鑄造生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢以及對我國鑄造行業(yè)技

1、鑄造生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢以及對我國鑄造行業(yè)技鑄造生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢以及對我國鑄造行業(yè)技術(shù)改造的建議 2011年12月29日一、概述鑄造是獲得機械產(chǎn)品毛坯的主要方法之一，是機械工業(yè)重要的基礎(chǔ)工藝，在國民經(jīng)濟中占有重要的位置。 我國鑄造業(yè)的現(xiàn)狀是產(chǎn)量大，年產(chǎn)鑄件約1,200萬噸，廠點多，達2萬多個，鑄造業(yè)的從業(yè)人員在120萬人以上。我國鑄造行業(yè)的一大特色是改革開放以來鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)迅猛發(fā)展，成為我國鑄造行業(yè)的一支重要力量。鄉(xiāng)鎮(zhèn)鑄造廠點數(shù)已超過國有鑄造廠點，鄉(xiāng)鎮(zhèn)鑄造廠點的鑄件產(chǎn)量約占全國鑄件總產(chǎn)量的一半。 當(dāng)前世界上工業(yè)發(fā)達國家鑄造技術(shù)的發(fā)展歸納起來大致有四個目標，即：保護環(huán)境，減少以至消除污染；提高鑄件質(zhì)量和

2、可靠性，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)近終形鑄件；降低生產(chǎn)成本；縮短交貨期。? 我國鑄造行業(yè)除廠點多,從業(yè)人員多,產(chǎn)量大以外,與發(fā)達國家相比,在質(zhì)量、效率、能源與材料消耗、勞動條件與環(huán)境保護等方面都存在差距。造成這些差距的原因是鑄造廠點規(guī)模小，經(jīng)濟實力差，工藝和設(shè)備落后，管理水平低，從業(yè)人員素質(zhì)不高。 為了消除這些差距，為了滿足我國經(jīng)濟建設(shè)的需要，也為了鑄造行業(yè)自身的存在與發(fā)展，我國的鑄造行業(yè)應(yīng)以提高鑄件質(zhì)量和經(jīng)濟效益為中心，面向國內(nèi)和國際兩個市場；加強管理，打好基礎(chǔ)，提高企業(yè)素質(zhì)；調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，合理配置資源，提倡適度規(guī)模經(jīng)營；繼續(xù)以適用先進的生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備改造鑄造行業(yè)，實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)，保證可持續(xù)發(fā)展。?1 效

3、益是企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ) 發(fā)展的基礎(chǔ)是效益，發(fā)展又是為了實現(xiàn)更高的效益。中國應(yīng)該有一個高效益的鑄造業(yè)。沒有效益的企業(yè)連生存也是困難的，更談不上發(fā)展。為了提高效益，應(yīng)從以下幾方面著手： 減員增效與節(jié)能降耗。 實現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)。 采用新技術(shù)，實現(xiàn)科學(xué)管理。2 質(zhì)量是企業(yè)的生命 質(zhì)量和效益有時看似矛盾，但兩者是統(tǒng)一的。產(chǎn)品質(zhì)量低劣的企業(yè)終究是不能立足的，更談不上效益,也不可能持續(xù)發(fā)展。提高產(chǎn)品質(zhì)量需從以下幾方面著手： 合理選購原輔材料，正確制訂及嚴格執(zhí)行有關(guān)的工藝規(guī)程。 采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料。? a.加強計算機技術(shù)在鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用的研究。? b.在砂型鑄造中采用高硬度及高均勻度的鑄型,發(fā)展與推

4、廣相應(yīng)的工藝與設(shè)備。 c.發(fā)展近凈形及凈形鑄造成形新工藝。 d.發(fā)展液態(tài)金屬處理及凈化的新工藝新技術(shù)，優(yōu)化材料性能。 e.發(fā)展機械化自動化，以保證鑄件質(zhì)量的穩(wěn)定性、均一性，改善勞動條件。 f.加強鑄造環(huán)保設(shè)備的研究和應(yīng)用。 具有一支穩(wěn)定的高素質(zhì)的從業(yè)人員隊伍。3 實現(xiàn)清潔化生產(chǎn) 清潔化生產(chǎn)是可持續(xù)發(fā)展的基本要求。清潔化生產(chǎn)的含義是：實現(xiàn)盡可能低的資源(原材料)與能源消耗；實現(xiàn)宜人化的生產(chǎn)環(huán)境及最低或零污染物排放;生產(chǎn)清潔化的產(chǎn)品(產(chǎn)品耗能、耗材少,易于再生復(fù)用及符合人機工程要求)。鑄造的清潔化生產(chǎn),主要是應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備以實現(xiàn)低消耗、低污染或者無污染及鑄造生產(chǎn)的宜人化環(huán)境等方

5、面。二、堅持進行技術(shù)改造，采用成熟、適用、先進技術(shù)企業(yè)技術(shù)改造，要根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點、批量大小、質(zhì)量要求，合理選用成熟、適用、先進的技術(shù)。首先，所選技術(shù)必須成熟可靠。因為技術(shù)改造不是科研，不允許失敗；也不是中間試驗，可以小規(guī)模、小范圍，而不講時間和條件。技術(shù)改造是要將成熟的科技成果應(yīng)用于設(shè)計、生產(chǎn)中。同時所選技術(shù)對改造企業(yè)來講還必須適用，保證在經(jīng)濟上合理。實踐告訴我們，并非凡是先進的、技術(shù)含量高的一定是適用的。各種技術(shù)都有一定的局限性和適用范圍，適合于一定的零件，選擇不當(dāng)，再先進的技術(shù)，也不能確保生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，不能保證產(chǎn)生高的經(jīng)濟效益。1 發(fā)展高性能鑄造合金，提高產(chǎn)品的材質(zhì)水平 據(jù)近五

6、年統(tǒng)計，我國鑄鐵件占鑄件總產(chǎn)量的79%80%(球鐵約占13%)，鑄鋼件占13%14%，有色合金鑄件約占7%，(鋁鑄件約占5.5%)。發(fā)展趨勢是灰鑄鐵件、鑄鋼件(主要是碳鋼件)、可鍛鑄鐵件呈下降趨勢，球鐵件在增長，輕合金件占的比例越來越大。發(fā)達國家輕合金鑄件產(chǎn)量已超過鑄鋼件，其產(chǎn)值已遠遠超過鑄鋼件；日本1998年壓鑄件的產(chǎn)值已接近灰鑄鐵件；球墨鑄鐵件的產(chǎn)量為鑄鋼件的四倍多，產(chǎn)值為鑄鋼件的兩倍。 今后，我國應(yīng)提高球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、高強度灰鑄鐵、合金鑄鋼、鑄造鋁合金、鎂合金的比例。 1)鑄鐵 (1)加強高強度薄壁灰鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā) 低成本和良好的鑄造性能是灰鑄鐵的主要優(yōu)勢，所以灰鑄鐵已廣泛應(yīng)用于

7、汽車、內(nèi)燃機、農(nóng)機、壓縮機和市政建設(shè)等領(lǐng)域。今后制約灰鑄鐵件增長和發(fā)展的主要因素之一是輕量化，鑄鐵輕量化將為鑄鐵工業(yè)注入新的活力，今后應(yīng)加強高強度薄壁灰鑄鐵的生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)。 (2)進一步推廣使用球墨鑄鐵 隨著我國汽車工業(yè)和鑄管工業(yè)的發(fā)展，以及隨著我國球墨鑄鐵生產(chǎn)水平的提高，應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，預(yù)計進入21世紀，我國球鐵件產(chǎn)量必將有大幅度的增長，應(yīng)進一步擴大等溫淬火球墨鑄鐵在承受強載荷工況機械零件和耐磨件上的應(yīng)用。推廣鑄態(tài)球墨鑄鐵，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。 (3)擴大蠕墨鑄鐵的應(yīng)用? 蠕墨鑄鐵是一種新型材料,它的強度、塑韌性高于灰鑄鐵,鑄造性能優(yōu)于球墨鑄鐵,具有優(yōu)良的耐熱疲勞性能和導(dǎo)熱性能,可在柴

8、油機缸蓋和排氣管、液壓閥、機床床身、鋼錠模、玻璃模具等鑄件上推廣應(yīng)用。 (4)抓好鑄鐵熔煉環(huán)節(jié),提供優(yōu)質(zhì)鐵水 抓好鑄鐵的熔煉環(huán)節(jié),及時提供優(yōu)質(zhì)鐵水,這是提高鑄件綜合質(zhì)量的基本保證。所謂優(yōu)質(zhì)鐵水,是指鐵水溫度高,成分合格,波動小,元素?zé)龘p少,增碳率高。 目前我國用于鑄鐵件生產(chǎn)的熔煉設(shè)備90%以上為沖天爐,其中絕大部分又是小型(5T/h)冷風(fēng)沖天爐,且多使用冶金焦。這種爐子的能量效率不高(約38.8%),連續(xù)工作時間短,難以熔煉出優(yōu)質(zhì)鐵水。 為了獲得優(yōu)質(zhì)鐵水，應(yīng)當(dāng)推廣鑄造焦和先進適用爐型。熔化量大的5t/h以上的沖天爐宜采用外熱風(fēng)(500)、水冷、連續(xù)作業(yè)、清潔、封閉沖天爐；流水線生產(chǎn)球墨鑄鐵、蠕

9、墨鑄鐵、高強度薄壁灰鑄鐵件宜采用沖天爐?感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉；生產(chǎn)特種小鑄鐵件，如供電條件好，可用感應(yīng)電爐熔煉。熔煉過程中，還可采用加氧送風(fēng)、等重除濕等先進技術(shù)。 小型冷風(fēng)沖天爐或單爐膽熱風(fēng)沖天爐可改為雙爐膽式高效內(nèi)熱風(fēng)沖天爐，使熱風(fēng)溫度由200提高到400左右；推廣應(yīng)用多孔塞脫硫技術(shù)，發(fā)展蓋包、轉(zhuǎn)包、喂絲等球化工藝，提高球鐵鑄件的質(zhì)量。 在大批量流水生產(chǎn)中推廣應(yīng)用鐵水流、孕育絲和型內(nèi)孕育等瞬時孕育技術(shù)及過濾網(wǎng)技術(shù)，提高材料均勻性，并減少渣孔缺陷。 為及時掌握鐵水的成份變化和鐵水處理的質(zhì)量，應(yīng)逐步在專業(yè)鑄造廠配備一系列現(xiàn)代化的測試、分析和管理手段，要提高監(jiān)測設(shè)備的快速性、精密性及自動化程度。 逐步

10、取消用爐前試塊觀測白口深度的原始粗測法，采用物理方法的鐵水性能速測儀或熱分析儀，快速測定C、Si、碳當(dāng)量和力學(xué)性能；資金充裕者引進直讀光譜儀。 沖天爐煙氣凈化的措施就是抽出煙氣，使煙氣中的CO二次燃燒，燃燒余熱再預(yù)熱冷空氣并使熱風(fēng)鼓入沖天爐，同時達到提高鐵水溫度和煙氣凈化的雙重作用。 沖天爐除塵措施有： 干式除塵器。投資少者可采用旋流除塵器、旋風(fēng)除塵器(含多管旋風(fēng)除塵器)；投資較多者可采用袋式、靜電、顆粒層等除塵器。 濕式除塵器或兩級組合除塵(如旋風(fēng)加布袋)。這要視要求排放標準和投資多少而定，但要注意，常用的袋式除塵器要考慮煙氣冷卻和布袋的使用壽命(特別是打爐時)，濕式除塵要處理好含塵水排放堵

11、塞下水道，造成二次污染的問題。 2)增加鑄鋼品種，提高鑄鋼件質(zhì)量? 鑄鋼工業(yè)發(fā)展的趨勢將不再是鑄鋼件產(chǎn)量、鑄鋼廠數(shù)量和生產(chǎn)能力的增加，而是鑄鋼件的質(zhì)量、品種、性能以及合金鋼的比例的不斷提高。我國合金鋼鑄件的比例不足20%，而工業(yè)發(fā)國家已達到42%48%。隨著合金鋼鑄件比例的提高，對合金鋼液的精煉要求也愈來愈高。采用高新技術(shù)提高鑄鋼件性能，縮小鑄鋼件體積，提高鑄鋼件壽命是亟待解決的問題。建議在如下幾方面開展工作。 開發(fā)鑄鋼中合金鋼新鋼種，提高鑄鋼性能，部分頂替鍛鋼，提高材料利用率，降低成本，縮短制造周期，節(jié)省能源、資源等。 采用高新技術(shù)提高鑄鋼鋼液純凈度、均勻度與晶粒細化程度，進一步提高鑄鋼的強

12、韌性，減輕鑄件重量(與國外相比重10%20%)，降低廢品率。精煉工藝有：氬氣凈化；鈣線射入凈化加氬氣凈化；AOD精煉；VOD、VODC爐精煉。 采用近終形鑄造技術(shù)，進一步提高鑄鋼件尺寸精度與表面質(zhì)量，減少加工余量(與國外相比，加工余量大13倍以上)。 降低能源與新砂消耗(噸鋼水耗電：我國700850kWh，日本450550kWh)及提高鑄鋼件工藝出品率(我國55%58%，工業(yè)發(fā)達國家60%)。 開發(fā)鋼基復(fù)合材料。 提高環(huán)保水平，達到國家環(huán)保標準。 3)有色合金鑄造重點發(fā)展鋁、鎂等輕合金鑄造輕合金由于具有密度小、比強度高、耐腐蝕等一系列優(yōu)良特性，廣泛地應(yīng)用于航空、航天、汽車、機械等各行業(yè)。有色合

13、金熔煉應(yīng)推廣感應(yīng)電爐。感應(yīng)電爐熱效率高，作業(yè)環(huán)境好，應(yīng)是有色合金熔煉的主要設(shè)備。應(yīng)逐步淘汰燃油坩堝爐和焦炭坩堝爐。燃油坩堝爐和焦炭坩堝爐不但熱效率低，而且會對周圍環(huán)境造成污染。還應(yīng)推廣鋁合金氣體噴吹無毒熔煉技術(shù)。?2 發(fā)展先進的造型、制芯、落砂、清理工藝和設(shè)備 先進、成熟、適用的鑄造成型工藝方面，可按產(chǎn)品為對象，大致分為以下三種類型：? (1)大批量生產(chǎn)的中小型鑄件，應(yīng)推廣預(yù)緊實的高壓、靜壓、射壓或氣沖造型高效流水線濕型砂造型，減少、淘汰震壓式造型；推廣樹脂砂高效制芯(熱、溫和冷芯盒，殼芯等)，減少油砂或粘土砂制芯的比例。濕型鑄造中推廣煤粉代用材料。 (2)單件、小批量生產(chǎn)的中、大型鑄件，繼續(xù)

14、推廣各種類型的樹脂自硬砂(呋喃、Pepset法、堿性酚醛樹脂砂等)，在中、大型鑄鋼件生產(chǎn)中，也可推廣采用酯硬化水玻玻璃砂，代替和淘汰粘土砂干型。 (3)特定鑄件應(yīng)推廣各種特種鑄造，如離心鑄管、輕合金壓鑄、低壓鑄造、硅溶膠熔模鑄造或硅溶膠-水玻璃復(fù)合制殼工藝、型材連鑄、鐵型覆砂、V法、消失模鑄造等。 此外，還應(yīng)開發(fā)和推廣能提高鑄件精度和表面質(zhì)量的專用涂料系列和涂敷技術(shù)，如不占位涂料、流涂涂料、能控制冷卻速度的涂料等。 關(guān)于鑄件清理，繼續(xù)推廣強力拋、噴丸等高效機械化清砂，淘汰水力清砂、水爆清砂，減少手工清砂。對鑄鐵件配備拋丸清理設(shè)備或清理生產(chǎn)線，鑄鋼件或較復(fù)雜的鑄鐵大件采用噴拋聯(lián)合清理設(shè)備，液壓件

15、等小殼體類鑄件可采用電液壓或電化學(xué)清砂設(shè)備；如組織清整生產(chǎn)線要盡量考慮鑄件的在線檢測(如測尺寸精度、表面硬度等)、粗加工基準定位面，設(shè)置鑄件的防銹處理(浸防銹液或涂底漆等)。 還應(yīng)開發(fā)推廣機械手和機器人在落砂清理, 切割澆冒口, 打磨飛邊毛刺中的應(yīng)用, 改善工人的勞動條件。3 將計算機技術(shù)引入鑄造領(lǐng)域 傳統(tǒng)的鑄造設(shè)計、生產(chǎn)方法已不能適應(yīng)市場經(jīng)濟和社會進步的要求，為了贏得競爭、占有市場、可持續(xù)發(fā)展，鑄造生產(chǎn)廠必須變革傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，引進新技術(shù)、新思維。將計算機技術(shù)引入鑄造領(lǐng)域正是這一趨勢的迫切要求。 以下就計算機在鑄造領(lǐng)域應(yīng)用的一些重要方面，包括計算機輔助設(shè)計與分析、計算機檢測與控制、專家系統(tǒng)、

16、信息處理系統(tǒng)、鑄造工裝的計算機應(yīng)用以及Internet與鑄造產(chǎn)業(yè)等進行闡述。 1)計算機輔助設(shè)計與分析? (1)計算機輔助設(shè)計? 計算機輔助設(shè)計(Computer Aided Design,簡稱CAD)是以計算機為主要手段，輔助設(shè)計者完成某項設(shè)計工作的建立、修改、分析和優(yōu)化，輸出信息全過程的綜合性技術(shù)。 與傳統(tǒng)鑄造工藝設(shè)計方法相比，用計算機設(shè)計鑄造工藝可以顯著提高設(shè)計效率、縮短設(shè)計周期;能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計與分析的統(tǒng)一;可以存貯并利用鑄造工作者的經(jīng)驗,較容易設(shè)計出合理的鑄造工藝;同時為鑄造計算機輔助工程(Computer Aided Engineering,簡稱CAE)、計算機輔助制造(Compute

17、r Aided Manufacturing,簡稱CAM)、計算機輔助工藝規(guī)劃(Computer Aided Process Planning,簡稱CAPP)及計算機集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufacturing System,簡稱CIMS)的實施準備完備的信息,奠定良好的基礎(chǔ)。 經(jīng)過幾十年的努力,目前國內(nèi)外研制開發(fā)的鑄造工藝CAD系統(tǒng),概括起來可以分為通用和專用鑄造工藝CAD兩類： 通用鑄造CAD系統(tǒng)：主要用于普通砂型鑄造工藝的設(shè)計,又分為鑄鋼、灰鑄鐵、球鐵及有色等種類。功能包括澆注系統(tǒng)設(shè)計,補縮系統(tǒng)設(shè)計,分型面、拔模斜度、加工余量的確定,尺寸標注以及工藝圖及工藝卡的輸出。 專用鑄造CAD系統(tǒng)：主要用于某些特定范圍和特定目的的鑄造工藝設(shè)計,如壓鑄型CAD、齒輪類CAD、閥體類CAD、曲軸類CAD、機架類CAD、缸體類CAD、葉片類CAD、DISA造型線鑄造工藝設(shè)計CAD等。 上述