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锻造好处的详细分析

锻造工艺如何以及为什么能创造出更好、更持久的零件,以及为什么锻造的航空航天零件更优越?
孔隙率 - 铸造件的孔隙率较高,即零件内存在空隙,可以表现为小气泡或微小的锯齿状空隙。由于锻造从挤压材料(棒材或形状)开始,并进一步将基本的原材料形状形成近乎净光的零件几何形状,因此孔隙的形成机会较少。孔隙的形成主要有两种方法:滞留气体和收缩性空隙。在铸造过程中,如果密封不完全完美,气体可能会被困住。这些气体会在零件内部形成小而光滑的气泡,通常靠近表面。当零件冷却不均匀时,就会出现收缩性空隙,当某些部分凝固和冷凝时,零件内部结构的其他部分就会有较少的材料来填充空间。因此,结构中会出现小的、锯齿状的空隙。
空隙是铸造过程中不可避免的副产品,尽管可以用某些方法来减少它。在锻造中,金属没有被熔化,消除了产生气孔的机会,从而使锻造的航空航天零件能够抵御失效模式和气孔可能导致的缺陷。
互锁的晶粒结构 - 锻造件有更强的互锁晶粒结构。所有的金属在冷却时都会形成结晶结构,但这种结构可以发生相当剧烈的变形,从而使晶粒以更复杂的模式结合和互锁。通过变形能量产生的复杂结构使简单的铝制部件接近复杂合金(如铬镍铁合金)的强大特性。这种改进的冶金学转化为更大的性能,更持久的零件和更大的疲劳性能。此外,这些性能可以用更便宜的基础材料实现。廉价材料的可及性也绕过了研究准确的合金成分和复杂的测试程序的必要性。
后期成型工艺 - 锻件更有效、更简单。由于锻件的公差较小,所以锻造的近净形零件的加工成本较低。与钢坯加工相比,通常可以减少50%的加工周期。锻造材料往往比铸造表面的磨损性要小,也会延长工具的使用寿命。锻造件的表面也会更光滑,这使得涂层和油漆能更均匀、更干净地结合在零件的表面。铸件通常必须在正确使用涂层之前被磨平,这增加了时间和成本。
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