全面揭示鑄造技術(shù)的形成與發(fā)展歷程
鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝茶窍,已有約6000年的歷史敏沉。中國約在公元前1700~前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期呀袱,工藝上已達到相當(dāng)高的水平初厚。中國商朝的重875公斤的司母戊方鼎件蚕,戰(zhàn)國時期的曾侯乙尊盤,西漢的透光鏡产禾,都是古代鑄造的代表產(chǎn)品排作。
早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教亚情、生活等方面的工具或用具妄痪,藝術(shù)色彩濃厚。那時的鑄造工藝是與制陶工藝并行發(fā)展的楞件,受陶器的影響很大衫生。 中國在公元前513年,鑄出了世界上最早見于文字記載的鑄鐵件晉國鑄型鼎履因,重約270公斤辰诉。歐洲在公元八世紀前后也開始生產(chǎn)鑄鐵件。鑄鐵件的出現(xiàn)越客,擴大了鑄件的應(yīng)用范圍敏袄。例如在15~17世紀,德瀑兜、法等國先后敷設(shè)了不少向居民供飲用水的鑄鐵管道坚为。18世紀的工業(yè)革命以后,蒸汽機按翅、紡織機和鐵路等工業(yè)興起尿绕,鑄件進入為大工業(yè)服務(wù)的新時期,鑄造技術(shù)開始有了大的發(fā)展憾侮。
進入20世紀唧整,鑄造的發(fā)展速度很快,其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進步 选畴,要求鑄件各種機械物理性能更好啊沟,同時仍具有良好的機械加工性能;另一個原因是機械工業(yè)本身和其他工業(yè)如化工作瞄、儀表等的發(fā)展茶宵,給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。如檢測手段的發(fā)展宗挥,保證了鑄件質(zhì)量的提高和穩(wěn)定乌庶,并給鑄造理論的發(fā)展提供了條件;電子顯微鏡等的發(fā)明契耿,幫助人們深入到金屬的微觀世界瞒大,探查金屬結(jié)晶的奧秘螃征,研究金屬凝固的理論,指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)糠赦。 在這一時期內(nèi)開發(fā)出大量性能優(yōu)越会傲,品種豐富的新鑄造金屬材料,如球墨鑄鐵拙泽,能焊接的可鍛鑄鐵淌山,超低碳不銹鋼,鋁銅顾瞻、鋁硅泼疑、鋁鎂合金,鈦基株速、鎳基合金等闸声,并發(fā)明了對灰鑄鐵進行孕育處理的新工藝,使鑄件的適應(yīng)性更為廣泛唉箩。 50年代以后贿叉,出現(xiàn)了濕砂高壓造型,化學(xué)硬化砂造型和造芯交鹊,負壓造型以及其他特種鑄造净纬、拋丸清理等新工藝,使鑄件具有很高的形狀酥盼、尺寸精度和良好的表面光潔度打洋,鑄造車間的勞動條件和環(huán)境衛(wèi)生也大為改善。
20世紀以來鑄造業(yè)的重大進展中传等,灰鑄鐵的孕育處理和化學(xué)硬化砂造型這兩項新工藝有著特殊的意義剥跃。這兩項發(fā)明,沖破了延續(xù)幾千年的傳統(tǒng)方法鹉奸,給鑄造工藝開辟了新的領(lǐng)域笙寻,對提高鑄件的競爭能力產(chǎn)生了重大的影響。
鑄造一般按造型方法來分類骂铁,習(xí)慣上分為普通砂型鑄造和特種鑄造伴嗡。普通砂型鑄造包括濕砂型、干砂型从铲、化學(xué)硬化砂型三類。特種鑄造按造型材料的不同澄暮,又可分為兩大類:一類以天然礦產(chǎn)砂石作為主要造型材料名段,如熔模鑄造、殼型鑄造泣懊、負壓鑄造伸辟、泥型鑄造麻惶、實型鑄造、陶瓷型鑄造等信夫;一類以金屬作為主要鑄型材料窃蹋,如金屬型鑄造、離心鑄造静稻、連續(xù)鑄造警没、壓力鑄造、低壓鑄造等胚僧。
鑄造工藝可分為三個基本部分患赏,即鑄造金屬準備、鑄型準備和鑄件處理渡厦。 鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料界北,它是以一種金屬元素為主要成分,并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金审鸿,習(xí)慣上稱為鑄造合金扇收,主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金超茎。
金屬熔煉不僅僅是單純的熔化役倾,還包括冶煉過程,使?jié)策M鑄型的金屬芙掖,在溫度锻刺、化學(xué)成分和純凈度方面都符合預(yù)期要求。為此伊镐,在熔煉過程中要進行以控制質(zhì)量為目的的各種檢查測試懂版,液態(tài)金屬在達到各項規(guī)定指標(biāo)后方能允許澆注。有時躏率,為了達到更高要求躯畴,金屬液在出爐后還要經(jīng)爐外處理,如脫硫薇芝、真空脫氣蓬抄、爐外精煉、孕育或變質(zhì)處理等夯到。熔煉金屬常用的設(shè)備有沖天爐嚷缭、電弧爐、感應(yīng)爐耍贾、電阻爐阅爽、反射爐等。
不同的鑄造方法有不同的鑄型準備內(nèi)容荐开。以應(yīng)用最廣泛的砂型鑄造為例付翁,鑄型準備包括造型材料準備和造型造芯兩大項工作简肴。砂型鑄造中用來造型造芯的各種原材料,如鑄造砂百侧、型砂粘結(jié)劑和其他輔料尚羽,以及由它們配制成的型砂、芯砂惕仪、涂料等統(tǒng)稱為造型材料造型材料準備的任務(wù)是按照鑄件的要求拌驻、金屬的性質(zhì),選擇合適的原砂掸阶、粘結(jié)劑和輔料凳贰,然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設(shè)備有碾輪式混砂機窟著、逆流式混砂機和葉片溝槽式混砂機哗励。后者是專為混合化學(xué)自硬砂設(shè)計的,連續(xù)混合危暇,速度快界橱。
造型造芯是根據(jù)鑄造工藝要求,在確定好造型方法托祖,準備好造型材料的基礎(chǔ)上進行的丛君。鑄件的精度和全部生產(chǎn)過程的經(jīng)濟效果,主要取決于這道工序舟肉。在很多現(xiàn)代化的鑄造車間里修噪,造型造芯都實現(xiàn)了機械化或自動化。常用的砂型造型造芯設(shè)備有高路媚、中黄琼、低壓造型機、拋砂機整慎、無箱射壓造型機脏款、射芯機、冷和熱芯盒機等裤园。
鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后撤师,有澆口、冒口及金屬毛刺披縫拧揽,砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子剃盾,因此必須經(jīng)過清理工序。進行這種工作的設(shè)備有拋丸機淤袜、澆口冒口切割機等痒谴。砂型鑄件落砂清理是勞動條件較差的一道工序,所以在選擇造型方法時 ,應(yīng)盡量考慮到為落砂清理創(chuàng)造方便條件辆泄。有些鑄件因特殊要求,還要經(jīng)鑄件后處理踱陡,如熱處理铐坠、整形、防銹處理荸跃、粗加工等遂涛。
鑄造是比較經(jīng)濟的毛坯成形方法,對于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟性挨究。如汽車發(fā)動機的缸體和缸蓋趟畏,船舶螺旋槳以及精致的藝術(shù)品等昨哑。有些難以切削的零件 ,如燃汽輪機的鎳基合金零件不用鑄造方法無法成形蜂镇。
另外,鑄造的零件尺寸和重量的適應(yīng)范圍很寬杉硅,金屬種類幾乎不受限制给酥;零件在具有一般機械性能的同時,還具有耐磨杏死、耐腐蝕泵肄、吸震等綜合性能,是其他金屬成形方法如鍛淑翼、軋腐巢、焊、沖等所做不到的玄括。因此在機器制造業(yè)中用鑄造方法生產(chǎn)的毛坯零件冯丙,在數(shù)量和噸位上迄今仍是最多的。
鑄造生產(chǎn)有與其他工藝不同的特點惠豺,主要是適應(yīng)性廣银还、需用材料和設(shè)備多、污染環(huán)境洁墙。鑄造生產(chǎn)會產(chǎn)生粉塵蛹疯、有害氣體和噪聲對環(huán)境的污染,比起其他機械制造工藝來更為嚴重热监,需要采取措施進行控制捺弦。
鑄造產(chǎn)品發(fā)展的趨勢是要求鑄件有更好的綜合性能,更高的精度悬占,更少的余量和更光潔的表面脂槽。此外,節(jié)能的要求和社會對恢復(fù)自然環(huán)境的呼聲也越來越高。為適應(yīng)這些要求现碰,新的鑄造合金將得到開發(fā)庵偏,冶煉新工藝和新設(shè)備將相應(yīng)出現(xiàn)。
鑄造生產(chǎn)的機械化自動化程度在不斷提高的同時现辑,將更多地向柔性生產(chǎn)方面發(fā)展母掀,以擴大對不同批量和多品種生產(chǎn)的適應(yīng)性。節(jié)約能源和原材料的新技術(shù)將會得到優(yōu)先發(fā)展扳耘,少產(chǎn)生或不產(chǎn)生污染的新工藝新設(shè)備將首先受到重視焰哮。質(zhì)量控制技術(shù)在各道工序的檢測和應(yīng)力測定等方面,將有新的發(fā)展液茧。
鑄造工作者在電子技術(shù)和測試手段不斷進步的條件下仆加,將對金屬結(jié)晶凝固和型砂緊實等理論進行更深入的探索,以研究提高鑄件性能和內(nèi)部質(zhì)量的有效途徑缚庐。機器人和電子計算機在鑄造生產(chǎn)和管理領(lǐng)域里的應(yīng)用唁奢,也將日益廣泛。
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