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  • 大型复杂薄壁整体精密铸件的特点
    发布日期:2018-10-01
    精密铸造件在当今世界铸件的构成中,已经出现了一个引人注目的趋势,这就是有色合金铸件的产量迅速增加,而钛合金铸件的产量在铸件的总产量构成比中则出现了下降的趋势。据有关资料介绍,目前有色合金铸件在铸件材质的构成比中,我国仅占4%,而美国为7.9%,日本为11.6%,而且日、美的有色合金铸件百分比在铸件材质的构成比中,仍在继续增加。
    近十几年来,国内外航空、航天、汽车、船舶、兵器、电子等行业为追求零部件结构合理、重量轻量化等目的,大力发展大型复杂、薄壁、整体的铝合金精密铸件。
    宇航飞行器上有许多铝合金、钛合金等合金零件是经锻造、机械加工、焊接或铆接而制成的。但近年来出来了这样一种趋势,这就是把原来由几个机械加工零件组合而成的部件改用一个整体铸件来代替。
    1大型、复杂、薄壁、整体精密铸件
    1.1大型、复杂、薄壁、整体的概念
    所谓大型,一般是指铝合金精密铸件的尺寸超过500mm。
    所谓薄壁,一般是指铝合金精密铸件的平均壁厚小于2mm。
    所谓复杂,一般有二个涵义:一是指铸件的外形和内腔复杂;二是指结构复杂,如有夹层结构以及铸件壁的厚薄过渡急剧等。
    所谓整体,就是指把原来由几个机械加工零件组合装配的部件改为一个整体铸件。
    1.2精密薄壁铸件
    有些圆盘式脚手架配件的尺寸既不大,形状亦不太复杂,但壁薄,对尺寸精度和内表面粗糙度要求很高,如雷达用波导管元件。
    雷达用波导元件的内腔多呈矩形,对外表面要求不高,但对尺寸精度要求很高(士0.03~0.05mm/22mm),对内表面粗糙度的要求亦很高(Ra=1.6~2.5μm)。波导元件的一般制造方法是先将波导元件(如弯头、魔梯)分为几片,经机械加工制作矩形内腔片,再组焊成整体元件。对90度角的内腔,机加工很困难。焊成的波导管通过其两端较厚的法兰边,用螺钉互相联接,组装成复合波导管。这种生产方法不仅机械加工的难度大,而且生产周期长,焊接处电性能差,同时由于厚的法兰边(波导管本体壁厚为1~1.5mm,法兰边厚5~6mm),会大大增加波导管的重量。这种方法的制造成本十分昂贵,是铸造方法的几十倍。国外早已用精密铸造方法生产雷达波导元件,既有简单的波导元件,也有复杂的组合波导管。
    2大型、复杂、薄壁、整体有色合金精密铸件的特点
    2.1为设计结构更为复杂的零部件提供可能性
    由于零件经机械加工后再将其焊接成组合件。将会受到机械加工和焊接工艺的影响,使零部件的复杂程度受到限制。但使用精密铸造技术可以使结构很复杂的零部件一次铸造成形,经稍许机械加工即可装配到机器上。
    比较典型的例子是美国太克公司生产的波音767飞机上的嫩油增压泵壳体。其外形和结构都非常复杂,用A356铝合金浇注成形,重6.3kg。该铸件模组由22个蜡模分别压制后再组合成四个组合蜡模,然后把这四个组合蜡模组装成增压泵壳体整体蜡模,用石膏混合浆料灌注成石膏型,在真空下浇成铸件。在铸件内可直接铸出大量油路通道,中心孔间距误差不超过士0.25mm。又如航空电子仪器设备的壳体和机架,为保证电路系统工作稳定,希望将屏蔽室、印刷电路导板、散热系统一次铸出,形成整体的机壳铝铸件。同时为了提高散热效率和加强结构刚度,在铸件表面上铸出大量扁薄的散热片和凸块等,还可铸成夹层结构。
    目前,工业发达国家生产的大型电子设备框架、壳体铸件,其较大尺寸可达800~1000mm,壁厚一般为1.5mm,误差不超过士0.125mm/25mm。
    2.2可以显著地提高材料的利用率
    由锻造成型经机械加工制成的零件需要切除掉大量的金属。从而造成金属材料的很大浪费。如果用整体精密铸件代替某些经机械加工后再组合的部件,就会大大提高材料利用率,从而显著降低产品的制造成本。例如,黑华直升飞机旋转翼桨叶,原来使用钛锻件经机械加工制成。锻件重454kg,而经机械加工后制成的零件只有68kg.绝大部分金属材料被机加工切掉了。改用精密铸件后,同样的旋转翼桨叶加工前只有113kg,材料可以节省75%。
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