离心铸造砂型铸造真空成型铸造锻造

我们可以提供离心铸造、砂型铸造、真空成型铸造和锻造技术零件，满足严格要求的精密加工

离心铸造

在离心铸造中，永久模具在高速旋转（300至3000转/分钟）的同时，熔融金属被倒入。熔融金属被离心力抛向模具内壁，冷却后凝固。铸件通常具有细晶粒结构，外径由于与模具表面接触而具有非常细的晶粒。杂质和夹杂物被抛向内径表面，可以通过加工去除。铸造机可以是水平轴或垂直轴。水平轴机器适用于长而薄的圆柱体，垂直机器适用于环形件。大多数铸件首先从外部凝固。这可用于促进铸件的定向凝固，从而赋予其有用的冶金性能。通常，内外层被丢弃，仅使用中间的柱状区域。离心铸造是阿尔弗雷德·克虏伯的发明，他在1852年用它制造铁路车轮的铸钢轮胎

离心铸造的特点

公差限制：外径为2.5毫米（0.1英寸），内径为3.8毫米（0.15英寸）

离心铸造的优点

圆柱体和具有旋转对称性的形状最常用此技术铸造。“高”铸件（沿沉降力作用方向，通常是重力方向）总是比短铸件更困难。在离心铸造技术中，离心力作用的旋转半径取代了垂直轴。铸造机可以旋转，以将其放置在与重力垂直的任何方便的方向上。水平和垂直轴机器都使用，只是为了使铸件的最长尺寸方便地水平放置。薄壁圆柱体很难通过其他方法铸造，但离心铸造特别适合它们。对于旋转半径，这些实际上是浅平铸件，因此很简单。离心铸造也用于铸造盘状和圆柱状物体，如铁路车轮或机器配件，其中晶粒、流动和平衡对成品的耐用性和实用性很重要。只要形状在半径上相对恒定，也可以铸造非圆形形状

砂型铸造

砂型铸造，也称为砂模铸造，是一种以砂为模具材料的金属铸造工艺。术语“砂型铸造”也可以指通过砂型铸造工艺生产的物体。砂型铸造在称为铸造厂的专业工厂中生产。超过70%的金属铸件是通过砂型铸造工艺生产的

砂型铸造相对便宜且足够耐火，甚至适用于钢铁铸造。除了砂子，还混合或与砂子一起使用合适的粘结剂（通常是粘土）。混合物通常用水湿润，但有时也用其他物质，以增强粘土的强度和可塑性，并使混合物适合成型。砂子通常包含在称为砂箱的框架或模具箱系统中。模具腔和浇注系统通过将砂子压实到模型或图案周围或在砂子中直接雕刻来创建

砂型铸造的图案

根据工程师或设计师提供的设计，熟练的模型制造商使用木材、金属或塑料（如发泡聚苯乙烯）制作要生产的物体的模型。砂子可以被研磨、扫入或刮入形状。铸造的金属在凝固过程中会收缩，并且由于冷却不均匀，这种收缩可能不均匀。因此，图案必须比成品稍大，这种差异称为收缩余量。模型制造商能够使用“收缩规则”制作合适的模型（这些有时称为“收缩余量尺”，其中刻度标记根据所需的额外长度百分比故意制作得更大）。不同金属使用不同比例的规则，因为每种金属和合金的收缩量都不同。图案还具有芯印，在模具中创建寄存器，砂芯放置在其中。这些芯子有时用金属丝加固，用于创建无法用上下模成型的轮廓和空腔，如阀门的内部通道或发动机缸体中的冷却通道

金属进入模具腔的路径构成浇注系统，包括浇口、各种保持良好金属“进料”的进料口以及将浇注系统连接到铸件腔的内浇口。铸造过程中产生的气体和蒸汽通过可渗透的砂子或通过冒口排出，冒口可以在图案本身中添加，也可以作为单独的部件添加

砂型铸造的模具箱和材料

准备一个多部分的模具箱（称为铸造砂箱，其上下半部分分别称为上箱和下箱）以接收图案。模具箱由可以相互闩锁和端部封闭的段组成。对于一个简单物体——一侧是平的——模具箱的下部，底部封闭，将填充成型砂。砂子通过称为夯实的振动过程压实，在这种情况下，定期刮平。然后可以用尺寸化合物稳定砂子表面。将图案放在砂子上并添加另一个模具箱段。额外的砂子被夯实覆盖在图案周围。最后，在箱子上放置一个盖子并翻转并解开闩锁，以便模具的两半可以分开并移除带有浇口和排气口的图案。可以添加额外的尺寸化合物，并纠正由于移除图案而引入的任何缺陷。箱子再次关闭。这形成了一个“绿色模具”，必须干燥以接收热金属。如果模具没有充分干燥，可能会发生蒸汽爆炸，将熔融金属抛出。在某些情况下，砂子可以用油代替湿润，这使得无需等待砂子干燥即可进行铸造。砂子也可以用化学粘合剂粘合，如呋喃树脂或胺硬化树脂

砂型铸造的冷却器

为了控制金属的凝固结构，可以在模具中放置金属板，冷却器。相关的快速局部冷却将形成更细的晶粒结构，并可能在这些位置形成更硬的金属。在铁铸件中，效果类似于锻造工作中的淬火金属。发动机缸体的内径通过冷却芯子变硬。在其他金属中，冷却器可用于促进铸件的定向凝固。通过控制铸件的凝固方式，可以防止铸件内部的空隙或气孔

砂型铸造的芯子

为了在铸件内部产生空腔——如发动机缸体和缸盖中的液体冷却——使用负形式来生产芯子。通常砂型成型，芯子在移除图案后插入铸造箱中。尽可能避免使用芯子，因为额外的设置时间会增加成本

在适当湿度的完整模具中，包含砂型模具的箱子被定位以填充熔融金属——通常是铁、钢、青铜、黄铜、铝、镁合金或各种锌合金，这些合金通常包括铅、锡和锌。填充熔融金属后，箱子被放置一旁，直到金属冷却到足够强度。然后移除砂子，露出粗糙的铸件，在铁或钢的情况下，可能仍然呈红色。当铸造像铁或铅这样的金属时，它们比铸造砂重得多，铸造砂箱通常覆盖重板以防止称为“浮模”的问题。浮模发生在金属压力将砂子推出模具腔形状时，导致铸件失败

铸造后，芯子被棒或弹丸打碎并从铸件中移除。浇口和冒口的金属从粗糙铸件上切割下来。可以应用各种热处理以缓解初始冷却产生的应力并增加硬度——在钢或铁的情况下，通过水或油淬火。铸件可以通过表面压缩处理进一步强化——如喷丸处理——增加抗拉裂性并平滑粗糙表面

砂型铸造的设计要求

要制造的零件及其图案必须设计以适应工艺的每个阶段，因为必须能够在不干扰成型砂的情况下移除图案，并具有适当的位置来接收和定位芯子。垂直于分型线的表面必须使用轻微的锥度，称为拔模，以便能够从模具中移除图案。这一要求也适用于芯子，因为它们必须从形成它们的芯盒中移除。浇口和冒口必须布置得当，以允许金属和气体在模具内适当流动，从而避免不完整的铸件。如果芯子或模具的一部分脱落，它可能会嵌入最终铸件中，形成砂坑，这可能使铸件无法使用。气孔可能导致内部空隙。这些可能立即可见，或者可能只有在进行大量加工后才显现。对于关键应用或浪费成本是一个因素的情况，可以在进一步工作之前应用无损检测方法

真空成型铸造

真空成型（V法）是砂型铸造工艺的一种变体，适用于大多数黑色和有色金属，其中未粘合的砂子通过真空保持在砂箱中。图案特别通风，以便可以通过它拉动真空。将热软化的薄塑料片（0.003至0.008英寸（0.076至0.203毫米））覆盖在图案上并拉动真空（200至400毫米汞柱（27至53千帕））。将特殊的真空成型砂箱放置在塑料图案上，并填充自由流动的砂子。砂子振动以压实砂子，并在上箱中形成浇口和浇注杯。另一张塑料片放置在砂箱中砂子的顶部，并通过特殊砂箱拉动真空；这硬化并加强了未粘合的砂子。然后释放图案上的真空并移除上箱。下箱以相同的方式制作（没有浇口和浇注杯）。任何芯子都放置到位并关闭模具。熔融金属在上下箱仍处于真空状态时倒入，因为塑料蒸发但真空保持砂子的形状，而金属凝固。当金属凝固后，关闭真空，砂子自由流出，释放铸件

V法以不需要拔模而闻名，因为塑料薄膜具有一定的润滑性，并且在砂箱中拉动真空时会略微膨胀。该工艺具有高尺寸精度，第一英寸的公差为±0.010英寸，之后为±0.002英寸。横截面可以小至0.090英寸（2.3毫米）。表面光洁度非常好，通常在150至125 rms之间。其他优点包括没有与湿度相关的缺陷，没有粘合剂成本，砂子渗透性极佳，以及没有燃烧粘合剂产生的有毒烟雾。最后，图案不会磨损，因为砂子不接触它。主要缺点是该工艺比传统砂型铸造慢，因此仅适用于低到中等生产量；每年大约10至15,000件。然而，这使其非常适合原型工作，因为图案可以轻松修改，因为它由塑料制成

锻造

锻造是最古老的金属加工工艺之一。传统上，锻造是由铁匠使用锤子和铁砧进行的，尽管在12世纪将水力引入铁的生产和加工中使锤子和铁砧过时。铁匠铺或锻造厂经过几个世纪的演变，成为具有工程流程、生产设备、工具、原材料和产品的设施，以满足现代工业的需求

在现代，工业锻造通过压缩空气、电力、液压或蒸汽驱动的压力机或锤子进行。这些锤子的往复重量可达数千磅。较小的动力锤子，500磅（230公斤）或更小的往复重量，以及液压压力机在艺术铁匠铺中也很常见。一些蒸汽锤仍然在使用，但随着其他更方便的电源的出现，它们已经过时

锻造的优缺点

锻造可以生产比等效铸造或机械加工零件更强的零件。随着金属在锻造过程中成型，其内部晶粒变形以遵循零件的整体形状。因此，晶粒在整个零件中是连续的，从而产生具有改进强度特性的零件

一些金属可以冷锻，但铁和钢几乎总是热锻。热锻防止了冷锻会导致的加工硬化，这将增加对零件进行二次机械加工的难度。此外，虽然加工硬化在某些情况下可能是可取的，但其他硬化零件的方法，如热处理，通常更经济且更可控。可以进行沉淀硬化的合金，如大多数铝合金和钛，可以热锻，然后硬化

生产锻造涉及机械、工具、设施和人员的重大资本支出。在热锻的情况下，需要高温炉（有时称为锻造炉）来加热钢锭或坯料。由于大型锻造锤和压力机及其可以生产的零件的大规模性，以及热金属工作中固有的危险，通常需要特殊建筑来容纳操作。在落锻操作的情况下，必须采取措施吸收锤子产生的冲击和振动。大多数锻造操作使用金属成型模具，这些模具必须精确加工并仔细热处理，以正确成型工件，并承受所涉及的巨大力量