内容
展示
1
1. 介绍
2
2. 金属铸造的基本原理
3
3. 主要的铜合金铸造方法
3.1
沙子铸造
3.1.1
优势
3.1.2
限制
3.2
投资 (失去蜡) 铸件
3.2.1
好处
3.2.2
挑战
3.3
壳模成铸件
3.3.1
优势
3.3.2
限制
3.4
离心铸件
3.4.1
关键优势
3.4.2
限制
3.5
寒冷的铸造
3.5.1
优势
3.5.2
限制
3.6
铸造 (热室和冷室)
3.6.1
优势
3.6.2
约束
3.7
连续铸造
3.7.1
优势
3.7.2
典型的合金
3.8
石膏铸造
3.8.1
优势
3.8.2
缺点
3.9
摘要比较表
4
4. 用于铸造的常见铜合金
4.1
铜nickel (90–10)
5
5. 结论
6
常见问题解答
6.1
所有的铜合金都可以铸造吗?
6.2
离心和寒冷铸造有什么区别?
6.3
为什么连续铸造首选高量铜合金棒?
6.4
铸造铜合金后需要什么后加工?
1. 介绍
铜及其合金在现代工业中占据着关键作用 出色的电导率, 耐腐蚀性, 和 热性能.
历史上, 文明可以追溯到 5000 BC掌握的铜铸件中的简单石模具, 为当今的复杂技术奠定基础.
在本文中, 我们探索基于铜的铸造方法, 检查他们的冶金原理, 并指导工程师为各种应用程序选择最佳过程.
2. 金属铸造的基本原理
每种铸造方法都遵循四个核心阶段:
霉菌的创造 - 技术人员在沙子中形成腔, 金属, 陶瓷制品, 或镜像零件几何形状的石膏.
浇注 - 熔炉融化铜 (熔点 1 083 °C) 或合金 1 600 °C, 然后将液体倒入模具中.
凝固 - 受控冷却 - 受热电导率的指导 (〜 400 W/m·K用于铜) 和霉菌材料 - 驱动微观结构开发.
摇晃 - 一旦固体, 铸件退出模具并进行清洁和处理后进行.
铜的高热电导率需求 更高的霉菌预热 (200–400°C) 和精确的倒入控制以保持流动性 (粘度〜 6 mpa·s 1 200 °C).
此外, 铜的 热膨胀 (16.5 µm/m·k) 需要确切的模式偏移以实现最终维度.
3. 主要的铜合金铸造方法
铜 及其合金 - 黄铜, 青铜, 铜尼克尔, 和其他 - 使用一系列适合不同生产量的方法进行铸造, 机械要求, 和尺寸公差.
每种技术都具有基于合金特性和所需组件结果的明显优势和局限性.
本节探讨了现代制造中最杰出的铜合金铸造方法, 以及指导过程选择的技术见解.
沙子铸造
过程概述 & 设备
沙子铸造 仍然是铸造铜合金的最古老，最广泛的方法之一. 它涉及将沙子包装在模具盒中的可重复使用的图案上.
沙子与粘土粘合 (绿沙) 或用化学品硬化 (树脂键合或co激活的沙子). 拆除图案后, 将熔融金属倒入腔.
铜合金沙铸件
优势
低工具成本, 适用于低- 进行中体积运行
柔性零件尺寸 - 从几盎司到几吨
广泛的合金兼容性
限制
粗表面饰面 (RA 6.3-25 µm)
公差松动 (通常±1.5–3 mm)
需要用于大多数精确应用的施工后加工
投资 (失去蜡) 铸件
精密外壳建筑
投资铸造 使用涂有陶瓷浆料的蜡模型来建造薄的, 高准确的壳模. 倦怠之后, 将熔融金属倒入预热的陶瓷模具中.
铜合金投资铸造
好处
出色的 尺寸精度 (±0.1-0.3毫米)
理想的 错综复杂, 薄壁几何形状
优越的 表面饰面 (RA 1.6-3.2 µm)
挑战
更高的工具成本 (由于需要死亡)
较长的周期时间, 特别是用于外壳的建筑和倦怠
通常仅是经济的 中至高的体积 生产
壳模成铸件
过程详细信息
外壳成型 使用带有树脂键沙的加热金属图案. 暴露在热量, 树脂设置形成一个薄的外壳，充当模具.
与传统的沙子铸造相比，该过程产生更准确，更清洁的铸件.
优势
改善表面质量 和定义
更严格的公差 比绿色的沙子
减少加工津贴 由于近网状铸造
限制
较高的材料成本 (专业树脂和二氧化硅砂)
昂贵的图案工具 (需要金属图案)
离心铸件
水平与. 垂直设置
在离心铸件中, 将熔融金属倒入旋转模具中, 水平或垂直.
离心力将金属分配到模具壁上, 最小化孔隙度并确保出色的材料完整性.
离心铸造铜合金衬套
关键优势
高密度和孔隙率降低 - 用于压力压力组件的理想
方向固化 增强机械性能
适合 衬套, 戒指, 管, 和空心部分
垂直铸造通常用于小零件; 大缸的水平
限制
限制为 旋转对称零件
工具设置为 更复杂和昂贵 而不是静态铸造
寒冷的铸造
固化控制
寒意铸造使用金属模具 (经常铁或钢) 从熔融金属中快速提取热量. 这种快速的固化可以完善晶粒结构并增强机械性能.
优势
生产 更难, 密集的铸件 (到 50% 硬度与. 沙子铸造)
优秀的 磷铜和炮素
成本效益 酒吧的重复铸造, 杆, 和小零件
限制
不太适合 复杂的几何形状
由于霉菌的限制，尺寸范围有限
铸造 (热室和冷室)
压力喷射过程
模具铸件涉及将熔融铜合金在高压下注入高强度钢.
由于铜合金的高熔点，通常使用冷室机器.
压铸黄铜水泵叶轮
优势
快速生产率 - 批量生产的理想
优质表面和精度 (RA 1-2 µm, 公差±0.05 mm)
减少或消除加工
约束
并非所有铜合金都合适 (例如。, 高锌黄铜可以腐蚀模具)
模具工具是 昂贵的 (投资 $50,000 或更多)
最好的 中至高体积
连续铸造
过程概述
将熔融金属倒入水冷模具中，该霉菌连续形成并通过戒断系统拉出固体金属.
常见输出包括杆, 酒吧, 和钢坯用于下游加工或滚动.
优势
高生产率 最少的人类干预
优秀的机械性能 由于受控凝固
光滑的表面和适合自动饲料加工的直率
低废料率 和更好的产量 (超过 90% 物质利用)
典型的合金
锡青铜器, 铅铜, 磷青铜, 和铜尼克
石膏铸造
专业用途
此过程采用围绕图案形成的石膏或陶瓷模具，以捕获细节和紧密的公差.
通过破坏或溶解灰泥后，将模具铸造出去.
优势
优秀的 错综复杂的形状 和 平滑的表面饰面
有益 原型 和 低量 生产
缺点
低渗透性 - 铸造尺寸的限制
较长的准备时间 和 有限的霉菌寿命
摘要比较表
铸造方法
表面饰面 (RA)
尺寸公差
典型的体积
关键优势
沙子铸造
6.3–25 µm
±1.5–3 mm
低到高
低成本, 合金灵活性
投资铸造
1.6–3.2 µm
±0.1-0.3毫米
中至高
高精度, 复杂零件
壳模成铸件
1.6–3.2 µm
±0.25–0.5 mm
中等的
紧张的公差, 可以自动化
离心铸件
3.2–6.3 µm
±0.25–1.0 mm
中等的
高密度, 最小缺陷
寒冷的铸造
3.2–6.3 µm
±0.5–1.0 mm
中等的
增强的机械性能
铸造
1–2 µm
±0.05–0.2 mm
高的
快速周期, 最小加工
连续铸造
3.2–6.3 µm
±0.2–0.5 mm/m
很高
成本效益的坯料生产
石膏铸造
1.6–3.2 µm
±0.1-0.3毫米
低至中等
详细的, 错综复杂的形状
4. 用于铸造的常见铜合金
铸造厂铸造了各种铜合金, 每个设计以平衡机械强度, 耐腐蚀性, 热性能, 和可铸性.
铝制铜制止回阀
合金
指定
作品 (wt％)
关键属性
首选铸造方法
典型的应用
自由安排的黄铜
C36000 / CZ121
61 与-35zn -3pb
拉伸: 345 MPA
伸长: 20 ％
电导率: 29 ％iacs
沙, 投资, 死, 外壳成型
CNC搭配配件, 齿轮, 电端子
低层黄铜
C46400 / CZ122
60 与-39zn -1pb
拉伸: 330 MPA
伸长: 15 ％
NSF ‑ 61符合条件
沙, 投资, 死
饮用水阀, 管道固定装置
轴承铜
C93200
90 与-10SN
拉伸: 310 MPA
硬度: HB90
出色的耐磨性
沙, 寒意, 离心
衬套, 推力垫圈, 重载轴承
铝青铜
C95400
88 CU-9AL-2O-1ST
拉伸: 450 MPA
硬度: HB120
强海水耐腐蚀性
死, 离心, 外壳成型
海洋硬件, 泵叶轮, 阀成分
磷青铜
C51000
94.8 CU -5SN -0.2P
拉伸: 270 MPA
伸长: 10 ％
好疲劳 & 春季特性
投资, 沙, 死
弹簧, 电触点, 膜片
铜nickel (90–10)
C70600
90 与-10ni
拉伸: 250 MPA
伸长: 40 ％
异常的生物污染性
沙, 离心, 连续的
海水热量交换机, 海洋管道
铜nickel (70–30)
C71500
70 与-30ni
拉伸: 300 MPA
上氯和侵蚀性
沙, 连续的, 离心
冷凝器管, 离岸硬件
铍铜
C17200
98 与-2BE
拉伸: 最多1400MPA (老化)
电导率: 22 ％iacs
投资, 寒意, 死
高可靠性弹簧, 非弹簧工具, 连接器
硅青铜
C65500
95 与-5si
拉伸: 310 MPA
海洋/化学物质中的耐腐蚀
沙, 投资, 外壳成型
装饰硬件, 船配件
5. 结论
铜和铜合金铸造厂提供了丰富的铸造方法工具箱 - 成本, 精确, 机械性能, 和 生产量.
通过了解过程细微差别（从模具材料和热管理到合金行为），工程师可以优化零件设计, 最小化废料, 并确保可靠的性能.
像这样的技术 加性模具制造 和 实时模拟 成熟, 铜铸件将继续发展, 维持其在高性能制造中的关键作用.
在 这, 我们很乐意在设计过程的早期讨论您的项目，以确保选择任何合金或应用后处理后的任何合金, 结果将符合您的机械和性能规格.
讨论您的要求, 电子邮件 [email protected].
常见问题解答
所有的铜合金都可以铸造吗?
不. 只有特定的合金喜欢 铝青铜器, 高压黄铜, 和 硅黄铜 适合 铸造 由于压力很高，涉及快速冷却.
合金喜欢 磷青铜 或者 青铜 更适合沙子或寒冷.
离心和寒冷铸造有什么区别?
离心铸件 使用旋转力将熔融金属推入模具, 产生密集, 无缺陷组件 (管道的理想选择, 衬套, 和袖子).
寒冷的铸造 使用静态金属模具快速固化表面, 改善机械性能并减少晶粒尺寸 - 特别有效 锡青铜器.
为什么连续铸造首选高量铜合金棒?
连续铸造 提供一致的质量, 优秀的机械性能, 和低废料率.
这是最佳的 磷青铜, 青铜, 和 铅铜 坯料, 特别是与滚动或挤出过程集成时.
铸造铜合金后需要什么后加工?
取决于铸造方法和合金, 后处理可能包括:
压力缓解或衰老的热处理 (特别是对于铍铜)
临界表面或紧密公差的加工
表面精加工，例如抛光或涂料以进行腐蚀或美学