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铸造是机械工业重要的基础工艺。中国铸行业经过几十年的建设和发展,已具相当规模与水平。已形成一个具有二万余厂点、从业人员逾百万、年产铸件过千万吨的大行业。处于世纪之交的中国铸造行业必须充分了解并分析周边环境的各种变革对自身产生的直接及潜在影响,并采取恰当的对策,才能顺利得到发展。本文试图就嘴提出自己的一得之见,意在抛砖引玉,引起国内同行的重视和思考。
9 o8 s0 Y0 V( _& {& b) Q. L* w, |1 W 一、宏、微观环境对铸造行业与技术的影响
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1.国民经济宏观环境及发展战略对铸造行业及技术的影响! P, [8 I% l6 K
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; [0 ]- ?# d# S5 F9 E5 q$ R; V! K$ P我国于1995年9月通过的“九五计划和2010年远景规则”中,正式将机械、 电子、汽车、石油化工及建筑作为国民经济的支柱产业。根据规划,到2000年,我国汽车产量将由1995年的150万辆增至250~300万辆,到2010年,将达到600万辆。一辆整车约有10.5%的零件是铸铁件,6.4%铝铸件,这些铸件不仅数量大, 而且质量要求高,有些是现有水平达不到的。汽车产量的翻番将为汽车铸件生产及汽车铸件的成套铸造设备生产同时提供机遇。此外,在振兴计划中重点发展的机械产品,诸如以发电设备为代表的重大技术装备、以数控机床为代表的整机、以液压件为代表的基础以及建筑及建材业大发展对铸管、暖气片、磨球、衬板及水暖配件等的需求,均对铸件的品种、质量、性能及数量提出了新的要求。以球铁离心铸管为例,权威部门预测,2000年时年需求量将达120万吨。
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9 j3 \8 z0 g+ m( ]5 A' ?2.先进制造技术的发展对铸造行业与技术的影响
$ l# R. l2 p2 M6 e, E* S4 d 带动不同学科之间的交叉,渗透及融合,高新技术对传统技术的不断影响,是当代科学重要的发展趋势。在这种趋势的推动及市场需求变化的牵引下,在制造业形成了先进制造技术(AMT,Advanced Manufacturing Technology), 先进制造技术的产生与发展是当代机械制造业最重要的技术进展,它必然对机械制造主要方法之一的铸造行业产生巨大作用和影响。其中对铸造行业产生重大影响的有:
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⑴虚拟制造技术─铸造工艺模拟及优化虚拟制造技术是随着计算机拟实技术出现而发展的一种先进制造技术。它是一种在计算机拟实环境下实现的制造技术,它强调在实际投入原材料于产品实现过程之前,完成产品设计与制造过程的全面模拟仿真,以优化实际制造工艺。它将把传统把传统的工艺设计由经验估计变成模样计算,由定性变成定量。铸造工艺模拟及优化是进展较快的内容,凝固温度场模拟及缩孔、缩松的预测已经成熟:现正由宏观模拟走向预测组织及性能的微观模拟阶段。铸造工艺模拟主要有三种方法:数值模拟、物理模拟和专家系统,其中数值模拟是最主要的方法。它通过建立铸造过程的数值理想模型及对数理方程的简化求解,动态显示铸造过程并预测其结果,从而实现对铸造工艺的优化设计。
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/ Z, }/ |+ x @3 L ⑵精密成形技术─精确铸造成形 金属材料的热加工是将原材料制成我们所需要的零件毛坯的重要方法。当代一个重要的发展趋势是,随着精密成形技术的发展,毛坯的成形精度不断提高。正从近精确成形(Near Net Shape Process)向精确成形(Net Shape Process)方向发展。到目前为止,获得精确铸件的途径有以下四种:①特种铸造技术,包括压力铸造、低压铸造、金属型铸造、真空吸铸、挤压铸造及半固态铸造等,以刚型取代砂型,非重力浇注取代重力浇注。使铸件尺寸精确,表面光洁,内部致密。适用于有色金属中小件铸造。②自硬砂精确砂型铸造,主要有改性水玻璃砂和合成树脂砂,适用于生产大中型近精确铸件。近年来采用冷芯盒树脂砂发展起来的“精确砂芯组芯造型”技术,可以生产壁厚仅有2.5mm的缸体、缸盖,排气岐管等复杂的铸件。 ③高紧实度半刚性砂型铸造,主要有高压、射压、气压和静压等造型方法。铸型虽然不烘干,但由于紧实度大大提高了,所以铸件表面质量(精度、表面粗糙度)也可提高2~3级,适用于大批量铸件的生产。④采用“强迫铸型”生产铸件,所谓强迫铸型是通过一定措施,避免起模及刷涂料时引起的铸型精度及表面质量下降,使其完全等同于模样的水平。主要方法有实型铸造、转移法铸造等。( r$ h. ^$ s5 k$ s! F0 `/ c6 `8 ]
" G `* `8 r4 \, S ⑶ 清洁生产(绿色制造)技术──清洁铸造技术 日趋严格的环境与资源的约束,使以清洁生产为特征的绿色制造技术越来越重要,它将成为21世纪制造业的重要特征。铸造行业要在下个世纪行到持续发展,必须从“源削减”做起,彻底改变耗能耗材、严重污染环境的落后状况,积极发展清洁铸造生产。清洁铸造技术的主要内容有:一是采用洁净的能源,如以铸造焦代替冶金焦,以电熔化代替冲天炉熔化;二是采用无砂少砂铸造(如压铸、金属型、金属型覆砂等);三是采用高溃散性型砂工艺(如树脂砂、酯感化水玻璃砂);四是开发并推广多种废弃物(旧砂、 废渣等)的再生和综合利用技术;五是研究采用洁净无毒的工艺材料(如铝合金无毒精炼剂、无毒无味粘结剂及煤粉代替物等);六是研制、 开发低噪声的铸造设备及在恶劣条件下工作的铸造机器人。- ~! `- b8 z! x7 p* n
" y2 z1 \+ S2 l/ ^4 M+ ~+ U ⑷ 快速制造技术──快速原型技术在铸造中的应用 随着全球市场一体化的形成,产品的开发日嗌 成为竞争的主要矛盾,快速制造技术将成为下个世纪的开发重点。快速制造技术包括:基于三维曲面设计的快速设计、快速三坐标测量、快速原型制造、快速零件制造等技术和并行工程方法。其中快速原型技术将对铸造行业产生较大的影响。快速原型技术是由CAD模样直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的技术总称。它采用离散/堆积成形的原理,其过程是:先由三维CAD软件设计出所需要零件的计算机三维曲面或实体模样(亦称电子模样),然后根据工艺要求,将其按一定厚度进行分层,把原来的本维电子模样变成二维平面信息(截面信息 )即离散的过程;再将分层后的数据进行一定的处理,加入加工参数, 产生数据代码:在微机控制下,数据系统以平面加工方式有序地连续加工了每个薄层并使它们自动粘接而成形,这就是材料堆积的过程。快速原型技术将在国民经济各部门获得广泛的应用,快速产品开发及快速模具制造将是它的两个主要方向。直接应用快速原型技术或是经过一次或多次转换制得的模样将为快速铸造技术提供极好的条件。
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0 o3 X% M8 G3 j" T, F- n[ 本帖最后由 mwmwmw 于 2009-7-15 09:36 编辑 ] |
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