精密鑄造的RPM技術(shù)應用及氣孔預防

1、RPM技術(shù)在鑄造中的應用

鑄造是所有鑄造方法中較的一種，精度一般優(yōu)于0.5%，且可重復性好，鑄件只需少量的機加工就可以投人使用。由于鑄模是一次性使用，使得制造內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜的零件成為了可能，能生產(chǎn)鍛造或機加工不能生產(chǎn)的零件。盡管鑄造有著很多的優(yōu)越性，但其生產(chǎn)過程復雜且冗長。壓制蠟模的鋁模制作，視其復雜程度和尺寸大小，一般要花幾周到幾個月時間。鋁模后，還要幾周時間才能鑄件。這幾周主要是用于制作型殼。除了耗時外，鑄造還很費工，50%-80%的費用都出自于人工。此外，小批量生產(chǎn)中的模具費用分攤致使單價昂貴。

成型和鑄造是互補的，這兩種方法都適用于復雜形狀零件的制造。如果沒有自動成型，鑄模的生產(chǎn)就是鑄造的瓶頸過程；然而沒有鑄造，自動成型的應用也會存在很大的局限性。成型技術(shù)在鑄造中的應用，可以分為三種：一是消失成型件(模)過程，用于小批量件生產(chǎn)；二是直接型殼法，用于小量生產(chǎn)；三是決速蠟模模具制造，用于大批量生產(chǎn)。

2、CAE在鑄造中的應用

鑄造的較大優(yōu)點是表面光潔，尺寸，而缺點是工藝過程復雜，生產(chǎn)周期長，影響鑄件質(zhì)量的因素多，生產(chǎn)中對材料和工藝要求很嚴。在生產(chǎn)過程中，模具設(shè)計和制造占很長的周期。一個復雜薄壁件模具的設(shè)計和制造可能需一年或更長的時間。隨著世界工業(yè)的進步和人們生活水平的提高，產(chǎn)品的周期越來越短，設(shè)計要求響應時間短。特別是結(jié)構(gòu)設(shè)計需做些修改時，前期的模具制造費用和制造工期都白白地浪費了。因而模具設(shè)計和制造成為新產(chǎn)品的瓶頸。計算機輔助工程的發(fā)展，使得傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與的融合成為可能。三維CAD可以把設(shè)計從畫圖板中解放出來，簡化了設(shè)計者的設(shè)計過程，減少出錯的幾率。并且隨著成型(RP)技術(shù)，特別是激光選區(qū)燒結(jié)工藝(SLS)的發(fā)展，三維模型可以通過RP設(shè)備，轉(zhuǎn)變成鑄造所需的原型，打破了模具設(shè)計的瓶頸。另外在傳統(tǒng)鑄造中，一個新的鑄件，工藝定型需通過多次試驗，反復摸索，較后根據(jù)多種試驗方案的澆鑄結(jié)果，選擇出能夠滿足設(shè)計要求的鑄造工藝方案。多次的試鑄要花費很多的人力、物力和財力。采用凝固過程數(shù)值模擬，可以指導澆注工藝參數(shù)優(yōu)化，預測缺陷數(shù)量及位置，地提高鑄件成品率。CAE鑄造技術(shù)就是將計算機輔助工程應用到鑄造過程中，并結(jié)合其他的鑄造技術(shù)，以、低成本、短周期來完成復雜產(chǎn)品的和試制。目前，利用CAE精鑄技術(shù)，已完成多種航天、航空、兵器等關(guān)鍵部件的試制，取得滿意的效果。

鑄造技術(shù)的發(fā)展必然要適應社會進步和經(jīng)濟發(fā)展的大局，在改進以往的鑄造技術(shù)的同時也要不斷探索新的鑄造工藝與技術(shù)，讓這門古老的藝術(shù)在新的時代背景下煥發(fā)蓬勃的生命力，服務(wù)于我國現(xiàn)代化的建設(shè)藍圖。鑄造技術(shù)之類的新進鑄造技術(shù)的發(fā)展與成熟，必將整個工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈向著科技化、產(chǎn)業(yè)化、綠色化、人性化和精益化的明天邁進。

鑄造氣孔的預防

1、對復雜的薄壁鑄件，為提高鑄造型殼透氣性，在可能情況下，在高處可設(shè)排氣孔。合理設(shè)置澆注系統(tǒng)，防止?jié)沧⒕須?，并有利于型腔中氣體排出。

2、適當提高澆注溫度，盡量降低澆包嘴至澆口杯距離，降低澆注速度，使金屬液能平穩(wěn)充型，防止卷入氣體，使型腔中及液體金屬中氣體能順利排出。

3、脫蠟時應將模料排除干凈，殘余模料應盡量少。

4、型殼焙燒要充分，應有足夠高的溫度；硅溶膠和硅酸乙酯型殼950～1100攝氏度，水玻璃型殼850～900攝氏度；以鑄造型殼焙燒透，發(fā)氣物質(zhì)充分排除。焙燒的型殼為白色或淡灰色，不應有黑斑。

適應不銹鋼精鑄件鑄造性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1、公道壁厚。在滿足鑄件小答應壁厚的條件下，盡量可能薄一點，即能熔融金屬具有良好的活動性，又能避免產(chǎn)生因收縮量過大而引起的鑄造缺陷（如縮孔）。

2、均勻壁厚。是指各部分的壁厚冷卻速度均勻。內(nèi)壁隔墻薄、四周壁應厚。目的：減小應力、變形和開裂；防止熱節(jié)產(chǎn)生縮孔。

3、過渡連接。結(jié)構(gòu)圓角：避免熱節(jié)形成；應力分布；避免砂型損壞和產(chǎn)生砂眼。均勻交接：鑄件上不同方向的壁或肋交接時，應避免造成金屬聚集（熱節(jié)），而產(chǎn)生縮孔。采用圓角、斜面、圓錐逐步過渡目的：防止應力集中而開裂。

4、大平面傾斜。目的：利用填充和排氣排查。

5、減小變形。（同熱處理）對稱結(jié)構(gòu)、增設(shè)加強肋。

6、自由收縮。目的：鑄造有利減小因收縮應力而引起的應力開裂和變形。

澆注成型是硅溶膠鑄造中一個重要的步驟，那么硅溶膠鑄造有哪些常見的澆注方法呢？

1.壓力下結(jié)晶。將型殼放在壓力罐內(nèi)進行澆注，結(jié)束后，立即封閉壓力罐，向罐內(nèi)通入高壓空氣或惰性氣體，使鑄件在壓力下凝固，以增大鑄件的致密度。

2.真空吸氣澆注。將型殼放在真空澆注箱中，通過型殼中的微小孔隙吸走型腔中的氣體，使液態(tài)金屬能地充填型腔，復制型腔的形狀，提高鑄件精度，防止氣孔、澆不足的缺陷。這種方法較常見。

3.定向結(jié)晶。一些熔模鑄件如渦輪機葉片、磁鋼等，如果它們的結(jié)晶組織是按方向排列的柱狀晶，它們的工作性能便可提高很多，所以熔模鑄造定向結(jié)晶技術(shù)正地發(fā)展。

4.熱型重力澆注。這是用得廣泛的一種澆注形式，即型殼從焙燒爐中取出后，在高溫下進行由澆注。