精密铸件在航空航天领域的应用

熔模精密铸造由于所得铸件尺寸精度高、可铸造复杂薄壁零件等优点,在航空航天领域发挥着日益重要的作用。随着航空航天领域对铸件的结构与尺寸日益复杂化与整体化,相对于熔模精密制造业提出了更高的要求。根据实际需要,开发相应精密铸造造型原材料及关键热处理设备,控制与保证大型精密铸造结构件的整体尺寸精度,满足设计要求,缩短研制周期,将显得尤为重要。

美国新一代军用飞机的目标要求:质量减轻50%,机身紧固件数量减少80%以上,批生产成本降低25%以上,制造周期缩短1/3~1/2。除广泛采用新材料外,还需大量采用各种大型、薄壁、复杂、整体、优质精密铸件。可见,未来航空航天领域对于零件的需求为质量更轻、比强度更高、数量减少、体积变大、结构更复杂,同时降低生产成本与生产周期。

为了实现以上目标,一次成形的熔模精密铸造工艺得到了广泛的应用。以美国某发动机STME为例,该发动机广泛采用了一次成形精密铸造工艺,将燃烧室零件数量减少50多个,焊接次数减少约90道,生产制造成本得以显著降低。目前,熔模精密铸造技术在航空航天领域主要应用于铝合金、镁合金、钛合金、高温合金等零件的制造。精密铸造厂家宇丰金属专注于铝合金的研究和生产,结合SLA打印技术,能够更好地为航天航空领域生产出合适的产品。

铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、易成形、成本低等优点,因而在航空航天领域得到了大量应用。铝合金精密铸造技术是指大型、薄壁、复杂、整体、高性能铝合金构件无或少余量铸造,轮廓尺寸一般为mm左右、壁厚一般为3mm左右,铸件性能基本达到中等变形合金性能指标,为无或少加工余量。

欧美等发达国家广泛采用整体精密铸造技术,研制出了各类大型薄壁整体结构铝合金精密铸件,用于先进作战飞机与机体、导弹发动机与弹体等关键部位,并替代部分铝合金锻件和钣金件。铝合金熔模铸造一般采用石膏型或瓷型制壳。普遍运用旋转喷吹法精炼金属,加入Ti、B、Zr等元素细化晶粒、改善铸造性能。最后,熔模精密铸造主要采用反重力铸造,以提高金属液的充型能力,增强金属液对铸件的补缩效果,获得平稳的液流。反重力铸造根据充型压力引入方式可分为低压铸造、真空吸铸和差压(正压或负压)铸造。

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