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熔模精密精密鑄造(Investment Casting)又脫蠟鑄造或失蠟鑄造(Lost-wax Casting),這種鑄造工藝可以生產出精密復雜、接近于產品最后形狀,可不加工或很少加工就可直接使用的金屬零件或精美工藝品,是一種近凈形的金屬液態成形工藝,應用非常廣泛。 熔模鑄造是以最終產品為摹本的批量復制技術,先要制做金屬模具,在射蠟機上用金屬模具壓制出蠟模,將單個的蠟模組合到澆注系統上形成一棵棵蠟樹,在蠟樹上涂敷多層耐火材料,干燥硬化后形成型殼,然后將型殼內的蠟熔化使之流出,再將型殼焙燒使之堅固,最后再將熔化的液態金屬澆注入型殼中,液態金屬在型殼中冷卻凝固后即成為所需要的鑄件。 熔模精密鑄造是在古代蠟模精密鑄造的基礎上發展起來的。作為文明古國,中國是使用這一技術較早的國家之一,遠在公元前數百年,我國古代勞動人民就創造了這種失蠟精密鑄造技術,用來精密鑄造帶有各種精細花紋和文字的鐘鼎及器皿等制品。  現代熔模精密鑄造方法在工業生產中得到實際應用是在二十世紀四十年代。當時航空噴氣發動機的發展,要求制造象葉片、葉輪、噴嘴等形狀復雜,尺寸精確以及表面光潔的耐熱合金零件。由于耐熱合金材料難于機械加工,零件形狀復雜,以致不能或難于用其它方法制造,因此,需要尋找一種新的精密的成型工藝,于是借鑒古代流傳下來的失蠟精密鑄造,經過對材料和工藝的改進,現代熔模精密鑄造方法在古代工藝的基礎上獲得重要的發展。   我國是上世紀五、六十年代開始將熔模精密鑄造應用于工業生產。其后這種先進的精密鑄造工藝得到巨大的發展,相繼在航空、汽車、機床、船舶、內燃機、氣輪機、電訊儀器、武器、醫療器械以及刀具等制造工業中被廣泛采用,同時也用于工藝美術品的制造。早期的熔模鑄造工藝是采用石蠟硬脂酸模料、水玻璃粘接劑制殼。九十年代開始發展鑄造專用中溫模料、 硅溶膠制殼、中頻快速熔煉技術,鑄件尺寸精度和表面光潔度有了很大的改善,成為當今生產出口精密鑄件的主流工藝。 熔模鑄件尺寸精度較高,鑄鋼件一般可達GB/T6414之CT5-7(砂型精密鑄造為CT10~13),小型鑄件甚至可以達到CT4。當然由于熔模精密鑄造的工藝過程復雜,影響鑄件尺寸精度的因素較多,例如模料的收縮、熔模的變形、型殼在加熱和冷卻過程中的線量變化、合金的收縮率以及在凝固過程中鑄件的變形等,所以普通熔模鑄件的尺寸精度雖然較高,但與機械加工相比仍有差距。  壓制蠟模時,采用型腔表面光潔度高的壓型,因此,熔模的表面光潔度也比較高。此外,與熔融金屬直接接觸的型腔內表面由極細的耐火涂料涂掛在熔模上而制成。所以,熔模鑄件的表面光潔度比普通鑄造件的高,表面粗糙度一般在Ra.3.2~6.3μm之間,更好的可以到Ra1.6以下。  熔模鑄造采用熱殼澆注,充型能力強,可以生產出薄壁鑄件和細微的文字圖案(如商標、規格型號等),鑄件的最小壁厚已經可以做到2毫米以下。 熔模精密鑄造最大的優點就是由于熔模鑄件有著比較高的尺寸精度和表面光潔度,所以可減少機械加工工作,只是在零件上要求較高的部位留少許加工余量即可,甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量,不必機械加工即可使用。熔模鑄造還可以把一些焊接組合件鑄成一體,省去組合與焊接工作。由此可見,采用熔模精密鑄造方法可大量節省機床設備和加工工時,大幅度節約金屬原材料。  熔模精密鑄造方法的另一優點是材質選用靈活,它可以鑄造各種合金的復雜鑄件,特別是鑄造耐熱鋼、高溫合金等特殊材質鑄件。如噴氣式發動機的葉片,其流線型外廓與冷卻用內腔,用機械加工工藝幾乎無法形成。用熔模精密鑄造工藝生產不僅可以做到批量生產,保證了鑄件的一致性,而且避免了機械加工后殘留刀紋的應力集中。 與其它鑄造方法相比,熔模鑄造的工序多,生產流程復雜,需要消耗較多的輔助材料、燃料和動力,生產成本比較高。熔模鑄造的制殼干燥時間比較長,生產周期也比較長。
金屬粉末注塑成型技術是近幾年很熱門的一種金屬近凈成型技術,該工藝與其他金屬成型工藝有什么區別呢?    首先我們介紹下MIM--MetalInjection Molding:粉末注射成形技術是將現代塑料注射成形技術與傳統粉末冶金工藝相結合而形成的一種新型粉末冶金近凈成形技術。    該技術主要技術特點包括:1、能直接成形幾何形狀復雜的小型零件(0.03g~200g);2、零件尺寸精度高(±0.1%~±0.5%),表面光潔度好(粗糙度1~5μm);3、產品相對密度高(95~100%),組織均勻,性能優異;4、適合各種粉末材料的成形,產品應用十分廣泛;5、原材料利用率高,生產自動化程度高,適合連續大批量生產。 適用材料與應用領域      MIM技術原則上可適用于任何能制成粉末的材料,目前應用的MIM材料體系主要有:不銹鋼,鐵基合金,磁性材料,鎢合金,硬質合金,精細陶瓷等系列。所制備的零件廣泛應用于航空航天工業、汽車業、軍工業、醫療、機械行業、日用品等領域。MIM與其他成形工藝特點的比較1.與傳統粉末冶金工藝比較    MIM作為一種制造高質量精密零件的近凈成形技術,具有常規粉末冶金方法無法比擬的優勢。MIM能制造許多具有復雜形狀特征的零件:如各種外部切槽,外螺紋,錐形外表面,交叉通孔、盲孔,凹臺與鍵銷,加強筋板,表面滾花等等,具有以上特征的零件都是無法用常規粉末冶金方法得到的。2.與比精密鑄造比較    精密鑄造對于熔點相對較低的金屬或合金,精密鑄造也可以成形三維復雜形狀的零件。但對于難熔金屬和合金、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷等卻無能為力,這是精密鑄造的本質所決定的。另外,對于尺寸小、壁薄、大批量的零件采用精密鑄造是十分困難或不可行的。MIM和精密鑄造特點的比較3.與機加工比較    傳統機械加工法,近來靠自動化而提升其加工能力,在效率和精度上有極大的進步,但是基本的程序上仍脫不開逐步加工(車削、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等)完成零件形狀的方式。    機械加工方法的加工精度遠優于其他加工方法,但是因為材料的有效利用率低,且其形狀的完成受限于設備與刀具,有些零件無法用機械加工完成。相反的,MIM可以有效利用材料,形狀自由度不受限制。對于小型、高難度形狀的精密零件的制造,MIM工藝比較機械加工而言,其成本較低且效率高,具有很強的競爭力。MIM技術彌補了傳統加工方法在技術上的不足或無法制作的缺憾,并非與傳統加工方法競爭。MIM技術可以在傳統加工方法無法制作的零件領域發揮其特長。MIM和機加工特點的比較
MIM的工藝過程1.混料、造?;熗鮮前呀鶚舴勰┯胗謝辰蛹輛炔艋煸諞黃?,使各種原料成為注射成型用混合料。造粒是將混合料擠出造粒成顆粒。MIM工藝所用的金屬粉末顆粒尺寸一般在0.5~20μm。從理論上講,顆粒越細,比表面積也越大,越易于成型和燒結。金屬粉末種類比較多,如下表(標紅材質為最常用的金屬):有機粘結劑的作用是粘結金屬粉末顆粒,使混合料在注射機料筒中加熱后具有流變性和潤滑性,即粘結劑是帶動粉末流動的載體。因此,粘結劑的選擇是整個粉末注射成型的關鍵。常見的粘結劑有:PP、PE、EVA、PEG和POM。2.注塑成型這類注塑成型和普通金屬注塑成型區別不大,但要求螺桿更加耐磨。3.脫脂(也叫萃?。┰諫戰崆氨匭肴コ髂謁械撓謝辰峒?,該過程稱為萃取。萃取工藝必須保證粘結劑從毛坯的不同部位沿著顆料之間的微小通道逐漸排出,而不降低毛坯的強度。粘結劑的排除速率一般遵循擴散方程。4.燒結燒結能使多孔的脫脂毛坯收縮密化成為具有一定組織和性能的制品。盡管制品的性能與燒結前的許多工藝因素有關,但在許多情況下,燒結工藝對最終制品的金相組織和性能有著很大甚至決定性的影響。5.二次處理對于尺寸要求較為精密的零件,需要進行必要的后處理。這工序與常規金屬制品的熱處理工序相同。二次處理用的較多的工藝有精密CNC。
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