高溫合金精密鑄造
關(guān)注創(chuàng)建者：tnxhit 創(chuàng)建時間：2018-03-15
高溫合金精密鑄造的視頻教程
航空制造中的切削溫度與殘余應(yīng)力控制：高溫合金與鈦合金加工
隨著我國航空航天等技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，各種超耐熱、耐磨損、耐腐蝕合金等難切削材料的精密制造需求日益突出。高溫合金如 GH4169 及鈦合金作為航空航天領(lǐng)域關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料，其加工過程面臨切削溫度高、刀具磨損快、表面質(zhì)量控制難等共性問題。GH4169 鎳基高溫合金和鈦合金均屬于典型難加工材料。工程實踐表明，零部件疲勞破壞多起源于表面或近表面區(qū)域，加工表面完整性已成為評價制造質(zhì)量的核心指標(biāo)。
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預(yù)應(yīng)力切削技術(shù)：如何提升陶瓷刀具加工鎳基高溫合金的壽命？
這種技術(shù)優(yōu)勢為解決陶瓷刀具加工鎳基高溫合金時的磨損率高、壽命短等問題提供了新的技術(shù)途徑，具有重要的理論研究價值和工程應(yīng)用前景。
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高溫合金精密鑄造的實例教程
本文作為補充內(nèi)容，介紹航空用高溫合金的加工工藝，包括鑄造工藝、鍛造工藝，以及鑄件、鍛件在航空發(fā)動機零部件的應(yīng)用。
注：高溫合金原材料的加工還有熔煉工藝，可以參考轉(zhuǎn)發(fā)的文章
鎳基合金VIM+ESR+VAR三大熔煉工藝簡析 (qq.com)
鑄造工藝
航空發(fā)動機零件使用最多的是熔模鑄造工藝，特點是可以獲得最終尺寸的零件，并且成本相對較低。但是鑄件常見問題如氣孔、偏析等，機械性能無法跟鍛件相比。
航空發(fā)動機中，使用鑄件的零部件有渦輪葉片、風(fēng)扇框架等，主要的制造工藝是：真空感應(yīng)熔煉、鑄造、機加、精整。
從顯微組織結(jié)構(gòu)上看，鑄件可分為3大類：
等軸晶鑄件，主要用于制造低壓渦輪零部件。工藝的特點是液態(tài)金屬的凝固速率只受限于膜殼的散熱能力。為了控制熱量損失的速率，膜殼通常都是絕熱的。所獲得的鑄件產(chǎn)品是多晶體結(jié)構(gòu)，晶粒生長方向也是隨機的。
定向凝固，主要也是用于制造低壓渦輪零部件。基本原理是使用冷卻機構(gòu)從一端吸收熱量，使得鑄件只沿著一個方向凝固。
單晶凝固是鑄造工藝的特殊應(yīng)用，只用于承受最高溫度的應(yīng)用，比如高壓渦輪葉片，燃燒室零部件等。其原理跟定向凝固相同，控制凝固溫度梯度；區(qū)別是單晶需要使用籽晶，使得液態(tài)金屬凝固時，能夠沿著擇優(yōu)晶向生長，最終獲得只有一個晶粒的產(chǎn)品。當(dāng)今世界上先進的發(fā)動機高壓渦輪葉片都是100%單晶。什么時候開始的呢？30年前！
單晶爐示意圖：
高溫合金由于其合金化元素超過10種以上，最常見的問題第一個就是偏析，所以，高溫合金必須通過均勻化熱處理消除偏析。當(dāng)合金錠偏析嚴重?zé)o法消除時，可以使用粉末冶金技術(shù)，但缺點是成本較高。如下圖，單晶葉片配粉末盤。
鍛造工藝
航空發(fā)動機中，使用鍛件的零部件有盤、鼓筒軸、風(fēng)扇和壓氣機葉片等，主要的制造工藝是：熔煉、轉(zhuǎn)坯、鍛造、機加、精整。
展開 本文主要論述了鎳基鑄造高溫合金及其熱處理工藝技術(shù)的研究進程，并對其進行了總結(jié)和分析，對未來進行展望，為后續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)提供參考。
1 鎳基鑄造高溫合金的發(fā)展歷程
鎳基鑄造高溫合金是高溫合金領(lǐng)域中的重要組成部分，在各類精密鑄件生產(chǎn)過程中具有較為突出的優(yōu)勢，其主要原因就是這種材料耐高溫、高抗氧化和耐腐蝕性的性能。早期的鎳基高溫合金主要為變形合金，在20 世紀(jì)50 年代后期，隨著航空發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動機渦輪部件的承溫能力要求越來越高，這就對高溫合金的強度和使用溫度提出了更高的要求。而提升鎳基高溫合金強度的方法便是提高合金的合金化程度，導(dǎo)致鎳基高溫合金越來越難以變形甚至不能變形，只能采用鑄造工藝生產(chǎn)。另外，隨著發(fā)動機葉片設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了空心氣膜孔冷卻葉片。這種具有復(fù)雜內(nèi)腔的空心葉片，只能夠采用熔模鑄造的工藝進行生產(chǎn)。在這種需求下，國內(nèi)外逐漸發(fā)展出了一系列具有良好高溫性能的鎳基鑄造高溫合金牌號。
鎳基高溫合金材料在20 世紀(jì)40 年代初期的英國被首次發(fā)現(xiàn)，其在噴氣式航空領(lǐng)域的應(yīng)用使很多工業(yè)生產(chǎn)商注意到了合金材料性能的重要性。英國于1941 年首先生產(chǎn)出鎳基合金Nimonic75 (Ni-20Cr-0.4Ti)，在之后很長一段時間內(nèi)，美國和蘇聯(lián)等發(fā)達國家也先后研制成功類似的合金材料，而中國在20 世紀(jì)50 年代后期也相繼開發(fā)出了一些相同性質(zhì)的合金材料。
研究鎳基鑄造高溫合金的發(fā)展歷史就不難發(fā)現(xiàn)，它大致有兩個方向的研究路徑：一是通過對合金成分的調(diào)整和組合，研究不同元素添加比對合金性能的影響，進而獲取最優(yōu)的元素和成分比；二是通過對鎳基鑄造高溫合金生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)化和改進，提升合金的制備技術(shù)。
展開 《中國航空材料手冊》第2卷.變形高溫合金.鑄造高 第10卷
《中國航空材料手冊》第10卷.pdf
《中國航空材料手冊》第2卷.變形高溫合金.鑄造高.pdf
CA精密鑄造技術(shù)就是將計算機輔助工程應(yīng)用到精密鑄造過程中，并結(jié)合其他先進的鑄造技術(shù)，以高質(zhì)量、低成本、短周期來完成復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)和試制.
熔模精密鑄造介紹
熔模精密鑄造是在古代蠟?zāi)?em>鑄造的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。作為文明古國，中國是使用這一技術(shù)較早的國家之一，遠在公元前數(shù)百年，我國古代勞動人民就創(chuàng)造了這種失蠟鑄造技術(shù)，用來鑄造帶有各種精細花紋和文字的鐘鼎及器皿等制品，如春秋時的曾侯乙墓尊盤等。曾侯乙墓尊盤底座為多條相互纏繞的龍，它們首尾相連，上下交錯，形成中間鏤空的多層云紋狀圖案，這些圖案用普通鑄造工藝很難制造出來，而用失蠟法鑄造工藝，可以利用石蠟沒有強度、易于雕刻的特點，用普通工具就可以雕刻出與所要得到的曾侯乙墓尊盤一樣的石蠟材質(zhì)的工藝品，然后再附加澆注系統(tǒng)，涂料、脫蠟、澆注，就可以得到精美的曾侯乙墓尊盤。
現(xiàn)代熔模鑄造方法在工業(yè)生產(chǎn)中得到實際應(yīng)用是在二十世紀(jì)四十年代。當(dāng)時航空噴氣發(fā)動機的發(fā)展，要求制造象葉片、葉輪、噴嘴等形狀復(fù)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(fù)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鑄造，經(jīng)過對材料和工藝的改進，現(xiàn)代熔模鑄造方法在古代工藝的基礎(chǔ)上獲得重要的發(fā)展。所以，航空工業(yè)的發(fā)展推動了熔模鑄造的應(yīng)用，而熔模鑄造的不斷改進和完善，也為航空工業(yè)進一步提高性能創(chuàng)造了有利的條件。
我國是于上世紀(jì)五、六十年代開始將熔模鑄造應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。其后這種先進的鑄造工藝得到巨大的發(fā)展，相繼在航空、汽車、機床、船舶、內(nèi)燃機、氣輪機、電訊儀器、武器、醫(yī)療器械以及刀具等制造工業(yè)中被廣泛采用，同時也用于工藝美術(shù)品的制造。
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高溫合金精密鑄造的最新內(nèi)容
德國Optris PI 05M是一款專為非接觸式測量超高溫目標(biāo)而設(shè)計的精密紅外熱像儀。它在0.50–0.54 μm的超短波長紅外范圍內(nèi)工作，具備900°C至2450°C的寬廣連續(xù)測量范圍。這款熱像儀尤其適用于熔融金屬、超高溫材料的溫度分析，以及近紅外（NIR）和二氧化碳（CO2）激光加工等苛刻應(yīng)用。
德國Optris紅外熱像儀生產(chǎn)廠家：https://www.shphgd.com
為什么使用金屬脫蠟精密鑄造?
射出成型制程能以單一工法大量生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，從塑料、含玻璃纖維的復(fù)合材料到金屬材質(zhì)，都可以透過射出成型進行量產(chǎn)，滿足大部分的設(shè)計需求且廣受業(yè)界青睞。針對難以加工的金屬材料，業(yè)界則常使用脫蠟法(或稱為包模鑄造法)來滿足金屬鑄件對精密度和表面亮度的要求。目前脫蠟精密鑄造已廣泛應(yīng)用于各式產(chǎn)品，舉凡高爾夫球頭、醫(yī)療人工關(guān)節(jié)或是機械五金件，特別可應(yīng)用在針對強度和抗腐蝕要求較高的管閥制品及航天
在機器人、汽車、航空航天和醫(yī)療設(shè)備等高精度行業(yè)的五金塑膠定制加工中，零件質(zhì)量和尺寸精度至關(guān)重要。其中一個常被忽視但影響深遠的關(guān)鍵因素就是——鑄造金屬收縮（shrinkage in cast metals）。本文將深入分析金屬鑄造收縮的產(chǎn)生原因及其對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并介紹深圳一鑫精密等先進制造商是如何通過工藝控制與加工手段，有效降低因收縮帶來的缺陷風(fēng)險，從而交付高品質(zhì)金屬與塑膠零配件。
1. 什么是鑄造金屬收縮
公司：PSA Peugeot Citroen
部門：Direction Technique et Industrielle
作者：NIANE Ngadia Taha
問題定義
為了達到零件輕量化的目標(biāo)，鋁合金在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用越來越廣。但是一旦采用鋁合金，縮松（Mirco-porosity）缺陷就可能形成；一旦形成縮松缺陷，零件的機械性能可能會發(fā)生問題
為什么使用金屬脫蠟精密鑄造?
射出成型制程能以單一工法大量生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，從塑料、含玻璃纖維的復(fù)合材料到金屬材質(zhì)，都可以透過射出成型進行量產(chǎn)，滿足大部分的設(shè)計需求且廣受業(yè)界青睞。針對難以加工的金屬材料，業(yè)界則常使用脫蠟法(或稱為包模鑄造法)來滿足金屬鑄件對精密度和表面亮度的要求。目前脫蠟精密鑄造已廣泛應(yīng)用于各式產(chǎn)品，舉凡高爾夫球頭、醫(yī)療人工關(guān)節(jié)或是機械五金件，特別可應(yīng)用在針對強度和抗腐蝕要求較高的管閥制品及航天
Weihao Wang, et al. Mesoscopic evolution of molten pool during selective laser melting of superalloy Inconel 738 at elevating preheating temperature
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110355
1.東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院；2.華晨寶馬汽車有限公司
摘要
使用FLOW-3D軟件對3種不同結(jié)構(gòu)的鑄件進行低壓鑄造充型過程模擬，分析了增壓速度和鑄件結(jié)構(gòu)對充型過程中卷氣量的影響。由模擬結(jié)果分別選擇卷氣最嚴重和充型最平穩(wěn)的兩種結(jié)構(gòu)來進行生產(chǎn)試做，并對其進行了拉伸試驗研究，分析了卷氣含量對力學(xué)性能的影響。
1.試驗方法
主要觀察鑄件結(jié)構(gòu)和增壓速度對充型過程的影響
鑄造工藝CAE仿真分析，工藝類型：壓鑄、砂型鑄造、低壓鑄造、重力金屬型鑄造、熔模鑄造等；免費模流分析，出具分析報告(電子版)。
分析需要提供的資料:材料牌號、鑄造工藝、模具材料、數(shù)模文件(要求格式*. stl 文件包括：體腔、澆口杯、模具、澆道系統(tǒng)、文件獨立保存）
微信：yupeng785218（注明：模流分析）
鋁壓鑄變速箱殼體去毛刺除氧化皮研磨拋光工藝技術(shù)方法分享：
鋁合金壓鑄件廣泛應(yīng)用于電子、汽車、飛機、船舶、電機、家電等行業(yè)的機械零部件生產(chǎn)制造過程中，具有外形美觀、重量輕、強度和耐腐蝕性高的產(chǎn)品優(yōu)點。不過在其生產(chǎn)過程中經(jīng)常會產(chǎn)生毛刺、飛邊、批鋒等缺陷，因此產(chǎn)品表面的打磨處理工藝就顯得尤為重要。在這個案例中，我們來分享一個鋁合金壓鑄件零部件汽車變速箱殼體自動化高效率去毛刺飛邊、除氧化皮，除批鋒的工藝技術(shù)及方法
隨著科技的發(fā)展，航空航天、汽車等行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)要求不斷提升，燃氣輪機
