科普帖——什么是特种铸造

日期:2022-09-19 17:58:58



  老四我今天浏览了一下最近发生的新闻,发现并没有什么我可以蹭的热度,这可如何是好?难道本周的更文任务要完不成了吗?无奈小编在线卑微,所以迫于无奈,我决定今天做一篇正正经经的科普向,以求保住狗命。

  那么接下来,咱们就开始吧。首先我们需要解释一下,什么是特种铸造呢?很简单,特种制造并不是指某一种铸造方法(就像我之前讲过的熔模铸造就是一种特定的铸造方法),特种铸造指的是一类铸造方法。它是是指砂型铸造之外的各种铸造方法。目前常用的特种铸造方法有熔模铸造、石膏型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、金属模铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空铸造、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、V法铸造等。当然,一下子听到这么多名词是不是有些懵?没关系,作为一个专业学习材料的学生我可以负责任的告诉你,这些词你看一眼就行了,看不懂也没事。。。。。。开玩笑开玩笑,作为一篇专业科普向的文章,这么专业且有逼格的东西怎么能不解释一下呢,当然了,如果你说要把这些铸造方法都解释一边我觉得咱们可以写一篇毕业论文,而你们也不会看(做人好难),所以咱们就挑几种解释一下吧(大哥,别杀我)。

  电磁铸造是利用电磁感应原理实现的连续铸造技术。该技术的最大特点是金属液在电磁搅拌力的作用下,固相前沿变得平直,糊状区宽度减小,枝晶间距较小,化学成分均匀,铸件宏观组织以细小等轴晶为主,因此铸件有较好的压延性能。当前,电磁铸造主要应用于铝合金方面,在其它合金体系中开展的不够广泛,在钢铁中只有很少的文献给予报道。对于尺寸、形状和内部质量合格的电磁铸造产品,不仅与感应器结构、电参数、屏蔽及其位置有关,还与浇注温度、冷却喷水工艺及浇注充型速度等密切相关,因此真正获得优质的铸件难度很大。目前,该工艺只在小型铸锭方面进行了应用,还未能用到真正意义的铸件成形方面,如果能紧密围绕具有代表性的关键零部件(例如发动机叶片),结合铸造工艺优化、凝固组织控制、电磁流体力学和自动控制等多门类复杂技术,开展其技术应用的研究,并重点考察电磁场、温度场、流场、压力场和浓度场的综合作用过程,将对优质铸件的成形具有重要的意义。

  半固态金属铸造是目前比较热门的一种特种铸造工艺,该工艺的特点是,由于在液相中含有近一半的初生相,成形温度大为降低,当切应力为零时可实现金属坯料的高温搬运,易于实现机械化,延长模具的使用寿命,这样即节约了宝贵的能源,又降低了对环境的污染程度,改善了生产条件;同时,在一定切应力作用下,半固态金属又具有适宜的粘度,可以采用如压铸、真空吸铸和挤压铸造等多种工艺进行成形,可以保证铸件优异的性能尤其是减少气孔、缩松等常见的铸件内部质量缺陷。与全液态金属成形工艺比较,半固态工艺彻底改变了金属的充型方式和凝固过程,因此所成形零件表面光滑、内部致密、晶粒细小、力学性能高。半固态金属成形工艺可以达到零件近尺寸成形的目的,极大地减少了零件的机械加工量和切削环节,是颗粒和短纤维增强金属基复合材料的首选制备工艺。目前由半固态铸造工艺生产的铝、镁以及其金属基复合材料得到了飞速发展。

  金属基复合材料也是目前发展前景较好地一种新材料,并且其运用也有较多的领域,所以针对金属基复合材料的特种铸造方法在近几年也有所发展。搅融铸造技术就是其中一种,这是一种利用合金在固液温度区间经搅拌得到的流变性质,将非长纤维增强材料搅入半固态熔液中,依靠半固态金属的粘结性阻止增强材料因重差上浮而形成复合材料的方法。英国Lough borough技术大学在研究石墨增强铝硅合金用于生产汽车发动机铸件和轴承的可能性时采用了这种方法。搅融铸造的优点是能获得增强物均匀分布的复合材料,但这种方法只限于有固液相温度区间的基体合金材料,另外在制作时对温度的控制要求十分严格。

  特种铸造作为一种有别于传统砂型铸造的新型铸造工艺,特种铸造具有很多传统铸造工艺所不具备的优点,比如:铸件的尺寸精度、表面粗糙度高,更接近零件的最终形状与尺寸,可以实现少切削或无切削加工。铸件的品质好,力学性能高。铸造生产不用砂或少用砂,改善劳动条件和环境。简化生产工艺过程,提高生产效率,便于实现机械化和自动化等等。这些都是特种铸造的优势所在,当然特种铸造也存在着一些缺点,这是必然的事情,怎么可能会有一件事是十全十美的呢,不存在的。

  特种铸造存在的缺陷就在于原有的特种铸造方法都有各自的特点,适合生产各种不同要求的铸件。但是,每种特种铸造方法均不是万能的,都有一定的局限性。金属型铸造、压力铸造等由于模具寿命的原因,目前广泛用于铝、镁、锌等熔点较低的合金的铸件生产,钢、铁铸件生产就比较困难,而能生产钢、铁及铜合金等高熔点合金铸件的熔模铸造,生产工序还较复杂等等。