(推薦)綠色制造技術(shù)

1、綠色制造技術(shù)概述主講人：胡建林（中國聯(lián)合工程公司研究員級高工）內(nèi)容目錄綠色制造的概念綠色制造的內(nèi)涵和特征綠色制造的研究現(xiàn)狀綠色制造技術(shù)的內(nèi)容綠色制造的發(fā)展趨勢綠色制造的概念20世紀高速發(fā)展的工業(yè)經(jīng)濟給人類帶來了高度發(fā)達的物質(zhì)文明，同時也帶來了一系列嚴重的環(huán)境污染問題（溫室氣體，霧霾，水污染），并制約了人類社會的持續(xù)發(fā)展。制造業(yè)是最大的污染源之一，據(jù)統(tǒng)計，造成環(huán)境污染的排放物70%以上來自制造業(yè)，制造業(yè)每年產(chǎn)生大量的溫室氣體和有害物。傳統(tǒng)的制造業(yè)一般采用“末端治理”的方法無法從根本上解決制造業(yè)及其產(chǎn)品產(chǎn)生的環(huán)境污染，而且投資大、運行成本高、消耗資源和能源。國內(nèi)外經(jīng)驗證明，要消除或減少工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境

2、污染的根本出路在于實施綠色制造戰(zhàn)略。綠色制造，又稱為環(huán)境意識制造或面向環(huán)境的制造，最早起源于20世紀30年代，到1996年才由美國工程師學會（SME）比較系統(tǒng)的提出“綠色制造”的概念。從20世紀90年代以來，綠色制造技術(shù)在綠色浪潮和可持續(xù)發(fā)展思想的推動下，迅速發(fā)展并在發(fā)達國家得到了廣泛的應(yīng)用。綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標是使得產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個周期內(nèi)，對環(huán)境的影響（負面影響）為零或者極小，資源消耗盡可能小，并使企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。綠色制造模式是一個閉環(huán)系統(tǒng)，也是一種低熵的生產(chǎn)制造模式，即原料一工業(yè)生產(chǎn)一產(chǎn)品使用一報

3、廢一二次原料資源，從設(shè)計、制造、使用一直到產(chǎn)品報廢回收整個壽命周期對環(huán)境影響最小，資源效率最高，也就是說要在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，以系統(tǒng)集成的觀點考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性，改變了原來末端處理的環(huán)境保護辦法，對環(huán)境保護從源頭抓起，并考慮產(chǎn)品的基本屬性，使產(chǎn)品在滿足環(huán)境目標要求的同時，保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本性能、使用壽命、質(zhì)量等。1.綠色制造的概念-中國背景國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020年）明確提出“積極發(fā)展綠色制造，加快相關(guān)技術(shù)在材料與產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計、加工制造、銷售服務(wù)及回收利用等產(chǎn)品全生命周期中的應(yīng)用，形成高效、節(jié)能、環(huán)保和可循環(huán)的新型制造工藝，使我國制造業(yè)資源消耗、環(huán)境負荷水平進入國際先

4、進行列”；國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃提出建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的重要著力點；國家“十二五”科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃將“綠色制造”列為“高端裝備制造業(yè)”領(lǐng)域六大科技產(chǎn)業(yè)化工程之一，提出“重點發(fā)展先進綠色制造技術(shù)與產(chǎn)品，突破制造業(yè)綠色產(chǎn)品設(shè)計、環(huán)保材料、節(jié)能環(huán)保工藝、綠色回收處理等關(guān)鍵技術(shù)。開展綠色制造技術(shù)和綠色制造裝備的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)示范，培育裝備再制造、綠色制造咨詢與服務(wù)、綠色制造軟件等新興產(chǎn)業(yè)?！?012年科技部發(fā)布了綠色制造科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃，提出“面向汽車、機械、家電、流程工業(yè)等國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)以及廢舊家電與電子產(chǎn)品折解與資源化、裝備再制造等循環(huán)

5、經(jīng)濟新興產(chǎn)業(yè)需求，以制造業(yè)綠色化為目標，開展綠色制造基礎(chǔ)理論和共性技術(shù)研究、典型綠色新產(chǎn)品、新工藝、新裝備研制，形成綠色制造理論、技術(shù)和標準體系，開發(fā)出一批具有典型創(chuàng)新性和示范性的產(chǎn)品、工藝和重點裝備，實施應(yīng)用工程和產(chǎn)業(yè)示范，帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)資源節(jié)約和環(huán)境友好提升，支撐節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增強量大面廣出口產(chǎn)品跨越綠色貿(mào)易壁壘的基礎(chǔ)能力?！敝袊圃?025，提出了“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的指導方針，加快我國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變。綠色制造的內(nèi)涵綠色制造具有非常深刻的內(nèi)涵，主要有：1）綠色制造涉及制造技術(shù)、環(huán)境影響和資源利用等多個學科領(lǐng)域的理論、技術(shù)和方法。具有

6、多學科交叉、技術(shù)集成的特點，是廣義的現(xiàn)代制造模式。題制造問資源優(yōu)化利用環(huán)境2）綠色制造考慮兩個過程:產(chǎn)品的生命周期過程；物流轉(zhuǎn)化過程.即從原材料到最終產(chǎn)品的過程。通過綠色制造要實現(xiàn)兩個目標:a.減少污染物排放，保護環(huán)境;b.實現(xiàn)資源優(yōu)化。1SM與再產(chǎn)帚轉(zhuǎn)展3）綠色制造技術(shù)綜合考慮了產(chǎn)品在整個生命周期過程中對環(huán)境造成的影響產(chǎn)耐便聞和損害，內(nèi)容十分廣泛，包括：綠色設(shè)計、清潔生產(chǎn)、綠色再制造等現(xiàn)代設(shè)計和制造技術(shù)。4）資源、環(huán)境、人口是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展要面臨的三大主要問題，綠色制造是一種充分考慮資源、環(huán)境的現(xiàn)代制造模式。綠色制造技術(shù)是制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要生產(chǎn)方式，也是實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展目標的基礎(chǔ)和保障

7、。綠色制造與傳統(tǒng)制造模式的區(qū)別：1）綠色制造是面對整個產(chǎn)品生命周期過程的廣義制造,要求在原材料供應(yīng)、產(chǎn)品制造、運輸、銷售、使用、回收的過程中，實現(xiàn)減少環(huán)境污染、資源優(yōu)化的目標。2）綠色制造是以提高企業(yè)經(jīng)濟效益、社會效益和生產(chǎn)效益為目標，強調(diào)以人為主體，集成各種先進技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的協(xié)調(diào)與優(yōu)化。3）綠色制造致力于包括制造資源、制造模式、制造工藝、制造組織等方面的創(chuàng)新。鼓勵采用新的技術(shù)方法、使用新的材料資源用于制造工程。4）綠色制造模式具有社會性。相對于傳統(tǒng)制造模式，綠色制造需要企業(yè)投入更多的人、財、物來減少廢物排放，保護生態(tài)環(huán)境。綠色制造的研究現(xiàn)狀a.外國

8、政府在綠色制造方面的計劃：世界主要經(jīng)濟體積極推進綠色計劃，促進社會的可持續(xù)發(fā)展；美國政府提出了可持續(xù)制造促進計劃(SustainableManufacturingInitiative,SMI),并出臺了可持續(xù)制造度量標準。歐盟第7框架計劃設(shè)立了“未來工廠(TheFactoriesoftheFuture)”重大項目，開展新型生態(tài)工廠模型(NewEco-FactoryModel)和綠色產(chǎn)品研發(fā)是其中的重要內(nèi)容。日本公布綠色革命與社會變革的政策草案，提出至2015年將環(huán)境產(chǎn)業(yè)打造成日本重要的支柱產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟增長核心驅(qū)動力量。綠色制造成為各國重振傳統(tǒng)制造業(yè)、培育和發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)力點。國外跨國公司在綠色

9、制造方面的設(shè)想：通用電氣于2005年在全球推出了“綠色創(chuàng)想(Ecomagination)”行動，承諾研發(fā)投入倍增，開發(fā)更多綠色創(chuàng)新產(chǎn)品以及減少公司運營中的溫室氣體排放量并提高能源效率和增加企業(yè)透明度與公眾保持信息暢通。2010年8月25日，豐田公司宣布第五套豐田環(huán)境行動計劃FifthToyotaEnvironmentalActionPlan”,為2011到2015年的行動落實制定了詳細的計劃。到2011年，西門子環(huán)境友好型產(chǎn)品和解決方案將實現(xiàn)250億歐元的收入，業(yè)務(wù)范圍包括發(fā)電、輸電及用電一一建筑、照明、運輸和工業(yè)一一以及有關(guān)的環(huán)境技術(shù)，如水凈化技術(shù)和空氣污染防治技術(shù)等。索尼公司推出了“Roa

10、dtoZero/走向零負荷之路”環(huán)境計劃，到2050年實現(xiàn)環(huán)境負荷為零?？ㄌ乇死展敬罅Πl(fā)展再制造業(yè)務(wù)，2007年再制造業(yè)務(wù)部門銷售額超過20億美元，年處理200萬舊件能力，年超過1億磅的廢舊金屬的再制造和循環(huán)適用，再制造過程保留了原產(chǎn)品附加值的85%,近于“零棄物”排放。國內(nèi)科研院校研究現(xiàn)狀：國內(nèi)一些高等院校和研究院所在國家科委、國家自然科學基金會和有關(guān)部門的支持下對綠色制造技術(shù)進行了廣泛的研究探索；機械科學研究院已完成了國家科委“九五”攻關(guān)項目一一清潔生產(chǎn)技術(shù)選擇與數(shù)據(jù)庫的建立、機械工業(yè)基金項目綠色設(shè)計技術(shù)發(fā)展趨勢及對策研究。圍繞機械工業(yè)中九個行業(yè)對綠色技術(shù)需求和綠色設(shè)計技術(shù)自身發(fā)展趨勢進

11、行了調(diào)研，在國內(nèi)首次提出適合機械工業(yè)的綠色設(shè)計技術(shù)發(fā)展體系，同時還進行了車輛的拆卸和回收技術(shù)的研究。還在開展國家自然科學基金項目“環(huán)境綠色技術(shù)評價體系的研究”。以環(huán)境保護綠色技術(shù)評價體系為研究載體，將ETV評價技術(shù)導入機械制造業(yè)的綠色設(shè)計、綠色制造，建立制造業(yè)的綠色概念、描述方法和ETV評價體系。清華大學為創(chuàng)建綠色大學，已將綠色工程技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展和支持項目，在美國“ChinaBridge”基金和國家自然科學基金會的支持下，已與美國“TexasTechUniversity”先進制造實驗室建立了關(guān)于綠色設(shè)計技術(shù)研究的國際合作關(guān)系，對全生命周期建模等綠色設(shè)計理論和方法進行系統(tǒng)研究，取得一定進展。上

12、海交通大學針對汽車開展可回收性綠色設(shè)計技術(shù)的研究，與Ford公司合作，研究中國轎車的回收工程問題；與內(nèi)貿(mào)部中國物資再生利用華東分公司合作，撰寫了“探討中國汽車銷售、維修、二手車交易及回收利用一條龍管理模式的可行性報告”；與法國柏林工業(yè)大學IWF研究所建立了合作關(guān)系，在廢棄工業(yè)品回收方面展開了研究工作。合肥工業(yè)大學開展了機械產(chǎn)品可回收設(shè)計理論和關(guān)鍵技術(shù)及回收指標評價體系的研究。重慶大學承擔了國家自然科學基金和國家863/CIMS主題資助的關(guān)于綠色制造技術(shù)的研究項目，主要研究可持續(xù)發(fā)展CIMS(S-CIMS)的體系結(jié)構(gòu)研究、清潔化生產(chǎn)系統(tǒng)和體系結(jié)構(gòu)及實施策略、清潔化生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)等。華中理工大學

13、、浙江大學、北京航空航天大學等高院校也開展了綠色制造技術(shù)研究。國內(nèi)已形成了一支從事綠色制造技術(shù)研究的專業(yè)隊伍，為我國發(fā)展綠色制造技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。綠色制造技術(shù)的內(nèi)容/掃色4ME產(chǎn)SS*璋色剽蛙工蕓技猱堺色回牧鬼貍與張源ft技狀綠色設(shè)計技術(shù)在綠色制造實施過程中，綠色設(shè)計是關(guān)鍵，因為在產(chǎn)品的全部生命周期中,雖然設(shè)計費用僅占產(chǎn)品全部成本的5%左右，卻決定了80%90%的產(chǎn)品生命周期的全部消耗。綠色設(shè)計技術(shù)包括：輕量化設(shè)計技術(shù)-節(jié)約材料節(jié)能性設(shè)計技術(shù)一節(jié)約能源消耗面向資源循環(huán)的設(shè)計技術(shù)一可折解技術(shù)技術(shù)、可回收設(shè)計技術(shù)、可再制造設(shè)計技術(shù)低碳設(shè)計技術(shù)無害化設(shè)計技術(shù)生命周期設(shè)計技術(shù)綠色制造的材料選擇：優(yōu)先選用

14、可再生材料，盡量選用回收材料，提高資源利用率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；選用原料豐富，低成本，少污染的材料代替價格昂貴，污染大的材料；盡量選擇環(huán)境兼容性好的材料，避免選用有毒、有害和有輻射性的材料。這樣有利于提高產(chǎn)品的回收率，節(jié)約資源，減少產(chǎn)品毀棄物，保護生態(tài)環(huán)境。綠色制造工藝技術(shù)綠色制造工藝技術(shù)是指在產(chǎn)品加工過程中盡量節(jié)約能源、減少污染的制造技術(shù)。綠色制造工藝技術(shù)包括綠色新型工藝技術(shù)、傳統(tǒng)工藝綠色化技術(shù)、綠色替代工藝新技術(shù)、生產(chǎn)過程綠色化技術(shù)等。機械彳丁業(yè)典型的綠色制造工藝技術(shù)有：綠色鑄造技術(shù)，包括：消失模鑄造；v法鑄造；水玻璃自硬砂工藝等。綠色鍛造技術(shù)，包括：精密鍛造；多向模鍛；回轉(zhuǎn)塑性成型鍛造技術(shù)

15、等。綠色熱處理技術(shù)，包括：真空熱處理；高能束熱處理；氮基保護氣氛熱處理技術(shù)等。綠色表面涂裝技術(shù)，包括：水性涂料；高固體份涂料；粉末涂裝；電泳涂裝等。綠色切削加工技術(shù)，包括：高效數(shù)控加工；干式切削；低溫切削；硬態(tài)切削等。特種加工技術(shù)，包括：激光加工技術(shù)；超聲波技術(shù)；高壓水謝流切削等。現(xiàn)代制造技術(shù)，包括：3D打印技術(shù)；虛擬制造技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)等。綠色工程設(shè)計技術(shù)綠色動能技術(shù)，包括：余能回收利用技術(shù)；新能源應(yīng)用技術(shù)；能源集中管理技術(shù)。綠色室內(nèi)環(huán)境調(diào)控技術(shù)，包括:地（水）源熱泵技術(shù)；空氣源熱泵技術(shù)；高大空間分層空調(diào)技術(shù)；輻射采暖技術(shù)；車間通風技術(shù)。綠色建筑技術(shù)，包括：綠色建材技術(shù)；建筑保溫隔熱技術(shù)

16、；遮陽技術(shù)；采光照明技術(shù)。綠色水系統(tǒng)技術(shù)，包括：循環(huán)冷卻技術(shù)；中水回用技術(shù)；雨水收集利用技術(shù)。5隔音降噪技術(shù)及粉塵治理技術(shù)，包括:隔音降噪技術(shù)；廢氣粉塵治理技術(shù)。綠色再制造技術(shù)，包括：再制造折解技術(shù)；再制造清洗技術(shù)；再制造檢測技術(shù)；再制造加工技術(shù)等。資源回收利用技術(shù)，包括：報廢汽車產(chǎn)品回收折解及利用技術(shù)；廢棄機電產(chǎn)品回收折解利用技術(shù)。綠色制造共性技術(shù)綠色制造共性技術(shù)可以為綠色制造實現(xiàn)節(jié)能減排、提高資源的綜合利用率提供技術(shù)支持，主要有：綠色設(shè)計與生命周期評價方法及技術(shù)，重點研究產(chǎn)品的輕量化設(shè)計、節(jié)能降噪設(shè)計、資源節(jié)約性設(shè)計等面向產(chǎn)品全生命周期的綠色設(shè)計方法，建立綠色設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和知識庫，開發(fā)支

17、持生命周期評價技術(shù)的綠色設(shè)計工具平臺,促進綠色產(chǎn)品設(shè)計的推廣和應(yīng)用，推動產(chǎn)品資源性能和節(jié)能性能的大幅提升。綠色制造技術(shù)標準及信息平臺，構(gòu)建綠色制造技術(shù)標準體系，開展綠色制造技術(shù)標準研究以及標準協(xié)調(diào)、標準化服務(wù)活動，制訂與國際接軌的綠色制造技術(shù)規(guī)范和標準，針對制造企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用、回收及再制造等全生命周期的綠色化，建立統(tǒng)一的標準基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及信息平臺。潔凈切削加工理論與技術(shù)，開展干切削、新型綠色切削介質(zhì)、準干切削等相關(guān)切削機理、刀具技術(shù)與工藝實現(xiàn)方法研究，實現(xiàn)加工方式從傳統(tǒng)的大量使用切削液向綠色少、無切削液使用轉(zhuǎn)變，達到高效切削、節(jié)能減排、綠色環(huán)保的目標。綠色制造過程碳效優(yōu)化理論與關(guān)鍵技術(shù)

18、，研究制造過程碳效分析模型及評估，能耗產(chǎn)需預測、測量、監(jiān)控與評估，以及制造過程資源和能量利用率優(yōu)化、廢棄物排放最小、制造過程碳效協(xié)同平衡與綜合優(yōu)化、管網(wǎng)模擬、機電系統(tǒng)能耗測量、節(jié)能減排監(jiān)控及其支持系統(tǒng)等技術(shù)。退役產(chǎn)品逆向回收物流與再資源化技術(shù)，開展退役產(chǎn)品回收、拆解、分選、回收利用、再制造、廢棄物處理在內(nèi)的逆向物流設(shè)施布局、自動分揀與跟蹤技術(shù)、廢舊物資庫存控制等逆向回收物流技術(shù)研究；對退役產(chǎn)品破碎、材料分選以及破碎殘余物的資源化和能源化關(guān)鍵技術(shù)進行研究，提高退役產(chǎn)品回收利用率。再制造基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)，針對制約再制造技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學和技術(shù)瓶頸問題，重點突破再制造對象剩余壽命演變規(guī)律，可

19、再制造性評價理論；再制造毛坯綠色清洗技術(shù)；再制造成型過程的高效控形、控制理論；再制造產(chǎn)品壽命預測及其可靠服役。構(gòu)建再制造基礎(chǔ)理論方法和關(guān)鍵技術(shù)體系，促進我國再制造產(chǎn)業(yè)的快速和健康發(fā)展。再制造產(chǎn)品壽命預測與安全服役關(guān)鍵技術(shù)，針對再制造產(chǎn)品壽命的不確定性問題，對再制造毛坯的損傷檢測技術(shù)、再制造零件初始質(zhì)量評價與控制技術(shù)、再制造零件動態(tài)健康監(jiān)測的傳感技術(shù)、再制造產(chǎn)品在強耦合條件下的服役安全與綜合驗證技術(shù)，開發(fā)相關(guān)應(yīng)用裝置，在重載車輛及關(guān)鍵部件發(fā)動機等典型再制造產(chǎn)品和零部件上進行試驗驗證。綠色制造的發(fā)展趨勢全球化綠色制造的研究和應(yīng)用將愈來愈體現(xiàn)全球化的特征和趨勢社會化一一綠色制造的研究和實施需要全社會

20、的共同努力和參與，以建立綠色制造所必需的社會支撐系統(tǒng)。集成化一一綠色制造涉及到產(chǎn)品生命周期全過程，涉及到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的各個方面，因而是一個復雜的系統(tǒng)工程問題。并行化一一綠色設(shè)計今后仍將是綠色制造中的關(guān)鍵技術(shù)。綠色設(shè)計今后的一個重要趨勢就是與并行工程的的結(jié)合，從而形成一種新的產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)模式綠色并行工程。智能化一一人工智能和智能制造技術(shù)將在綠色制造研究中發(fā)揮重要作用產(chǎn)業(yè)化一一綠色制造的實施將導致一批新興產(chǎn)業(yè)的形成謝謝，祝大家身體健康，工作順利！鑄造：將液態(tài)金屬液體澆入預先準備的型腔里，金屬液在重力場或外場（如壓力場、電磁場等）的作用下凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法。利用鑄造工藝形成

21、的毛坯或零件就叫鑄件。鑄造的方法很多，主要有砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造以及熔模鑄造等，其中以砂型鑄造應(yīng)用最為廣泛。目前，對于形狀復雜的機器結(jié)構(gòu)零件，鑄造仍然是最可行和最經(jīng)濟的加工方法。鑄造為機械工業(yè)提供毛坯，機械工業(yè)是其他工業(yè)的基礎(chǔ)，因此，鑄造是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。如果取消鑄造，有一些行業(yè)就難以生存，如機床行業(yè)、汽車行業(yè)、冶金行業(yè)、礦山行業(yè)等。鑄件在一些機器中所占的比重:機床8090%拖拉機5070%內(nèi)燃機7090%.發(fā)動機8090%重型機器7090%農(nóng)業(yè)機械4070%鑄件也與日常生活有密切關(guān)系。例如經(jīng)常使用的門把、門鎖、暖氣片、上下水管道、鐵鍋、煤氣爐架、熨斗等，都是鑄件。鑄造行業(yè)作為

22、中國制造業(yè)的一個重要組成部分，在快速發(fā)展的同時也暴露出了極大的能源和環(huán)境問題。由于能源消耗和環(huán)境污染給中國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展帶來了巨大的壓力，國家將節(jié)能減排、綠色制造和循環(huán)經(jīng)濟作為國家社會和經(jīng)濟發(fā)展的重點，面向21世紀的鑄造技術(shù)也將朝著綠色鑄造工藝方法和材料裝備的方向發(fā)展。砂型鑄造是鑄造工藝的主要方法，占整個鑄件產(chǎn)量的80%90%。在鑄造生產(chǎn)中，由砂型鑄造的造型材料帶來的粉塵污染、空氣污染及固體污染最為嚴重。因此，實現(xiàn)砂型鑄造的綠色清潔生產(chǎn)對實現(xiàn)綠色鑄造具有重要的意義。要實現(xiàn)砂型鑄造的綠色清潔生產(chǎn)，應(yīng)盡量采用綠色的無機粘結(jié)劑，并盡量降低粘結(jié)劑的加入量（最好不加粘結(jié)劑），這樣對解決舊砂的再生回用問

23、題大有益處，對環(huán)境的壓力也將大大減小。在目前涉及的砂型鑄造的各種方法中，采用無粘結(jié)劑干砂造型的消失模鑄造和V法鑄造、采用有粘結(jié)劑的有機酯水玻璃砂自硬砂鑄造是最可能實現(xiàn)綠色鑄造生產(chǎn)的工藝方法。無粘結(jié)劑的消失模鑄造被譽為“21世紀的鑄造新技術(shù)”、“鑄造中的綠色工程”等；有機酯水玻璃砂被國內(nèi)外的許多專家稱為最有可能實現(xiàn)鑄鋼件綠色鑄造生產(chǎn)的型砂；而V法鑄造也因其具有節(jié)能、高效、環(huán)保、高品質(zhì)的工藝特點而廣受好評，在21世紀將有廣闊的應(yīng)用前景。1.消失模鑄造工藝01.工藝簡介02.主要特點03.關(guān)鍵技術(shù)04.與粘土砂對比05.應(yīng)用狀況、存在問題和發(fā)展方向06.消失模鑄造設(shè)備07.工藝的典型案例和應(yīng)用消失模

24、鑄造工藝簡介消失模鑄造（又稱實型鑄造）是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。在國外，消失模工藝已經(jīng)有了五十年的發(fā)展歷史，但是應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)還是在最近的二十幾年。前幾年我國消失模鑄造技術(shù)應(yīng)用雖然進展緩慢，但是在近五年來得到了快速發(fā)展。特別是由于消失模鑄造設(shè)備投資少、工藝路線短、工序簡化、占地面積小、鑄件尺寸精度和外觀精度高，許多原有的中小鑄造企業(yè)也越來越多地采用該項技術(shù)。.砂1溫制已砂7T.Hjl-彳命犁卜下卜合二涪卜f轄預總卜4歩誨泡成形料干卻宴型砂簡單

25、處理即可型注砂理消尖模蒔苣消失模鑄造的工藝過程包括制造模樣、模片及澆注系統(tǒng)粘合、噴（或浸）涂料、填砂緊實、澆注、取出鑄件等步驟，與普通砂型鑄造工藝步驟相比要簡單許多。套雜的苣型和制芯步驟消失模鑄造的主要特點與普通砂型鑄造相比，消失模鑄造除了上述兩個優(yōu)點之外，還有以下四個特點:（1）消失模鑄造生產(chǎn)線可以一線多用，不僅可以做鑄鐵、球鐵，還可以同時做鑄鋼件，而且同時適用與各種批量的鑄造件，轉(zhuǎn)項靈活，適用范圍廣。（2）消失模鑄造沒有飛邊毛刺，清理工時可以減少50%以上。（3）消失模鑄造勞動強度低，作業(yè)環(huán)境好。（4）簡化了工廠設(shè)計，固定資產(chǎn)投資能夠減少30-40%，占地面積和建筑面積可減少30-50%，

26、動力消耗可減少10-20%；消失模鑄造關(guān)鍵技術(shù)(2)型砂振動緊實技術(shù)鑄件廢品率(4)型砂水分型砂流動性(6)工藝設(shè)計(通用)鑄件成品率消失模鑄造的關(guān)鍵技術(shù)包括:(1)泡沫模樣材料及成形技術(shù)原始模樣質(zhì)量(3)真空度鑄型強度涂料及涂敷技術(shù)(通用)鑄件表面質(zhì)量消失模鑄造與砂型鑄造對比項目消失模鑄造粘土砂型鑄造鑄件質(zhì)量表面精度比粘土砂高2級，不容易出現(xiàn)內(nèi)部缺陷,容易出現(xiàn)氣孔標準工藝出品率約90%72%制芯無需制芯復雜鑄件需要鑄件成本下降10%-30%無下降砂處理型砂可全部重復使用，取消了型砂制備工部和廢砂處理工部；標準粘土砂處理模具米用金屬模，初始投資大，金屬膜可使用10萬次以上金屬模型或木模適用范圍

27、不僅適用于鑄鋼、鑄鐵，更適用于鑄銅、鑄鋁等鑄鐵為主輔料添加耐火涂料粘結(jié)劑、陶土、鎂粉等總結(jié)除個別方面不如砂型鑄造，其他方面均勝過砂型鑄造傳統(tǒng)方法，污染較大、效率高，工藝簡單消失模鑄造技術(shù)的應(yīng)用狀況、存在的問題及發(fā)展方向我國鑄鐵件的消失模鑄造生產(chǎn)技術(shù)在我國已基本成熟，鑄鋼件（除低碳鋼件的滲碳缺陷控制外）的消失模鑄造技術(shù)在我國也基本掌握。鋁合金的消失模鑄造，仍然還有許多技術(shù)上的難關(guān)沒有完全攻克，在工業(yè)發(fā)達國家（如:美國等）消失模鋁合金鑄件占主導地位，就是已鋁合金消失模鑄造為主；在我國則是以黑色金屬尤其是鑄鐵為主，近年來有不少國內(nèi)鑄造企業(yè)已具有生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋁合金和鋼合金鑄件的能力，盡管與發(fā)達國家仍存在差

28、距，但已走出了消失模生產(chǎn)有色精鑄鑄件的第一步，今后大力發(fā)展鋁合金消失模鑄造成為我國消失模鑄造行業(yè)的一個方向。消失模鑄造設(shè)備消失模鑄造的專用設(shè)備主要分白區(qū)和黑區(qū)兩大類：白區(qū)指的是泡沫模型的制作區(qū)、黑區(qū)指的是造型及砂處理區(qū)，白區(qū)（模樣制作）設(shè)備，主要有間歇式預發(fā)泡機、成型機、蒸缸和電熱絲切割機以及涂料攪拌機；白區(qū)工作環(huán)境相對較好，一般為單獨的車間。發(fā)泡機泡沫模樣消失模鑄造生產(chǎn)線黑區(qū)設(shè)備主要有振實臺、負壓系統(tǒng)和EPC生產(chǎn)線（包括專用砂箱、砂箱輸送系統(tǒng)、砂處理和砂冷卻系統(tǒng)等）。消失模鑄造生產(chǎn)線主要指黑區(qū)設(shè)備，現(xiàn)國內(nèi)黑區(qū)設(shè)備主要分為三類：單機或簡易型鑄造生產(chǎn)線通常在鑄造車間設(shè)置1臺（造型時用）三維振動臺

29、，10多個專用砂箱，砂箱吊運或設(shè)有輥（軌）道的砂箱簡易輸送線，干砂一般是自然冷卻或設(shè)有簡易型砂冷卻裝置，另加一套抽真空系統(tǒng)和砂除塵篩分設(shè)備。國產(chǎn)型消失模鑄造流水線采用機械、液壓、氣動和電控方式，自行設(shè)計的國產(chǎn)型生產(chǎn)線，其砂箱數(shù)在30-50余個不等；均設(shè)有比較齊全的砂處理生產(chǎn)線；生產(chǎn)規(guī)模在區(qū)間2000300001,投資較少。引進消失模鑄造流水線從國外引進單機、主要設(shè)備和鑄造生產(chǎn)線，投資少則1000萬元人民幣，多則（累計）8000萬元人民幣，一般在40005000萬元人民幣。消失模鑄造典型案例某鑄鍛公司自九十年代末從美國及德國引進消失模鑄造生產(chǎn)線及技術(shù)。配置全進口自動預發(fā)機、成型機、模型粘結(jié)機；并

30、在2012年建成投產(chǎn)第二代生產(chǎn)線，新線設(shè)計中在真空系統(tǒng)參數(shù)、砂冷卻系統(tǒng)、膜片烘干等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及系統(tǒng)改進；進一步優(yōu)化工藝流程；相關(guān)輔助裝備配套采用了如柔性涂膠機械手、半自動澆注機、取件機械手等先進設(shè)備設(shè)施。主要生產(chǎn)變速箱箱體、減速器殼等鑄件，生產(chǎn)能力達到6000t/a。2.V法鑄造工藝01.工藝簡介02.工藝特點03.關(guān)鍵技術(shù)04.與砂型鑄造對比05.應(yīng)用狀況、存在問題和發(fā)展方向06.V法鑄造設(shè)備07.工藝的典型案例和應(yīng)用V法鑄造工藝簡介V法造型(VacuumProcessMoulding)又名真空密封造型。其原理是將干燥原砂(不加粘接劑，無需混制)填入已放置好模型的砂箱內(nèi)。兩端用塑料薄膜覆蓋

31、密封，然后自砂箱內(nèi)抽出空氣使鑄型內(nèi)外有壓力差促使干砂密實，從而形成所需的鑄型。這是一種國際上公認的最先進的物理造型方法之一。V法鑄造是日本人發(fā)明的專利。經(jīng)過近40年不斷的研究與發(fā)展，V法鑄造目前廣泛應(yīng)用于鋁合金，鑄鐵，鑄鋼及其他特種合金材質(zhì)，它以尺寸精度高、表面粗糙度低、鑄造缺陷少、成本低廉、型砂無需混制等優(yōu)點越來越受到國內(nèi)鑄造行業(yè)青睞。V法鑄造有著較為簡單的工藝流程:V法鑄造工藝特點（1）型砂一般采用干燥石英砂，不加粘接劑，不需混碾，故無需濕法鑄造用的型砂、混制、磁選、松砂等設(shè)備。（2）鑄型在適當?shù)恼婵斩认?，砂的緊實度及表面硬度都高于多觸頭高壓造型，故能保證鑄件有高的尺寸精度。（3）型腔采用

32、塑料薄膜成型，故鐵水流動性較好，鑄件表面質(zhì)量高。（4）開箱、砂處理及鑄件清理工序均比濕法鑄造簡化，設(shè)備投資也較省。V法鑄造關(guān)鍵技術(shù)真空度：真空度影響到鑄型的硬度，影響真空度的主要因素有真空泵的抽泣能力、負載砂箱的大小、數(shù)量及真空管道的漏氣情況。（同消失模）加熱軟化溫度：EVA塑料薄膜的軟化溫度為90C，般是當面膜鏡面由中央擴散到邊緣時（鏡面下垂250-300mm）即可覆膜，加熱溫度80C左右。型砂水份：應(yīng)嚴格控制在0.5%-1%區(qū)間以下，否則砂型中會出現(xiàn)“蜂窩”，澆注時容易塌箱。（同消失模）微振緊實時間：在加砂量達1/3左右時開始微振，振動時間根據(jù)砂的多少及工件大小不同來選擇。（同消失模）保壓

33、釋壓時間：根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)和大小來確定。實際生產(chǎn)中，通常大件澆注后保持真空1.5-2.5h，再減壓1.5h，然后解除真空，冷卻和保溫時間由材料和鑄件尺寸決定。（同消失模）V法鑄造與砂型鑄造對比以某雙頭鏤機鑄件為例，其材質(zhì)為HT200,下表是V法鑄造和砂型鑄造對比：項目V法鑄造砂型鑄造筋板拔模斜度01.52外壁拔模斜度02外壁加工余量（mm）012大平面加工余量（mm）1223輔料添加覆完膜后在表面刷醇基涂料粘結(jié)劑、陶土、煤粉等尺寸精度為CT79級CT1012級毛壞重量（kg）300370產(chǎn)品重量（kg）290290鑄件對比V法鑄造技術(shù)的應(yīng)用狀況、存在的問題及發(fā)展方向應(yīng)用狀況中國自1983年引進V法

34、鑄造技術(shù)以來，V法鑄造工藝已在國內(nèi)取得了飛速發(fā)展，據(jù)全國消失模與V法學會統(tǒng)計，截至2012年7月，全國有超過450余家V法鑄造企業(yè)，并擁有V法鑄造專利超過40多項。存在的問題（1）造型操作復雜，小型鑄件造型生產(chǎn)率不高。（2）V法造芯技術(shù)還不成熟，必須米用樹脂砂或水玻璃砂芯才能制造內(nèi)腔復雜的鑄件。（3）從造型、合型、澆注直到鑄件落砂，都要對鑄型保持負壓，這對機械化流水生產(chǎn)帶來一定困難。（4）受到塑料薄膜的伸長率和成形性的限制，不適合生產(chǎn)外形復雜的鑄件。發(fā)展方向大型化、機械化、智能化。V法鑄造設(shè)備（1）單機V法造型線單機V法造型線有兩臺造型機組，分別造上下箱。采用覆膜器烤膜覆膜，固定震實臺震實，起

35、模機或行車起模。干砂一般自然冷卻或設(shè)有簡易型砂冷卻裝置，另加一套抽真空系統(tǒng)和砂除塵篩分設(shè)備；設(shè)備布置靈活，投資少。（2）小車穿梭式V法造型線穿梭式V法線由兩臺造型機組分別造上下箱。每個機組由加熱覆膜工位、填砂振實工位、起模出型工位及穿梭小車組成，穿梭小車在三個工位穿梭間行進將各工位工作連接起來，使V法造型實現(xiàn)了自動化造型線生產(chǎn)模式，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。穿梭式V法造型線設(shè)備投資較小，生產(chǎn)靈活，生產(chǎn)效率也較高，國內(nèi)目前應(yīng)用此種類型的生產(chǎn)線較多。V法鑄造生產(chǎn)線轉(zhuǎn)臺式V法造型線轉(zhuǎn)臺式V法造型線占地面積小。造型效率高，核心的轉(zhuǎn)臺造型將造型各工步環(huán)形分布，通過一轉(zhuǎn)盤實現(xiàn)模樣在各工步間的移動。轉(zhuǎn)臺的形

36、式有兩工位、四工位、六工位、八工位等多種形式。工位越多，分工越細化，工序之間的干擾越小。造型的速率也就越高。機械化V法造型線機械化V法造型線一般是大型開式自動化線，由造型圈、下芯線、澆注線、落砂線、推送緩沖裝置、轉(zhuǎn)運車、翻箱裝置、清掃裝置、安全護欄、真空連接裝置、砂處理、輔助的液壓、電控、氣動等部分組成，整條造型線呈開式布置。整條造型線采用機械、液壓、氣動和電控方式將各工序聯(lián)動作業(yè)，形成機械化自動化生產(chǎn)，整條線不但性能可靠、技術(shù)先進，而且機械化程度高，效率高,造型效率可達20型/小時。V法鑄造典型案例和應(yīng)用某鑄鍛廠該廠第四代V法造型線于07年投產(chǎn)。往復式雙工位造型機，采用液壓頂桿預取模，在線機

37、械取模、翻合箱實現(xiàn)造型機械化作業(yè)。砂處理放入地下，采用輥道自動回箱，真空系統(tǒng)采用高、低壓分開設(shè)置等。主要生產(chǎn)叉車配套及相關(guān)工程機械、農(nóng)機配件。并向薄壁、超大、強鐵、球鐵等附加值較高產(chǎn)品發(fā)展，實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)升級。產(chǎn)品已拓展到小型挖機平衡重、農(nóng)機配套件、一些薄壁件、結(jié)構(gòu)件；汽車吊配重、起重機配套平板件、大型球鐵件；具備其它大型減速箱、QT橋、鑄鋼橋等產(chǎn)品V法工藝生產(chǎn)能力。3.有機器水玻璃自硬砂鑄造工藝01.工藝簡介02.工藝特點03.關(guān)鍵技術(shù)04.與樹脂自硬砂對比05.應(yīng)用狀況、存在問題和發(fā)展方向06.水玻璃自硬砂鑄造設(shè)備07.工藝的典型案例和應(yīng)用有機酯水玻璃自硬砂簡介有機酯硬化水玻璃砂工藝簡稱酯硬

38、化水玻璃砂工藝，由美國在1967年開始首先使用；1972年我國上海滬東造船廠開始試驗，1984年通過中船公司組織的鑒定，開始在造船、重型、通用等行業(yè)的鑄鋼生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，目前已經(jīng)在機車的搖枕、側(cè)架及重大鑄鋼件的生產(chǎn)中的到了廣泛的應(yīng)用。有機酯硬化水玻璃砂工藝被認為是C02水玻璃砂工藝發(fā)明以來，水玻璃砂技術(shù)的第二次大的突破。有機酯硬化水玻璃砂具有水玻璃砂和自硬樹脂砂的綜合優(yōu)勢:其硬化劑（有機酯）無毒、無氣味，符合綠色環(huán)保的要求；型砂的強度高、硬化速度可調(diào)，型砂的穩(wěn)定性高；水玻璃加入量少，潰散性較好，鑄件的落砂清理較容易。該工藝已經(jīng)在鑄造業(yè)受到普遍認同，被公認為最有可能實現(xiàn)鑄鋼生產(chǎn)綠色鑄造的型砂工藝

39、。有機酯水玻璃自硬砂的主要特點（1）型砂流動性好，容易緊實，便于實現(xiàn)機械化操作。（2）型砂透氣性好，澆注時排氣通暢。（3）型砂不粘模（木模表面不可涂刷能在有機醋中溶解的油漆），造型時模具表面不必涂脫模劑。（4）型砂硬化后強度高，有利于吊砂造型，減少砂芯，也有利于簡化芯骨。（5）新配制的型砂具有粘附性，能較好地粘附在己硬化的砂型（芯）上，這一性能有助于修型。當砂型（芯）局部損壞時，只要去除浮砂，挖一溝槽或釘幾只圓釘，覆上新配制的型砂，待其硬化后即可使用。（6）砂型（芯）在防止吸濕的條件下方可貯存，不然會發(fā)生反堿現(xiàn)象。（7）型砂水分含量低，但砂型有一定的吸濕性，氣候干燥時，硬化后可直接合型澆注；如

40、氣候潮濕，應(yīng)經(jīng)熱風干燥后澆注，避免鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。有機酯水玻璃自硬砂關(guān)鍵技術(shù)（1）高性能水玻璃粘結(jié)劑。強度更高、性能更好且穩(wěn)定的新型環(huán)保水玻璃粘結(jié)劑是實現(xiàn)水玻璃砂綠色鑄造的基礎(chǔ)。（2）水玻璃砂的硬化工藝。水玻璃砂的應(yīng)用及發(fā)展歷史表明，硬化工藝的更新會帶來水玻璃砂技術(shù)進步的飛越。（3）新型水玻璃舊砂再生工藝技術(shù)。實現(xiàn)水玻璃舊砂的完全再生回用是實現(xiàn)水玻璃砂綠色鑄造的核心。在現(xiàn)有“水玻璃舊砂干法回用與濕法再生”認識基礎(chǔ)上，進一步研究環(huán)境溫度（或受熱溫度）和濕度對水玻璃舊砂粒上殘留粘結(jié)劑的影響，對開發(fā)新的水玻璃舊砂再生技術(shù)實現(xiàn)水玻璃砂綠色鑄造具有重要意義。有機酯水玻璃自硬砂與樹脂自硬砂對比咲喃樹脂自

41、硬砂堿性酚醛樹脂自硬砂有機酯水玻璃自硬砂工藝配方樹脂:1.01.2%固化劑:0.5-0.6%硅烷：適量樹脂：1.52.0%固化劑:0.4-0.5%硅烷：適量水玻璃：1.8-3.0%有機酯：0.4-0.5%型芯存放性好，基本不吸濕好,吸濕少較好,吸濕少鑄件表面質(zhì)量尺寸精度好好好型芯落砂潰散性極佳，極易清理較易清理，潰散性較好再生回用性干法回用性最好可干法再生，回用性較好可干法回用，回用性較好再生回用率90%70-80%80%勞動條件較差較好好環(huán)境保護有污染污染較小污染最小鑄造缺陷熱裂.氣孔.粘砂等缺陷小缺陷小型砂成本中較咼較低有機酯水玻璃自硬砂的應(yīng)用狀況、存在的問題及發(fā)展方向有機酯硬化水玻璃砂的

42、應(yīng)用狀況有機酯硬化水玻璃砂在我國主要應(yīng)用于鐵路機車裝備和特大型鑄鋼件領(lǐng)域。其中應(yīng)用于鐵路機車裝備的主要產(chǎn)品是搖枕、側(cè)架。存在的問題有機酯硬化水玻璃砂存在的問題是：自硬砂脆性大，復雜鑄件起模時邊角容易損壞；型砂流動性潰散性比不上樹脂自硬砂，落砂及再生較難。發(fā)展方向提高脫膜效率，開發(fā)低水玻璃和固化劑加入量和改善潰散性的新助劑新工藝將是今后的研究方向。有機酯水玻璃自硬砂鑄造生產(chǎn)設(shè)備有機酯水玻璃生產(chǎn)設(shè)備包括造型（芯）設(shè)備及舊砂再生設(shè)備，其重點在舊砂再生，熱法再生的其典型工藝流程為：鑄件振動落砂振動輸送懸掛磁選斗提砂庫振動給料振動破碎磁選斗提焙燒一級再生斗提緩沖砂庫二級再生一一沸騰床一一斗提一一砂庫一一

43、砂溫調(diào)節(jié)一一氣力輸送一一（鉻鐵st礦砂分離系統(tǒng)）砂庫（混砂機）。詳見下圖:L搖矚刪I2駆昨稱凰攔50機4.8.IIL4.22.4rtHE-贈瞬料機鼻鍛謀再盤機密送機9.賂卿山援師生機弟心再生機總猴訥帰醫(yī)逾卻匿叫.砂溫凋:富出.】魚怡加.曲T力灘IT珞鐵曠砂分翳繞有機酯水玻璃自硬砂案例某重型機器冶鑄廠在改造之前，公司一直采用傳統(tǒng)的C02水玻璃砂工藝生產(chǎn)冶金、礦山、電站、船用等特大型鑄鋼件，由于該工藝潰散性差，舊砂不能再生回用和廢砂排放引起的環(huán)保問題，已經(jīng)不再適合當前經(jīng)濟形勢下綠色制造的理念，公司通過技術(shù)改造，采用了有機酯硬化水玻璃自硬砂。經(jīng)過技改，目前已成功澆注出165001油壓機上橫梁、動梁、

44、下橫梁；600MW汽輪機缸體；4300mm厚的板扎機機架等特大型鑄鋼件，其中上橫梁鑄件重達4531,澆注總鋼液重6301。某車輛有限公司2008年投產(chǎn)“酯硬化水玻璃自硬砂造型生產(chǎn)線及水玻璃自硬砂舊砂再生線各一套”，2009年2月正式投產(chǎn)運行。該項目設(shè)計年產(chǎn)量為2萬t機車搖枕側(cè)架鑄鋼件，建成投產(chǎn)后基本達到設(shè)計能力，為公司創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟效益。該項目采用目前較先進的有機酯水玻璃砂鑄造工藝，配置舊砂熱法再生裝置，使有機酯水玻璃砂的回用率達到85%以上，每年可減少廢砂排放量約4萬t,創(chuàng)造了極大的社會效益。總結(jié)作為最能夠?qū)崿F(xiàn)綠色鑄造的三種工藝，與傳統(tǒng)的粘土砂工藝相比，三種工藝在鑄件產(chǎn)品方面均有不同程度的

45、優(yōu)勢，在此不再贅述。其中，消失模和V法鑄造的主要優(yōu)勢在于砂處理的簡化，減少了空間，節(jié)省了投資，改善了環(huán)境；有機酯水玻璃自硬砂的主要優(yōu)勢在于型砂強度高、潰散性好，勞動條件好、有害氣體少。企業(yè)一般會根據(jù)自身產(chǎn)品的特點來選擇鑄造工藝，本次介紹的三種工藝基本覆蓋了所有的鑄件種類，在提倡綠色發(fā)展,推動綠色革命，創(chuàng)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的今天，推動綠色鑄造在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用已是刻不容緩。前言高效、節(jié)能、環(huán)保是綠色鍛造的最具體體現(xiàn)，節(jié)約能源、節(jié)約材料、節(jié)省人力、符合環(huán)保、穩(wěn)定質(zhì)量、提高效率、節(jié)省投資都是綠色鍛造的范疇。綠色鍛造技術(shù)，最直接的方法是采用精密鍛造、特種鍛造成形工藝及設(shè)備。區(qū)別于普通鍛造的主要特

46、點：1）變形力小，實現(xiàn)小設(shè)備干大活2）鍛件精度高，加工余量小，材料利用率高。3）工序簡單、生產(chǎn)效率高，能滿足零件的特殊要求此外，采用特種鍛造工藝設(shè)備還有噪音低、振動小、勞保條件好等目錄、八、亠前言精密鍛造特種鍛造精密鍛造1.工藝特點及分類主要應(yīng)用領(lǐng)域冷鍛成形溫-冷、熱-冷聯(lián)合成形精密鍛造設(shè)備、模具精密鍛造的發(fā)展趨勢工藝特點及分類特點精密鍛造成形技術(shù)近凈鍛造成形技術(shù)，是指零件成形后，只需要少量加工或不再加工，就可用作機械構(gòu)件的成形技術(shù)，即鍛造接近零件形狀的工件毛坯。橫鍛名稱精度尺寸精度表圖粗糙度普通橫鍛土0.5mmRal2.5um精度橫鍛般精度較咼精度Ra0.8-3.2um土0.10-0.25m

47、m土0.05-0.10mm分類按成形溫度不同分：冷精鍛、溫精鍛、熱精鍛、復合精鍛、等溫精鍛等。按成形原理不同分：擠壓、多向模鍛、精密輾壓、等溫鍛造、超塑性成形等。主要應(yīng)用領(lǐng)域批量生產(chǎn)的零件，如汽車、摩托車、兵器、通用機械上的一些零件，特別復雜的零件。航空、航天工業(yè)的一些復雜形狀零件，特別是一些難切削的復雜形狀零件鈦合金、高溫合金等難切削的貴重材料零件，高性能、輕量化結(jié)構(gòu)零件。冷鍛成形主要優(yōu)點：成形精度高，后續(xù)機加工量少；內(nèi)部組織致密，產(chǎn)品疲勞強度高；材料利用率高；生產(chǎn)率高，每分鐘達幾十次甚至上百次；容易實現(xiàn)自動化。歐美和日本等汽車工業(yè)強國一輛汽車的冷鍛零件已有70余種，零件總重量超過50kg，

48、最重的冷鍛件達到2.3kg,齒形精度可達IT7級。一些典型的汽車零部件冷鍛毛坯一個典型的汽車零部件冷鍛工藝流程多工位冷鍛取消了單機冷鍛工序間的退火和磷、皂化處理，將幾個冷鍛工序集中在一臺壓機上，實現(xiàn)工位間的自動搬送，縮短生產(chǎn)周期。溫-冷、熱-冷聯(lián)合成形溫冷、熱冷聯(lián)合成形，以溫鍛或熱鍛工藝完成毛坯的大變形加工，再以冷精整的方法獲得最終精度，解決大規(guī)格產(chǎn)品冷鍛成形的模具和設(shè)備能力不夠的問題，并解決中、高碳合金鋼溫鍛和熱鍛成形精度不高、而冷鍛成形受到變形量制約的問題。采用溫鍛、冷精整成形的萬向節(jié)外套等速萬向節(jié)殼體的溫冷聯(lián)合成形溫冷聯(lián)合成形與冷鍛成形、熱鍛機加工成形的比較成形精度可成形尺寸材料利用率生

49、產(chǎn)周期自動化綜合制造成本生產(chǎn)效率冷鍛成形高小高長容易中高溫-冷聯(lián)合成形高，較高較大高短容易低高熱鍛-機加工低大低最短較容易高低備注包含鍛后切削加工包含鍛后切削加工聯(lián)合成形生產(chǎn)布局（以等速萬向節(jié)殼體為例）采用流程化生產(chǎn)模式，將零件生產(chǎn)設(shè)計在一個車間內(nèi)完成全過程。每個工序的生產(chǎn)能力，按多工位壓機生產(chǎn)節(jié)拍來設(shè)計，工序間采用輸送帶。鍛件從下料到出廠，生產(chǎn)周期可控制在8小時之內(nèi)；采用快速換模，在制品存量小，生產(chǎn)成本低。溫冷聯(lián)合成形，可減小壓機噸位，采用高分子材料潤滑，取代非環(huán)保的磷皂化處理。選用高速鐓鍛機熱鍛成形，冷精整。與傳統(tǒng)的閉塞冷鍛相比，生產(chǎn)率高、單位能耗低、生產(chǎn)周期短。傳統(tǒng)冷鍛工藝，從原材料下料

50、、軟化退火到冷鍛成形，至少要72小時，中間還需要磷皂化處理。采用高速鐓鍛機熱冷聯(lián)合成形，鍛后控制冷卻替代軟化退火，只需要8小時。優(yōu)勢：效率極高，成本較低。劣勢：熱鐓鍛機價格昂貴，只有國外極少的幾個公司如瑞士的哈特貝爾日本的坂村等能提供這一類設(shè)備。因此，只有年產(chǎn)量達到1000萬件的鍛件才適合考慮采用這個方案。錐齒輪的高速熱鐓鍛成形歐洲某公司高速熱鐓鍛機上進行錐齒輪的高速熱鐓鍛成形。節(jié)拍90150件/min。齒形模具與工件接觸時間極短，很好地解決了高效率生產(chǎn)與模具壽命間的矛盾。行星齒輪的溫鍛冷精整，與磷酸鹽處理告別熱-冷聯(lián)合成形的變速箱結(jié)合齒坯精密鍛造設(shè)備目前，用于生產(chǎn)高精度產(chǎn)品的壓力機都靠進口。

51、據(jù)統(tǒng)計，我國鍛造行業(yè)現(xiàn)有大型冷鍛壓機的90%，冷鍛模具的50%是從德國、日本和瑞士進口的，價格昂貴。序號設(shè)備型號、名稱制造廠家用戶廠家價格1MSFT000型10MN冷鍛液壓機日本MOR公司江蘇飛船齒輪廠1500萬元RBM2KB2T000型10MN立式上驅(qū)動多工位冷擠壓機德國Schuler公司國內(nèi)某廠350萬USD3KB2-1000型10MN肘桿式自動冷擠壓機中德合資天津南德壓力機有限公司天津汽車鍛件有限公司1200萬RBM4KB2-1600型16MN肘桿式自動冷擠壓機德國Schuler公司上海納鐵福傳動軸有限公司投資1億元RBM建線特種鍛造1.多向模鍛2.回轉(zhuǎn)塑性成形輥鍛輾環(huán)成形楔橫軋多向模鍛

52、工藝特點是在多向模鍛液壓機上進行分模模鍛的一種精密鍛造技術(shù)，用一個或幾個沖頭使坯料在可分凹模中成形的模鍛工藝，其變形原理實質(zhì)上是復合了擠壓與模鍛，且以擠壓變形為主。其特殊形式是分模模鍛、閉塞鍛造。特點：1）可以獲得無飛邊、無模鍛斜度（或有局部小斜度）、帶有多個枝丫、凸臺和孔腔的復雜形狀鍛件。2）鍛件內(nèi)在質(zhì)量高。3）坯料形狀簡單，成本低?；鸫紊?，通常為單模腔、一火成形，能耗低，模具投入少，生產(chǎn)率較高。4）應(yīng)用范圍擴大到溫度窄、塑性低的材料。5）模具結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長。傳統(tǒng)模鍛，飛邊達鍛件質(zhì)量的1530%。以閥體為例，改用多向模鍛，不僅能大大降低飛邊的金屬消耗，還可鍛出無模鍛斜度或斜度很?。?3

53、）的深孔件，公差和余量可減少1/31/2，并能鍛制其他難以成形的復雜形狀的精密鍛件，材料利用率從2570%提高到5085%。材料利用率提高、鍛件尺寸精化，切削加工量減少4060%，能耗降低。模鍛工步少，生產(chǎn)率提高2550%。不需要切邊工序，易于實現(xiàn)機械化和自動化。多向模鍛件與普通模鍛件的經(jīng)濟效益對比鍛件模鍛完成鍛件零件重鍛件重坯料重材料利用機械加工名稱類型工序/道量/kg量/kg量/kg率/%工時/h下套筒普通模鍛190.768.8010.07.603.08多向85.055.1214.92.38噴管普通模鍛132.06.108.8922.53.52多向模鍛74.224.3246.33.12大外

54、筒普通模鍛1.7510.3010.8016.334多向模鍛5.025.2033.732.30小外筒普通模鍛0.835.105.3515.534多向模鍛3.133.2025.932.30球形接頭普通模鍛220.973.475.1318.945多向模鍛92.02.0547.319缸體普通模鍛0.4513.715.229.6多向模鍛8.18.751.7典型零件多向模鍛壓機核心結(jié)構(gòu)圖Ct）m穿扎針3）折圧嗣導Rl甘5）m6）摂?shù)┛??尿網(wǎng)iCB）詼矽!，刪亡酣上整円墊圍主湊審i時分機架采用整體框架結(jié)構(gòu)，上橫梁裝有垂直缸，工作臺兩側(cè)各裝有一個水平缸。根據(jù)多向模鍛工藝的需要，有的壓機還裝有垂直穿孔缸、頂出

55、缸。國外多向模鍛壓機美國CameronIron公司的180MN板框組合結(jié)構(gòu)多向模鍛水壓機正在生產(chǎn)核電設(shè)備上的大型三通鍛件。美國CameronIron公司的100MN多向模鍛壓機在美國除了CameronIron公司外，其他公司還安裝了36MN、72MN、315MN多向模鍛水壓機各1臺；在前聯(lián)邦德國安裝了1臺單缸300MN多向模鍛水壓機,在前蘇聯(lián)安裝了20MN、50MN、100MN、500MN多向模鍛水壓機各1臺。前蘇聯(lián)成系列生產(chǎn)了1.6MN、3.5MN、4MN、6MN、10MN、20MN小型多向模鍛液壓機。美國Ellwoodtexasforge公司的110MN多向模鍛壓機以及該壓機生產(chǎn)的模鍛件。

56、我國最新研制的多向模鍛壓機清華大學與中冶京唐合作研制的40MN、120MN多向模鍛壓機，以及6”核燃料真空閥體。經(jīng)檢測，主要機械性能提高30%，節(jié)約加工工時50%以上。fIL3）二重的200MN多向鍛壓機，主要用于航空領(lǐng)域多向模鍛件的生產(chǎn)。4）南京迪威爾已訂購一臺200MN多向模鍛壓機，主要用于陸地及水下采油樹鍛件的生產(chǎn)。該壓機由weipuke-panke設(shè)計，機械部分國內(nèi)制造，液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)系weipuke-panke總包，2016年年底投產(chǎn)。5）天鍛28MN多向模鍛壓機，2012年出口美國，主要用于石油鉆桿接頭的生產(chǎn)。28MN多向模鍛壓機以及石油鉆桿接頭回轉(zhuǎn)塑性成形工藝特點回轉(zhuǎn)塑性成形

57、在材料塑性成形過程中，模具與工件兩者均回轉(zhuǎn)，或其中一方回轉(zhuǎn)使零件坯料變形的方法。由連續(xù)的局部變形累積完成全部成形。分類回轉(zhuǎn)成形工藝包括：輥鍛、輾環(huán)、楔橫軋、螺旋孔型斜軋、擺動輾壓等?；剞D(zhuǎn)塑性成形輥鍛輥鍛金屬坯料在兩個相對旋轉(zhuǎn)的扇形模中通過而產(chǎn)生塑性變形，是成形軋制（縱軋）的一種特殊形式。輥鍛前輥鍛后前梁曲軸具有高效、節(jié)能、環(huán)保等特點，屬于國家重點推廣的新技術(shù)之一，尤其是精密輥鍛技術(shù)，主要特點包括：1）生產(chǎn)率高。2）勞動條件好，容易實現(xiàn)機械化與自動化。3）節(jié)約材料20%，降低成本1520%。4）實現(xiàn)小設(shè)備上干大活。5）設(shè)備重量輕、沖擊、噪聲振動小、不需要高大廠房和龐大的基礎(chǔ)。6）模具壽命高，可達

58、5萬件。7）鍛件金相組織、纖維流線好、疲勞壽命高。國外在汽車、拖拉機以及日用五金等行業(yè)，對連桿、曲軸、前梁、葉片、板手等長軸類鍛件，廣泛采用輥鍛工藝制坯。輥鍛機按鍛輥結(jié)構(gòu)分：懸臂式輥鍛機、雙支承式輥鍛機、復合式輥鍛機三類。懸臂式輥鍛機剛性差，適合于制坯輥鍛。雙支承式輥鍛機剛性好，用于各種目的的輥鍛。復合式輥鍛機將上述兩種結(jié)構(gòu)類型的輥鍛機結(jié)合在一起，具有兩者的特點。懸臂式輥鍛機雙支承式輥鍛機經(jīng)典案例轎車連桿的精密輥鍛本田轎車連桿的工藝流程：下料中頻感應(yīng)加熱4道次精密輥鍛制坯預鍛終鍛切邊熱處理噴丸熒光探傷精壓檢驗。采用雙支承輥鍛機4道次精密輥鍛制坯，與傳統(tǒng)的模鍛工藝相比，節(jié)約原材料15%，能耗降低

59、60%，鍛件成本降低10%。80年代在山東淄博建成第一條連桿輥鍛自動線，兩班年生產(chǎn)能力80萬件節(jié)省材料10%，勞動生產(chǎn)率提高2倍，單位成本降低35%。經(jīng)典案例鉤尾框鉤尾框特點：1）鍛件重100kg,展開長度2000mm，鍛造工藝復雜，需要大噸位模鍛設(shè)備；2）主軸線上下部分不對稱，前后部分對稱，形狀復雜；3）屬于異形長件，局部很薄，形狀難以控制，兩端難以充滿；4）縱向起伏變化多，高度落差大。采用自由鍛制坯與精密輥鍛、模鍛復合工藝相比：1）原材料下料重量由原來的143kg減少為135kg,節(jié)省6%,每件產(chǎn)品節(jié)省原材料費用80元。2）輥鍛制坯，感應(yīng)加熱，平均每件加熱成本58元/件，僅為原來的41%,

60、節(jié)省加熱費用82元/件。3）精密輥鍛成形，工人勞動強度降低，生產(chǎn)率提高。每件節(jié)約人工費60元。每件節(jié)約綜合成本222元。回轉(zhuǎn)塑性成形輾環(huán)成形工藝特點輾環(huán)又稱環(huán)形件輾壓成形或擴孔，采用輾環(huán)機將環(huán)形件直徑擴大、壁厚減小、截面輪廓逐漸成形的塑性加工工藝。原毛坯控制幣F/匚件1）精度高、無加工余量，材料利用率高。可實現(xiàn)異形截面環(huán)形件近/凈成形。2）內(nèi)部質(zhì)量好、組織性能均勻，流線分布合理完整。3）設(shè)備噸位小、投資少、鍛件直徑范圍大。4）生產(chǎn)率高。最大生產(chǎn)率達1000件/h。5）生產(chǎn)成本低。材料利用率高、加工工時少、能耗低、孔型壽命長等優(yōu)點據(jù)報道，德國制造03500 x110 x90mm的碳鋼環(huán)形鍛件，自