鑄造件在當今世界鑄件的構成中,已經出現了一個引人注目的趨勢,這就是有色合金鑄件的產量增加,而鈦合金鑄件的產量在鑄件的總產量構成比中則出現了下降的趨勢。據有關資料介紹,目前有色合金鑄件在鑄件材質的構成比中,我國僅占4%,而美國為7.9%,日本為11.6%,而且日、美的有色合金鑄件百分比在鑄件材質的構成比中,仍在繼續增加。
近十幾年來,航空、航天、汽車、船舶、兵器、電子等行業為追求零部件結構合理、重量輕量化等目的,大力發展大型復雜、薄壁、整體的鋁合金 鑄件。
宇航飛行器上有許多鋁合金、鈦合金等合金零件是經鍛造、機械加工、焊接或鉚接而制成的。但近年來出來了這樣一種趨勢,這就是把原來由幾個機械加工零件組合而成的部件改用一個整體鑄件來代替。
1大型、復雜、薄壁、整體 鑄件
1.1大型、復雜、薄壁、整體的概念
所謂大型,一般是指鋁合金 鑄件的尺寸超過500mm。
所謂薄壁,一般是指鋁合金 鑄件的平均壁厚小于2mm。
所謂復雜,一般有二個涵義:一是指鑄件的外形和內腔復雜;二是指結構復雜,如有夾層結構以及鑄件壁的厚薄過渡急劇等。
所謂整體,就是指把原來由幾個機械加工零件組合裝配的部件改為一個整體鑄件。
1.2 薄壁鑄件
有些圓盤式腳手架配件的尺寸既不大,形狀亦不太復雜,但壁薄,對尺寸精度和內表面粗糙度要求很高,如雷達用波導管元件。
雷達用波導元件的內腔多呈矩形,對外表面要求不高,但對尺寸精度要求很高(士0.03~0.05mm/22mm),對內表面粗糙度的要求亦很高(Ra=1.6~2.5μm)。波導元件的一般制造方法是先將波導元件(如彎頭、魔梯)分為幾片,經機械加工制作矩形內腔片,再組焊成整體元件。對90度角的內腔,機加工很困難。焊成的波導管通過其兩端較厚的法蘭邊,用螺釘互相聯接,組裝成復合波導管。這種生產方法不僅機械加工的難度大,而且生產周期長,焊接處電性能差,同時由于厚的法蘭邊(波導管本體壁厚為1~1.5mm,法蘭邊厚5~6mm),會增加波導管的重量。這種方法的制造成本昂貴,是鑄造方法的幾十倍。 早已用 鑄造方法生產雷達波導元件,既有簡單的波導元件,也有復雜的組合波導管。
2大型、復雜、薄壁、整體有色合金 鑄件的特點
2.1為設計結構 為復雜的零部件提供可能性
由于零件經機械加工后再將其焊接成組合件。將會受到機械加工和焊接工藝的影響,使零部件的復雜程度受到限制。但使用 鑄造技術可以使結構很復雜的零部件一次鑄造成形,經稍許機械加工即可裝配到機器上。
比較典型的例子是美國太克公司生產的波音767飛機上的嫩油增壓泵殼體。其外形和結構都非常復雜,用A356鋁合金澆注成形,重6.3kg。該鑄件模組由22個蠟模分別壓制后再組合成四個組合蠟模,然后把這四個組合蠟模組裝成增壓泵殼體整體蠟模,用石膏混合漿料灌注成石膏型,在真空下澆成鑄件。在鑄件內可直接鑄出大量油路通道, 孔間距誤差不超過士0.25mm。又如航空電子儀器設備的殼體和機架,為電路系統工作穩定,希望將屏蔽室、印刷電路導板、散熱系統一次鑄出,形成整體的機殼鋁鑄件。同時為了提高散熱效率和加強結構剛度,在鑄件表面上鑄出大量扁薄的散熱片和凸塊等,還可鑄成夾層結構。
目前,工業發達 生產的大型電子設備框架、殼體鑄件,其較大尺寸可達800~1000mm,壁厚一般為1.5mm,誤差不超過士0.125mm/25mm。
2.2可以顯著地提高材料的利用率
由鍛造成型經機械加工制成的零件需要切除掉大量的金屬。從而造成金屬材料的很大浪費。如果用整體 鑄件代替某些經機械加工后再組合的部件,就會提高材料利用率,從而顯著降低產品的制造成本。例如,黑華直升飛機旋轉翼槳葉,原來使用鈦鍛件經機械加工制成。鍛件重454kg,而經機械加工后制成的零件只有68kg.絕大部分金屬材料被機加工切掉了。改用 鑄件后,同樣的旋轉翼槳葉加工前只有113kg,材料可以節省75%。