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金属铸造简介

发布时间2019-12-18人气:35

金属铸造简介




金属铸造简介

本金属铸造简介简要介绍了铸造过程和历史,并概述了当今常用的铸造技术。本文的目的是使新的制造商更好地了解金属铸造的工作原理以及铸造产品生产中涉及的步骤。到文章结尾,读者应该对金属铸造所带来的机会有清晰的认识,并对金属铸造作为现代制造方法的潜力有深刻的认识。

有关更多详细信息,请单击本文全文中的链接和按钮,以与深入探讨金属铸造特定方面的文章,页面和电子书联系起来。

什么是金属铸造?

金属铸造指形成从熔融金属产品或部件,使用任何类型的模具来管理其最终形状的过程。金属铸造,在另一方面,是一种产品或部件从金属铸造过程中产生。在本文中以及我们网站上的其他地方,我们交替使用“ 铸件 ”一词,作为金属铸造过程的代名词,或者作为金属铸件的对象

金属铸造的定义:

将熔融金属倒入型腔(模具)的制造过程,该型腔在金属凝固时将其保持为特定形状。

铸造的一般步骤

1.创建主模式和corebox。金属铸造的第一步是创建一个形状与所需产品相似的物体,称为图案图案是用于生产模具的工具,并且必须略大于最终产品,以解决凝固过程中的收缩。在金属铸造中,通常通过CNC加工来制造图案。类似地,:,如在步骤2中所概述的,使用的是其他类型的工具创建coreboxes。利用可重复使用铸模的铸造方法(例如永久铸模)通常不需要模型或型芯箱。在这种情况下,工具制造商可以直接生产模具和型芯。

2.创建模具和型芯。为了成功生产铸件,制造商必须首先创建一个模腔,以容纳并形成熔融金属。在许多情况下,他们也必须产生一个核心的模具内配合,形成最终的部件内部空腔。模具和型芯可以重复使用,例如压铸或永久模制,也可以是一次性使用,例如湿砂铸造或壳模铸造。

3.熔化合金。接下来,制造商必须熔化金属。经常使用的金属是一种合金或元件,它们一起提供最佳的机械性能的混合物。熔化过程各不相同:熔化的最简单形式是将合金放入熔点较高的容器中,然后通过燃烧器或明火加热。更多现代的熔化方法(例如感应熔化)依靠合金的物理特性来熔化它们并使它们更有效地达到铸造温度。

4.将熔融金属倒入模具中。一旦制造商熔化了合金,他们必须将熔融金属倒入型腔中。通常,这是通过钢包系统完成的,该系统支持浇注过程,并允许操作员手动或自动控制浇注速度。不正确的浇注技术会导致缺陷,因为气体会滞留在模具内部,从而导致铸件中出现孔洞。

5.使金属固化。浇注后,制造商必须为金属在模具中凝固创造最佳条件。同样,制造商必须考虑熔融金属冷却时的收缩率,以及在浇铸过程中释放在模具内部累积的气体。

6.从模具中取出铸件。当金属充分冷却并固化后,制造商必须从模具中取出铸件。在采用一次性模具的方法中,操作员只需将模具从铸件上拆下来即可。对于可重复使用的模具,通常使用特殊的涂层来防止粘连,并且必须在模具中设计允许去除铸件的特性(例如顶针)。

7.完成铸造。大多数铸件必须经过精加工,例如清洁(从零件上清除多余的材料);浇口移除(从零件上移除浇注通道);热处理(在受控环境中加热和冷却铸件以增强物理性能)和质量控制检查许多产品还通过CNC加工过程以提高尺寸精度和美学价值。

铸造历史

格洛斯特烛台:中世纪铸造投资的详尽例子今天,我们对铸造的起源了解很多,都是基于考古发现。幸运的是,铸件的耐用性意味着许多铸件都可以存活数千年。

早期的铸件通常是艺术雕像,工具和武器,而铸造中使用的第一种金属是铜和锡,或由两种金属制成合金,称为青铜亚洲和欧洲大陆上的文明尝试了其他材料,并继续使用铸造数千年。随着工艺的改进和技术的精确记录,铸造产品的范围也在扩大。在中世纪,欧洲铸造厂主要负责生产教堂的钟声。

右图是格洛斯特烛台, 是  一种精制的失蜡(投资)铸件,在公元1104年至1113年之间为英格兰的格洛斯特大教堂生产。

在20世纪,部分由福特汽车的流水生产技术主导的汽车制造业增加了对铸件的需求,并导致了工艺上的进一步突破。钢是发明的,到20世纪中叶,不锈钢已广泛用于铸造。第一次世界大战和第二次世界大战都在美国,欧洲和日本测试了铸造的极限。像精密铸造这样的旧工艺也得到了进一步改进,以更快地生产出更好的铸件。20世纪还开发了压铸和壳模铸造等新工艺。

铸造工艺

以下铸造过程代表了铸造厂军火库中一些最常见,用途最广泛的技术。有些方法的历史可以追溯到数千年前,而有些方法的历史还不到一个世纪,而每种方法对于某些类型的产品来说都是理想的铸造方法。在这里,我们提供每个过程的简要概述。有关更多详细信息,请单击每个部分中提供的链接。

熔模铸造

熔模铸造是工业上仍在使用的最古老的金属铸造技术,是一种巧妙的工艺,涉及在耐火材料中覆盖形状像最终产品的蜡模,然后融化蜡并用熔融金属代替。

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  • 熔模铸造案例研究:从笨拙的制造到时尚的铸造

格林沙铸造

喷砂铸造是一种通用的金属铸造技术,具有较低的加工成本,其中将潮湿的黏土砂压实在模型周围,以形成模具。所得的模具可用于铸造几乎任何合金,并且用于形成模具的大部分砂料均可回收和再循环。

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  • 格林沙铸造简介(博客文章)

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壳模铸造

壳模铸造也被称为壳模铸造模铸造,由德国工程师于20世纪中叶发明的,后来被美国和德国的制造商完善。该方法包括在图案上涂上一层树脂涂层的砂粒,这些砂粒通过加热彼此结合。壳模铸造提供了很高的精度和出色的可重复性。

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  • Eagle Alloy,Inc.的外壳成型能力

永久铸模

顾名思义,永久铸模使用的是可重复使用的铸模,而不是砂铸中使用的一次性铸模。工具的生产可能会很复杂,并且合金会因熔化温度而受到一定的限制,但是大批量生产可以降低零件成本。永久铸模零件具有极高的重复性,表面光洁度和精度。

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  • 永久铸模入门(博客文章)

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  • Eagle Aluminum Cast Products,Inc.的永久成型能力

飞机铸件

砂型铸造的另一种形式是气固铸造(也称为无烘烤铸造),它利用在室温下凝固的化学结合砂。由于模具凝固所需的时间,该工艺比坯砂铸造或壳模成型更耗时,但是模具价格便宜,并且可以通过气铸铸造获得出色的尺寸精度和表面光洁度。

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  • Eagle Alloy,Inc.的气模铸造能力

压铸件

压铸是另一种利用可重复使用模具的铸造方法。与永久铸模相反,压铸采用高压注射快速而完全地填充型腔。压铸可以提供出色的铸造参数,但是启动成本通常将其使用限于大批量生产。

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金属铸造:具有古老根源的现代制造工艺

如今,金属铸造业是一个价值330亿美元的产业,仅在美国就占了近20万个工作岗位从建筑设备到医疗设备,耐用产品中有90%用于铸件。根据美国铸造学会的说法,“大多数人离铸件很少超过10英尺。” 新技术和改进工艺使金属铸件比以往更好,更复杂,这意味着铸造厂能够扩展到新市场,从而进一步提高了金属铸造行业的普及率。

铸造工厂定期与美国政府和大学合作,以确保铸造行业受益于尖端研究。与美国能源部的这种合作之一已经成功地开发了更轻的铸件,需要较少后加工的铸件以及使用了更多合金的铸件。

相对较新的技术(例如3D打印)可以与金属铸造一起使用,以比以前更快地创建原型,图案甚至模具倡导组织正在努力使这种技术以及其他可以帮助推动整个铸造行业的技术得到更广泛的应用。美国钢铁创始人协会(SFSA)目前正在开发一种可以由成员铸造厂研究和采用的机器人单元。他们的目标是改善整个行业的自动化程度,从而有可能重新安排更多的铸造工作。

同时,在推广方面,美国铸造协会(AFS)实施了各种计划,旨在对公众和美国立法者进行金属铸造的潜力教育。从与全国制造商协会(National Association of Manufacturers)的合作以促进制造日到每年的政府事务宣传,AFS都将培养下一代铸造专业人士作为优先事项。

经过漫长的创新历史,金属铸造仍处于制造技术的最前沿。尽管基本过程与最初的铸造者所使用的过程相同,但铸造已经发展到了不起眼的起源,可以满足现代消费者的需求。


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