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熔模精密精密铸造(Investment Casting)又脱蜡铸造或失蜡铸造(Lost-wax Casting),这种铸造工艺可以生产出精密复杂、接近于产品最后形状,可不加工或很少加工就可直接使用的金属零件或精美工艺品,是一种近净形的金属液态成形工艺,应用非常广泛。 熔模铸造是以最终产品为摹本的批量复制技术,先要制做金属模具,在射蜡机上用金属模具压制出蜡模,将单个的蜡模组合到浇注系统上形成一棵棵蜡树,在蜡树上涂敷多层耐火材料,干燥硬化后形成型壳,然后将型壳内的蜡熔化使之流出,再将型壳焙烧使之坚固,最后再将熔化的液态金属浇注入型壳中,液态金属在型壳中冷却凝固后即成为所需要的铸件。 熔模精密铸造是在古代蜡模精密铸造的基础上发展起来的。作为文明古国,中国是使用这一技术较早的国家之一,远在公元前数百年,我国古代劳动人民就创造了这种失蜡精密铸造技术,用来精密铸造带有各种精细花纹和文字的钟鼎及器皿等制品。  现代熔模精密铸造方法在工业生产中得到实际应用是在二十世纪四十年代。当时航空喷气发动机的发展,要求制造象叶片、叶轮、喷嘴等形状复杂,尺寸精确以及表面光洁的耐热合金零件。由于耐热合金材料难于机械加工,零件形状复杂,以致不能或难于用其它方法制造,因此,需要寻找一种新的精密的成型工艺,于是借鉴古代流传下来的失蜡精密铸造,经过对材料和工艺的改进,现代熔模精密铸造方法在古代工艺的基础上获得重要的发展。   我国是上世纪五、六十年代开始将熔模精密铸造应用于工业生产。其后这种先进的精密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。早期的熔模铸造工艺是采用石蜡硬脂酸模料、水玻璃粘接剂制壳。九十年代开始发展铸造专用中温模料、 硅溶胶制壳、中频快速熔炼技术,铸件尺寸精度和表面光洁度有了很大的改善,成为当今生产出口精密铸件的主流工艺。 熔模铸件尺寸精度较高,铸钢件一般可达GB/T6414之CT5-7(砂型精密铸造为CT10~13),小型铸件甚至可以达到CT4。当然由于熔模精密铸造的工艺过程复杂,影响铸件尺寸精度的因素较多,例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等,所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高,但与机械加工相比仍有差距。  压制蜡模时,采用型腔表面光洁度高的压型,因此,熔模的表面光洁度也比较高。此外,与熔融金属直接接触的型腔内表面由极细的耐火涂料涂挂在熔模上而制成。所以,熔模铸件的表面光洁度比普通铸造件的高,表面粗糙度一般在Ra.3.2~6.3μm之间,更好的可以到Ra1.6以下。  熔模铸造采用热壳浇注,充型能力强,可以生产出薄壁铸件和细微的文字图案(如商标、规格型号等),铸件的最小壁厚已经可以做到2毫米以下。 熔模精密铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着比较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。熔模铸造还可以把一些焊接组合件铸成一体,省去组合与焊接工作。由此可见,采用熔模精密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。  熔模精密铸造方法的另一优点是材质选用灵活,它可以铸造各种合金的复杂铸件,特别是铸造耐热钢、高温合金等特殊材质铸件。如喷气式发动机的叶片,其流线型外廓与冷却用内腔,用机械加工工艺几乎无法形成。用熔模精密铸造工艺生产不仅可以做到批量生产,保证了铸件的一致性,而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。 与其它铸造方法相比,熔模铸造的工序多,生产流程复杂,需要消耗较多的辅助材料、燃料和动力,生产成本比较高。熔模铸造的制壳干燥时间比较长,生产周期也比较长。
金属粉末注塑成型技术是近几年很热门的一种金属近净成型技术,该工艺与其他金属成型工艺有什么区别呢?    首先我们介绍下MIM--MetalInjection Molding:粉末注射成形技术是将现代塑料注射成形技术与传统粉末冶金工艺相结合而形成的一种新型粉末冶金近净成形技术。    该技术主要技术特点包括:1、能直接成形几何形状复杂的小型零件(0.03g~200g);2、零件尺寸精度高(±0.1%~±0.5%),表面光洁度好(粗糙度1~5μm);3、产品相对密度高(95~100%),组织均匀,性能优异;4、适合各种粉末材料的成形,产品应用十分广泛;5、原材料利用率高,生产自动化程度高,适合连续大批量生产。 适用材料与应用领域      MIM技术原则上可适用于任何能制成粉末的材料,目前应用的MIM材料体系主要有:不锈钢,铁基合金,磁性材料,钨合金,硬质合金,精细陶瓷等系列。所制备的零件广泛应用于航空航天工业、汽车业、军工业、医疗、机械行业、日用品等领域。MIM与其他成形工艺特点的比较1.与传统粉末冶金工艺比较    MIM作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术,具有常规粉末冶金方法无法比拟的优势。MIM能制造许多具有复杂形状特征的零件:如各种外部切槽,外螺纹,锥形外表面,交叉通孔、盲孔,凹台与键销,加强筋板,表面滚花等等,具有以上特征的零件都是无法用常规粉末冶金方法得到的。2.与比精密铸造比较    精密铸造对于熔点相对较低的金属或合金,精密铸造也可以成形三维复杂形状的零件。但对于难熔金属和合金、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等却无能为力,这是精密铸造的本质所决定的。另外,对于尺寸小、壁薄、大批量的零件采用精密铸造是十分困难或不可行的。MIM和精密铸造特点的比较3.与机加工比较    传统机械加工法,近来靠自动化而提升其加工能力,在效率和精度上有极大的进步,但是基本的程序上仍脱不开逐步加工(车削、刨、铣、磨、钻孔、抛光等)完成零件形状的方式。    机械加工方法的加工精度远优于其他加工方法,但是因为材料的有效利用率低,且其形状的完成受限于设备与刀具,有些零件无法用机械加工完成。相反的,MIM可以有效利用材料,形状自由度不受限制。对于小型、高难度形状的精密零件的制造,MIM工艺比较机械加工而言,其成本较低且效率高,具有很强的竞争力。MIM技术弥补了传统加工方法在技术上的不足或无法制作的缺憾,并非与传统加工方法竞争。MIM技术可以在传统加工方法无法制作的零件领域发挥其特长。MIM和机加工特点的比较
MIM的工艺过程1.混料、造粒混料是把金属粉末与有机粘接剂均匀掺混在一起,使各种原料成为注射成型用混合料。造粒是将混合料挤出造粒成颗粒。MIM工艺所用的金属粉末颗粒尺寸一般在0.5~20μm。从理论上讲,颗粒越细,比表面积也越大,越易于成型和烧结。金属粉末种类比较多,如下表(标红材质为最常用的金属):有机粘结剂的作用是粘结金属粉末颗粒,使混合料在注射机料筒中加热后具有流变性和润滑性,即粘结剂是带动粉末流动的载体。因此,粘结剂的选择是整个粉末注射成型的关键。常见的粘结剂有:PP、PE、EVA、PEG和POM。2.注塑成型这类注塑成型和普通金属注塑成型区别不大,但要求螺杆更加耐磨。3.脱脂(也叫萃取)在烧结前必须去除毛坯内所含有的有机粘结剂,该过程称为萃取。萃取工艺必须保证粘结剂从毛坯的不同部位沿着颗料之间的微小通道逐渐排出,而不降低毛坯的强度。粘结剂的排除速率一般遵循扩散方程。4.烧结烧结能使多孔的脱脂毛坯收缩密化成为具有一定组织和性能的制品。尽管制品的性能与烧结前的许多工艺因素有关,但在许多情况下,烧结工艺对最终制品的金相组织和性能有着很大甚至决定性的影响。5.二次处理对于尺寸要求较为精密的零件,需要进行必要的后处理。这工序与常规金属制品的热处理工序相同。二次处理用的较多的工艺有精密CNC。
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