精密铸钢件技术的发展
精密铸钢件是获得机械产品毛坯的主要方法之一,是机械工业重要的基础工艺,在国民经济中占有重要的位置。我国铸造业的现状是产量大,年产铸件约3650万吨,厂点多,达2万多个,铸造业的从业人员在120万人以上。我国铸造行业的一大特色是改革开放以来乡镇企业迅猛发展,成为我国铸造行业的一支重要力量。乡镇铸造厂点数已超过国有铸造厂点,乡镇铸造厂点的铸钢件产量约占全国铸件总产量的一半。
当前世界上工业发达国家精密铸钢技术的发展归纳起来大致有四个目标,即:①保护环境,减少以至消除污染;②提高铸件质量和可靠性,生产优质近终形铸件;③降低生产成本;④缩短交货期。我国铸造行业除厂点多,从业人员多,产量大以外,与发达国家相比,在质量、效率、能源与材料消耗、劳动条件与环境保护等方面都存在差距。造成这些差距的原因是铸造厂点规模小,经济实力差,工艺和设备落后,管理水平低,从业人员素质不高。为了消除这些差距,为了满足我国经济建设的需要,也为了铸造行业自身的存在与发展,我国的铸造行业应以提高铸件质量和经济效益为中心,面向国内和国际两个市场;加强管理,打好基础,提高企业素质;调整产业结构,合理配置资源,提倡适度规模经营;继续以适用先进的生产工艺和技术装备改造铸造行业,实现清洁化生产,保证可持续发展。
1 效益是企业发展的基础发展的基础是效益,发展又是为了实现更高的效益。中国应该有一个高效益的铸造业。没有效益的企业连生存也是困难的,更谈不上发展。为了提高效益,应从以下几方面着手:①减员增效与节能降耗。②实现专业化生产。③采用新技术,实现科学管理。
2 质量是企业的生命质量和效益有时看似矛盾,但两者是统一的。产品质量低劣的企业终究是不能立足的,更谈不上效益,也不可能持续发展。提高产品质量需从以下几方面着手: ①合理选购原辅材料,正确制订及严格执行有关的工艺规程。②采用新技术、新工艺、新设备、新材料。a.加强计算机技术在铸造生产中应用的研究。b.在砂型铸造中采用高硬度及高均匀度的铸型,发展与推广相应的工艺与设备。c.发展近净形及净形铸造成形新工艺。d.发展液态金属处理及净化的新工艺新技术,优化材料性能。e.发展机械化自动化,以保证铸件质量的稳定性、均一性,改善劳动条件。f.加强铸造环保设备的研究和应用。③具有一支稳定的高素质的从业人员队伍。
3 实现清洁化生产清洁化生产是可持续发展的基本要求。清洁化生产的含义是:实现尽可能低的资源(原材料)与能源消耗;实现宜人化的生产环境及最低或零污染物排放;生产清洁化的产品(产品耗能、耗材少,易于再生复用及符合人机工程要求)。铸造的清洁化生产,主要是应用新技术、新工艺、新材料、新设备以实现低消耗、低污染或者无污染及铸造生产的宜人化环境等方面。
精密铸造在机械制造中占有很大的比重,如机床占60~80%,汽车占25%,拖拉机占50~60%。铸造件是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内,但是经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。铸造是常用的制造方法,优点是:制造成本低,工艺灵活性大,可以获得复杂形状和大型的铸件,所以精铸件是一种古老的制造方法,在我国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展,铸大型铸件的质量直接影响着产品的质量,因此,铸造在机械制造业中占有重要的地位。精密浇铸技术的发展也很迅速,特别是19世纪末和20世纪上半叶,出现了很多的新的精密浇铸方法,如低压铸造、合金铸件、连续铸造等,很好在20世纪下半叶得到完善和实用化。
当前,精密铸件的技术自主创新主要有以下几个主要领域:
1.大型及关键设备零件的铸造技术:主要包括大型、特大型铸钢件、球铁件的铸造(如水轮机叶片、上环、下环、轧钢机机架、核废料罐等)技术;汽轮机、涡轮发动机定向凝固叶片、单晶叶片的铸造技术;航空、航天铝合金、镁合金及钛合金大型结构铸件的生产技术。
2.轻金属先进铸造成形技术:主要包括复杂汽车铝合金铸件的压铸技术(例如汽车发动机缸体);铝合金半固态铸造技术;铝合金及铝基复合材料的挤压铸造技术;大型薄壁铝合金铸件的生产技术;铝合金精密砂型铸造成套技术;高性能镁合金压铸成形技术(如真空压铸、超低速压铸等);铸造耐热镁合金材料开发;镁合金铸件的防腐技术。
3.优质、高效、节能、环保的铸造技术:主要包括开发节能和环保的铸造设备和辅助材料,例如冲天炉的消烟除尘;开发低污染、无污染和常温硬化的砂型、砂芯粘结剂;铸造厂废弃物的再生和综合利用技术;消失模铸造技术和成套精密、高效成形设备的开发,例如开发高精度发泡成形机、粘接机、智能化震动紧实装置,铝合金铸件的“余热热处理-落砂-砂再生”集成技术。
4.数字化铸造技术:主要包括基于知识的铸造成形工艺数字化设计理论及方法(KBE);铸造成形过程中的宏/微观连续尺度下多场耦合的数学建模、模拟与仿真;铸造成形过程模拟中的计算方法及并行计算技术。数字化铸造技术还包括企业的管理信息化,并通过网络与外部的联系。
5.研制开发铸造生产的关键设备:例如大型、特大型精密高效铝合金压铸设备;高速度、高效、高密度砂型制造设备;冲天炉消烟除尘设备;高效、节能的旧砂再生处理设备等。
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