机加工工艺之铸造
铸造是人类较早掌握的一种金属热加工工艺,是现代机械制造工业的基础工艺之一。铸造是将把熔化的金属液注入用耐高温材料制作的中空铸型内,冷凝后得到预期形状的制品,所得到的制品就是铸件。铸造毛坯因近乎成型,而达到免机械加工或少量加工的目的,降低了成本并一定程度上减少了时间,是现代装置制造工业的基础之一。
铸造工艺可分为三个基本部分,即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料,它是以一种金属元素为主要成分,并加入其他金属或非金属元素而组成的合金,习惯上称为铸造合金,主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。
铸造的分类
一、重力铸造
是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺,也称浇铸。其金属液一般采用手工倒入浇口,依靠金属液自重充满型腔、排气、 冷却、开模得到产品。
重力浇铸具有工艺简单,模具成本低,内部气孔少,可进行热处理等优势,但同时具有致密性差,强度稍差,不宜生产薄壁零件,表面光洁度低,生产效率低,成本高等缺陷。
二、压力铸造(压铸)
在高压作用下,使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型(压铸模具)型腔,并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。
高压铸造能够快速充型,生产效率极高,产品致密性好,硬度高,表面光洁度好,能够生产壁厚比较薄的零件;同时由于采用高压空气进行充型,内部卷入气体较多,容易在产品内部形成气孔,故此不可以进行热处理(热处理时内部气体会膨胀,导致产品出现鼓包或裂开等缺陷)及加工量过大的后期机加工(避免穿透表面致密层,露出皮下气孔,造成工件报废)。
铸造的优缺点
优点:1、可以生产形状复杂的零件,尤其是复杂内腔的毛坯;
2、适应性广,工业常用的金属材料均可铸造,几克到几百吨;
3、原材料来源广,价格低廉,如废钢、废件、切屑等;
4、铸件的形状尺寸与零件非常接近,减少了切削量,属于无切削加工;
5、应用广泛,农业机械中40%~70%、机床中70%~80%的重量都是铸件。
缺点:1、机械性能不如锻件,如组织粗大,缺陷多等;
2、砂型铸造中,单件、小批量生产,工人劳动强度大;
3、铸件质量不稳定,工序多,影响因素复杂,易产生许多缺陷。
铸造的缺陷对铸件质量有着重要的影响,因此,为选择铸造合金和铸造方法打好基础,应从铸件的质量入手,并结合铸件主要缺陷的形成与防治。
不过,普通铝压铸工艺存在很难进行光滑的铝氧化膜处理的课题。原因是,为了提高流动性使其流遍模具的所有区域,在原料中添加了硅。因此,如果要为铝压铸件着色,涂装之后可能会因为显得像塑料而失去高档感。
压铸工艺应用于手机,可因为表面无法阳极氧化,大部分企业采用喷涂处理,近日,日本欧达可公司(OTAX)宣布开发出低成本压铸工艺实现光滑铝氧化膜处理,提升产品高档感,已被应用于手机外壳和耳机部件。