Оборонное литье по выплавляемым моделям: преимущества, требования и применение

Оборонное литье по выплавляемым моделям, являясь незаменимым ключевым компонентом современной оборонной промышленности, играет жизненно важную роль в обеспечении национальной безопасности благодаря уникальному процессу производства и отличным эксплуатационным характеристикам. В данной статье мы рассмотрим преимущества, требования к продукции, области применения и достижимые комплексные характеристики оборонное литье по выплавляемым моделям.

1. основные концепции и преимущества оборонное литье по выплавляемым моделям

(1) Принцип производства литья по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям предполагает, прежде всего, изготовление формы для литья, обычно с использованием материалов на основе воска или смолы, и получение точной модели в процессе литья под давлением. После изготовления модели ее покрывают огнеупорным материалом и посыпают песком для повышения прочности и устойчивости оболочки. После того как оболочка высохнет и затвердеет, восковую форму нагревают и расплавляют, чтобы образовалась полость — оболочка. Оболочку обжигают при высоких температурах, чтобы еще больше повысить ее огнеупорные свойства. Наконец, в оболочку вливают расплавленный металл, а после охлаждения и застывания оболочку разбивают и очищают, чтобы получить готовое литье.

(2) Преимущества оборонное литье по выплавляемым моделям по сравнению с обычным литьем

1) Высокая точность размеров и чистота поверхности:

Литье по выплавляемым моделям позволяет достичь высокой точности размеров (уровень CT4-6) и низкой шероховатости поверхности (Ra1.6~3.2μm), что означает, что отливки почти не нуждаются в механической обработке или только в небольшом количестве механической обработки после обработки, что позволяет сэкономить стоимость обработки и время.

2) Возможность производства отливок сложной формы:

Процесс литья по выплавляемым моделям способен производить отливки сложной формы, включая детали с узкими канавками, мелкими отверстиями и тонкими узорами, чего трудно достичь при использовании традиционных методов литья.

3) Разнообразие материалов:

Литье по выплавляемым моделям подходит для различных сплавов, включая углеродистую сталь, легированную сталь, нержавеющую сталь, медные сплавы, алюминиевые сплавы, высокотемпературные сплавы, титановые сплавы и т. д., что позволяет широко использовать его в оборонной промышленности.

4) гибкость производства:

Процесс инвестиционного литья может быть адаптирован к различным партиям продукции, будь то единичная деталь, малая партия или массовое производство, может поддерживать высокую эффективность производства и стабильность качества.

5) Снижение веса:

Благодаря высокой точности процесса инвестиционного литья, можно разработать более оптимальную структуру деталей, чтобы уменьшить вес деталей, что имеет большое значение для облегчения оборонной техники.

6) Экономическая эффективность:

Хотя первоначальные инвестиции в инвестиционное литье высоки, в долгосрочной перспективе общая экономическая эффективность высока благодаря сокращению механической обработки и потерь материала, а также повышению эффективности производства.

2. Анализ требований к оборонное литье по выплавляемым моделям

Качество оборонное литье по выплавляемым моделям, как ключевого компонента, напрямую связано с производительностью и надежностью оборонного оборудования. Ниже будет проведен анализ требований к отливкам с точки зрения выбора материала, точности размеров, качества поверхности, внутренних дефектов и механических свойств:

(1) Выбор материала

Оборонное литье по выплавляемым моделям обычно требует использования высокопрочных и высокожестких легированных материалов, таких как высокотемпературные сплавы, титановые сплавы и нержавеющая сталь. Эти материалы должны сохранять стабильные характеристики в экстремальных условиях, поэтому к химическому составу и чистоте материала предъявляются строгие требования. Например, некоторые высокотемпературные сплавы требуют строгого контроля содержания углерода, кремния, марганца, фосфора, серы и других элементов для обеспечения стойкости материала к ползучести и окислению в условиях высоких температур.

(2) Точность размеров

Оборонное оборудование требует высокой точности размеров деталей и компонентов, и любое незначительное отклонение может привести к неправильной работе оборудования или снижению его производительности. Поэтому оборонное литье по выплавляемым моделям должно строго контролировать допуски на размеры, обычно требуется достижение точности уровня CT4 — CT7. Кроме того, для деталей с особыми требованиями может потребоваться дополнительная обработка и испытания, чтобы гарантировать, что точность размеров соответствует проектным требованиям.

(3) Качество поверхности

Качество поверхности отливок напрямую влияет на срок их службы и надежность. Оборонное литье по выплавляемым моделям должны иметь гладкую поверхность, без трещин, пор, шлака и других дефектов. Шероховатость поверхности обычно требуется в пределах от Ra1,6 до Ra12,5, конкретное значение зависит от требований к использованию деталей. Кроме того, для некоторых ответственных деталей может потребоваться обработка поверхности, такая как полировка, упрочнение и т.д., для улучшения качества поверхности и усталостной прочности.

(4) Внутренние дефекты

Внутренние дефекты, такие как усадочные отверстия, пористость, трещины и т. д., серьезно влияют на механические свойства и надежность отливок. Поэтому оборонное литье по выплавляемым моделям должны проходить строгий внутренний контроль качества, такой как рентгеновский контроль, ультразвуковой контроль и т.д., чтобы убедиться в отсутствии внутренних дефектов. Для крупных и сложных отливок может также потребоваться моделирование и оптимизация конструкции, чтобы снизить вероятность возникновения внутренних дефектов.

(5) Механические свойства

Оборонное оборудование в процессе эксплуатации будет подвергаться различным сложным нагрузкам, поэтому к механическим свойствам его компонентов предъявляются жесткие требования. Оборонное литье по выплавляемым моделям должны отвечать определенным требованиям по пределу прочности, пределу текучести, удлинению, ударной вязкости и другим показателям механических свойств. Например, для некоторых отливок из углеродистой стали требуется предел прочности при растяжении не менее 200 МПа, предел текучести не менее 400 МПа, удлинение не менее 25 %.

(6) Другие требования

В дополнение к вышеуказанным требованиям, к оборонное литье по выплавляемым моделям могут предъявляться некоторые специальные требования, такие как устойчивость к высоким температурам, устойчивость к коррозии, устойчивость к окислению и так далее. Эти требования должны определяться в соответствии с конкретными сценариями применения. Например, некоторые детали авиационных двигателей должны работать в условиях высокой температуры, высокого давления и высокой скорости вращения, поэтому к термостойкости и противоусталостным свойствам материалов предъявляются чрезвычайно высокие требования.

3. Основные области применения оборонное литье по выплавляемым моделям

Оборонное литье по выплавляемым моделям — это вид точного литья деталей, его применение в оборонной промышленности чрезвычайно широко и критично. Ниже перечислены несколько важных областей применения в оборонной промышленности:

(1) компоненты авиадвигателей:

Литье по выплавляемым моделям может производить компоненты авиационных двигателей со сложной геометрией и высокими требованиями к точности, такие как лопатки турбин, камеры сгорания и так далее. Эти оборонное литье по выплавляемым моделям должны быть устойчивы к высоким температурам и коррозии.

(2) Детали конструкции ракет:

Инвестиционное литье в ракетном производстве для производства сложных структурных частей, таких как корпус пули, хвост и т.д.. Эти оборонное литье по выплавляемым моделям обычно должны иметь высокую прочность, легкий вес и высокую точность.

(3) Танки и детали бронетехники:

Инвестиционное литье для производства деталей танков и бронемашин, таких как компоненты системы трансмиссии, системы подвески и т.д.. Эти детали должны выдерживать высокие нагрузки в суровых условиях, поэтому требуется оборонное литье по выплавляемым моделям с высокой прочностью и долговечностью.

(4) Компоненты судовых силовых установок:

Литье из расплава применяется в судостроении для производства ключевых компонентов силовой установки, таких как гребные винты, лопасти руля и так далее. К этим оборонное литье по выплавляемым моделям предъявляются жесткие требования по коррозионной стойкости и ударопрочности.

(5) артиллерийские и орудийные детали:

Литье в формы для производства сложных компонентов артиллерийского и огнестрельного оружия, таких как стволы орудий, пулеметы и т.д.. Эти оборонное литье по выплавляемым моделям должны обладать высокой прочностью, высокой точностью и хорошей отделкой поверхности.

(6) Корпус электронного оборудования и структурные детали:

Литье расплава для производства оболочки оборонного электронного оборудования и структурных частей, таких как радиолокационный купол, оболочка электронной кабины. Эти обороны инвестиционного литья, как правило, должны иметь хорошие электромагнитные экранирования производительности и структурной прочности.

4. Какие сложные формы оборонных деталей могут быть достигнуты с помощью инвестиционного литья?

Литье по выплавляемым моделям позволяет получать широкий спектр сложных форм оборонных деталей, которые могут быть труднодостижимы при использовании традиционных методов обработки. Ниже приведены некоторые типичные примеры:

(1) Полые лопасти:

Литье по выплавляемым моделям позволяет изготавливать полые лопатки со сложными каналами охлаждения, которые являются ключевыми компонентами оборудования, работающего при высоких температурах и под высоким давлением, например, авиационных двигателей и газовых турбин.

(2) Интегральные рамы:

Благодаря литью по выплавляемым моделям несколько деталей могут быть интегрированы в цельную раму, что снижает объем работ по сборке и повышает целостность и надежность конструкции.

(3) Сложные оболочки:

Такие как оболочки ракет, рамы самолетов и т.д., эти оболочки обычно имеют сложную внутреннюю структуру и внешний контур, литье по выплавляемым моделям может обеспечить их точное формование.

(4) Фасонные детали:

Такие как специальные изогнутые поверхности, пазы, кулачки и другие структурные части, литье по выплавляемым моделям может достичь высокоточной формовки.

(5) Детали точных приборов:

Такие как гироскопы, акселерометры и другие компоненты инерциальных навигационных систем, эти оборонное литье по выплавляемым моделям часто на точность размера и качество поверхности требования чрезвычайно высоки.

5. Заключение

Технология литья по выплавляемым моделям, благодаря использованию легкоплавкой (растворимой) первичной формы и первичного типа (стержня), а также оболочки из красящего раствора, позволяет получать сложные отливки с высокой размерной точностью и низкой шероховатостью поверхности. Эта особенность процесса позволяет оборонное литье по выплавляемым моделям сохранять стабильные характеристики в экстремальных условиях и отвечать особым требованиям, таким как высокая мобильность и надежность. Будь то ключевой компонент авиационного двигателя, или основные компоненты военно-морской энергетической системы и других областей, инвестиционное литье играет незаменимую роль.