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??當我們在(zai)博物館(guan)看著后母戊鼎(ding)、四羊方尊等商周青銅器(qi)時,常常會好(hao)奇,這樣精美(mei)絕(jue)倫的(de)瑰寶是(shi)怎么制造(zao)(zao)出來的(de)呢(ni)?實際(ji)上,這些都是(shi)鑄造(zao)(zao)而成的(de),中國人早(zao)在(zai)2500年前(qian)就已熟練掌握(wo)青銅器(qi)的(de)鑄造(zao)(zao)工藝。
??如今,鑄造在(zai)汽車、航(hang)空(kong)等領域的(de)應用十分常見,被(bei)譽(yu)為現代制(zhi)造業的(de)基(ji)石,是許多(duo)高端(duan)設備制(zhi)造的(de)核心(xin)工(gong)藝之一。在(zai)航(hang)空(kong)發(fa)動機(ji)研制(zhi)中,鑄造技術應用十分廣泛,大到航(hang)空(kong)發(fa)動機(ji)上的(de)主機(ji)匣(xia)、附件機(ji)匣(xia)等,小到渦輪盤、葉(xie)片等,都是通過鑄造毛坯件加工(gong)成型而(er)來。航(hang)空(kong)發(fa)動機(ji)上的(de)鑄造件價值約(yue)占整機(ji)價值的(de)40%,其重要性不言而(er)喻。
??鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)工藝主要可以分為砂型(xing)鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)、金屬型(xing)鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)和壓力(li)鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)等。鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)技術看似簡(jian)單,卻(que)對最(zui)終產品的強度、耐磨(mo)性和精(jing)度有著極大的影響。
??航空(kong)發動機鑄(zhu)件(jian)中機匣件(jian)占比最大,那(nei)么如何確保這(zhe)類(lei)大型鑄(zhu)件(jian)的質量和一(yi)致性(xing)呢?具(ju)有成本低廉、生產(chan)效率高(gao)、適(shi)應性(xing)強等特點的砂型鑄(zhu)造技術就顯得非(fei)常適(shi)配。
??首先對機匣零件進(jin)行分型、工藝規(gui)程設計,然后(hou)制(zhi)造砂型和砂芯(xin),組合模具(ju),最后(hou)將(jiang)熔體倒入(ru)模具(ju)中冷(leng)卻(que)成型,這樣便能獲(huo)得所需的(de)鑄件。
??砂(sha)(sha)型鑄(zhu)造(zao)時,砂(sha)(sha)型需要(yao)一個個捏(nie)(nie)制(zhi),制(zhi)作模具的砂(sha)(sha)子(zi)也(ye)往往是一次性(xing)的。如果要(yao)獲得大批的、高(gao)精度的鑄(zhu)件,例如航空(kong)發動(dong)機漲圈等,砂(sha)(sha)型表(biao)面(mian)就(jiu)(jiu)太粗糙了,一個一個捏(nie)(nie)砂(sha)(sha)型效(xiao)率也(ye)過于低(di)下(xia)。此(ci)時可以設計一個金(jin)屬模具,將熔體(ti)倒進去,冷卻后(hou)再取出,便可實現反復(fu)使用(yong),這就(jiu)(jiu)是金(jin)屬型鑄(zhu)造(zao)。
??那對于(yu)強(qiang)度(du)、精(jing)度(du)要求(qiu)更高(gao)的葉(xie)片(pian)該(gai)怎么辦呢?航空發動機渦輪(lun)葉(xie)片(pian)的鑄造有耐高(gao)溫、高(gao)強(qiang)度(du)、輕量化、高(gao)精(jing)度(du)等多個(ge)方面(mian)的要求(qiu),為(wei)滿(man)足這些苛(ke)刻條(tiao)件,我(wo)國在上世(shi)紀(ji)60年代就(jiu)開展了單晶鑄造葉(xie)片(pian)研究,取得了顯(xian)著的成績。
??在航空(kong)發動(dong)機(ji)批量生(sheng)產前,需要(yao)進行(xing)數(shu)萬小時的零件(jian)部件(jian)試驗,持續改(gai)(gai)進優化設計方案。難道每改(gai)(gai)進一次,就(jiu)要(yao)為其(qi)打造一個金屬型(xing)模具嗎(ma)?不(bu),這(zhe)太(tai)浪(lang)費了。我們可(ke)以用3D打印技術制作模型(xing),就(jiu)像搭積木一樣可(ke)以DIY,每改(gai)(gai)進一次,就(jiu)打印一個對應的砂(sha)型(xing),周期短、靈(ling)活性高(gao),還能有效(xiao)降低試制成(cheng)本(ben)。
??隨著人工智能、3D打(da)印、數字(zi)孿生等(deng)新技術的(de)不斷(duan)涌現,航(hang)空發(fa)動(dong)機(ji)鑄造(zao)技術面臨著新的(de)機(ji)遇。未來,航(hang)空發(fa)動(dong)機(ji)鑄件(jian)將朝著復(fu)雜化(hua)、高性能和長壽命(ming)趨勢發(fa)展,精密鑄造(zao)技術的(de)應用將越來越廣,鑄件(jian)的(de)精度和合格率將越來越好(hao),生產(chan)效(xiao)率也(ye)將越來越高。
