量仪仪Projector超声波测厚仪超声波测厚仪Thickness Tester硬硬度度仪仪Hardness Tester钴钴60检测仪检测仪Cobalt 60 detector射线探伤射线探伤机机X-ray Tester内内窥镜窥镜Endoscope嘉扬公司技术实力优势技术领先设备精良检测先进管理先进质量体系规模生产我司承接苏尔寿产品材质及产品特点苏尔寿常用材质成分0.030.0410.80.646（碳钢)0.4-13.5-4

20、.511.5-140.030.04110.06E2（CA6NM)2.5-311-1416.5-18.50.030.045210.074H(SS2343)2-310-1416-180.030.045210.083168-10.518-200.030.045210.083040.14-0.23-3.54.5-6.522-230.0150.03210.03BE(1.4462)3-4.56-824-260.0150.0351-20.50-10.033N(SS2328)0.15-0.352.5-3.24.5-5.514-15.50.030.0350.71.00.074E(CB7CU-2)0.1-0.34

21、-56-824-260.040.041.510.034T(A890 5A）0.15-0.251.75-2.54-624-270.040.04110.0641（A890 3A）NbCuNMoNiCrSPMnSiC元素材质性能、热处理及用途低碳：结构件、箱体高碳：工具类退火、正火、调质15200-300400-600碳钢泵类、化工性能和耐蚀性均较好正火和回火15550755E2（CA6NM)食品、医疗化工、装饰等固溶30200440304、316、4H(SS2343)同A890 5A高温固溶25450655BE(1.4462)耐腐蚀，温度达315时保持高强度的工作条件沉淀硬化5100011704E

22、(CB7CU-2)高温固溶，大于1120185156904T(A890 5A）耐蚀环境，食品、海水、石油化工、污水处理、造纸等固溶，大于10702545065541（A890 3A）主要用途热处理方式延伸率（%）屈服强度（MPa）抗拉强度（MPa）产品特点采用两件装配后精加工方式加工，单重大，精度高。粗加工段各件加工余量的分配，相互配合的轴、孔过盈量控制，装配定位销孔方向控制是重点，两件加热装配后需在配合接缝处开焊口，进行四段预焊处理，焊后需打磨平整，以保证工件在吊装，运转过程中不松动，不错位。装配后需设半精加工工序，增加着色探伤，然后进行精加工5A材质难度大，个别抛光导叶叶片薄，抛光难度大M

23、BN导叶产品尺寸精度、相互位置精度要求很高，加工表面存在断续车削，相互配合的圆弧及内孔、外圆、轴向台阶需采用合理工艺 及高精度夹具保证流道弯曲度大，流道长，制壳难度大、周期长，表面容易产生细小毛刺，流道光洁度不易保证，修磨难度大。MBN80和MBN100中段太大，流道内容易跑火，表面毛刺多，表面粗糙，无法满足要求MBN中段两端有三角形结构，加工时需重点控制三角形结构的轮廓尺寸及与内孔的同轴度（此为重中之重），需采用合理的工艺手段保证。有较高的动平衡要求，去重打磨效率还可以。封闭式叶轮，制壳难度大、周期长，个别叶片壁厚薄，不利于补缩MBN叶轮产品加工表面除内孔外完全为断续加工面，产品精加工段需采

24、用客户提供的加工方式加工，以完工后的内螺纹及端口内孔定位，将两端面在一序中精车完成。静平衡打磨区域较小，去重打磨效率不高叶轮轮毂部位叶片壁厚小，外圆部位壁厚大，结构不利于补缩CPT叶轮叶轮都带有细长斜平衡孔，制壳难度大，很容易跑火，清理困难。叶片废品多AUP叶轮产品结构比较特殊，属于盘类薄壁件，而且由于材质的原因有应力变形存在，尺寸精度比较高，容易变形，加工难度很大。要保证以上的尺寸公差必须要求设备的精度要高，操作工的操作技能整体水平要高。耐磨板系列从现在来看已经基本稳定了，建议将3个孔的位置度0.2放宽到0.5-0.8毛坯结构相对简单，但个别环状耐磨板减重槽窄而深，不利于制壳，容易产生跑火及剥落耐磨板加工特点毛坯特点