国内外铸造新技术开展现状及趋势.docx
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1、国内外铸造新技术开展现状及趋势wangsl导语:兴旺国家总体上铸造技术先进、产品质量好、消费效率高、环境污染少1.兴旺国家铸造技术开展现状兴旺国家总体上铸造技术先进、产品质量好、消费效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供给,如在欧洲已建立跨国效劳系统。消费普遍实现机械化、自动化、智能化计算机控制、机器人操纵。铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天炉,普遍使用铸造焦,冲天炉或者电炉与冲天炉双联熔炼,采用氮气连续脱硫或者摇包脱硫使铁液中硫含量达0.01%以下;熔炼合金钢精炼多用AOD、VOD等设备,使钢液中H、O、N到达几个或者几十个10-6的程度。在重要
2、铸件消费中,对材质要求高,如球墨铸铁要求P0.04%、S0.02%,铸钢要求P、S均0.025%,采用热分析技术及时准确控制C、Si含量,用直读光谱仪23分钟分析出十几个元素含量且精度高,C、S分析与调控可使超低碳不锈钢的C、S含量得以准确控制,采用先进的无损检测技术有效控制铸件质量。普遍采用液态金属过滤技术,过滤器可适应高温诸如钴基、镍基合金及不锈钢液的过滤。过滤后的钢铸件射线探伤A级合格率进步13个百分点,铝镁合金经过滤,抗拉强度进步50%、伸长率进步100%以上。广泛应用合金包芯线处理技术,使球铁、蠕铁和孕育铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理经过无污染,实现了微机自动化控制。铝基复合材
3、料以其优越性能被广泛重视并日益转向工业规模应用,如汽车驱动杆、缸体、缸套、活塞、连杆等各种重要部件都可用铝基复合材料制作,并已在高级赛车上应用;在汽车向轻量化开展的进程中,用镁合金材料制作各种重要汽车部件的量已仅次于铝合金。采用热风冲天炉、两排大间距冲天炉和富氧送风,电炉采用炉料预热、降低熔化温度、进步炉子运转率、减少炉盖开启时间,加强保温顺实行微机控制优化熔炼工艺。在球墨铸铁件消费中广泛采用小冒口和无冒口铸造。铸钢件采用保温冒口、保温补贴,工艺出品率由60%进步到80%。考虑人工本钱高和消费条件差等因素而大量使用机器人。由于环保法制严格电炉排尘有9国规定100-250mg/m3、冲天炉排尘,
4、11国规定100-1000mg/m3,或者0.25-1.5kg/t铁液;砂处理排尘,8国规定100-250mg/m3。,铸造厂都重视环保技术。在大批量中小铸件的消费中,大多采用微机控制的高密度静压、射压或者气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺,砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统,制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法。熔模铸造普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂的制壳工艺。用自动化压铸机消费铸铝缸体、缸盖;已经建成多条铁基合金低压铸造消费线。用差压铸造消费特种铸钢件。所消费的各种口径的离心球墨铸铁管占铸铁管总量95%以上,球铁管占球铁年产量30%-50%。成功地采
5、用EPC技术大批量消费汽车4缸缸体、缸盖等复杂铸件,消费率达180型/小时。在工艺设计、模具加工中,采用CAD/CAM/RPM技术;在铸造机械的专业化、成套化制备中,开场采用CIMS技术。铸造消费全经过主动、从严执行技术标准,铸件废品率仅2%-5%;标准更新快标龄4-5年;普遍进展ISO9000、ISO14000等认证。重视开发使用互联网技术,纷纷建立自己的主页、站点。铸造业的电子商务、远程设计与制造、虚拟铸造工厂等飞速开展。2我国铸造技术开展现状总体上,我国铸造领域的学术研究并不落后,很多研究成果居国际先进程度,但转化为现实消费力的少。国内铸造消费技术程度高的仅限于少数骨干企业,行业整体技术
6、程度落后,铸件质量低,材料、能源消耗高,经济效益差,劳动条件恶劣,污染严重。详细表如今,样子容貌仍以手工或者简单机械进展模具加工;铸造原辅材料消费供给的社会化、专业化、商品化差距大,在品种质量等方面远不能知足新工艺新技术开展的需要;铸造合金材料的消费程度、质量低;消费治理落后;工艺设计多凭个人经历,计算机技术应用少;铸造技术装备等根底条件差;消费经过手工操纵比例高,现场工人技术素质低;仅少数大型汽车、内燃机集团铸造厂采用先进的造型制芯工艺,大多铸造企业仍用震压造型机甚至手工造型,制芯以桐油、合脂和粘土等粘结剂砂为主。大多熔模铸造厂以水玻璃制壳为主;低压铸造只能消费非铁或者铸铁中小件,不能消费铸
7、钢件;用EPC技术稳定投入消费的仅限于排气管、壳体等铸件,消费率在30型/小时以下,铸件尺寸精度和外表粗糙度程度低;固然建成了较完好的铸造行业标准体系,但多数企业被动执行标准,企业标准多低于GB国标和ISO国际标准,有的企业废品率高达30%;质量和市场意识不强,仅少数专业化铸造企业通过了ISO9000认证。结合铸造企业特点的质量治理研究特别薄弱。近年开发推广了一些先进熔炼设备,进步了金属液温度和综合质量,如外热式热风冲天炉开场应用,但为数少,使用铸造焦的仅占1%。一些铸造非铁合金厂仍使用燃油、焦炭坩埚炉等落后熔炼技术。冲天炉-电炉双联工艺仅在少数批量消费的流水线上得以应用。少数大、中型电弧炉采
8、用超高功率600-700kVA/t技术。开场引进AOD、VOD等精炼设备和技术,进步了高级合金铸钢的内在质量。重要工程用的超低碳高强韧马氏体不锈钢,采用精炼技术进步钢液纯洁度,性能改善。0Cr16Ni5Mo、Cr13Ni5Mo铸造马氏体不锈钢在保持原有韧性根底上,屈强比由0.70-0.75进步到0.85-0.90,强度进步30%-60%,硬度进步20%-50%。广泛应用国内富有稀土资源,如稀土镁处理的球墨铸铁在汽车、柴油机等产品上应用;稀土中碳低合金铸钢、稀土耐热钢在机械和冶金设备中得到应用;初步形成国产系列孕育剂、球化剂和蠕化剂,推动了铸铁件质量进步。高强度、高弹性模量灰铸铁用于机床铸件,高
9、强度薄壁灰铸铁件铸造技术的应用,使最薄壁厚达4-6mm的缸体、缸盖铸件本体断面硬度差小于HB30,组织均匀致密。灰铸铁外表激光强化技术用于消费。人工智能技术在灰铸铁性能预测中应用。蠕墨铸铁已在汽车排气管和大马力柴油机缸盖上应用,汽车排气管使用寿命进步45倍。钒钛耐磨铸铁在机床导轨、缸套和活塞环上应用,寿命进步1-2倍。高、中、低铬耐磨铸铁在磨球、衬板、杂质泵、双金属复合轧辊上使用,寿命进步。应用过滤技术于缸体、缸盖等高强度薄壁铸件流水线消费中,减少了夹渣、气孔缺陷,改善了铸件内在质量。国产程度连铸消费线投入市场,可消费30-250mm圆形及相应尺寸的方形、矩形或者异形截面的灰铸铁及球墨铸铁型材
10、。与砂型比,性能进步1-2个牌号,铁液利用率进步到95%以上,节能30%,节材30-50%,毛坯加工合格率达95%以上。铸铁管行业引进23套1000mm以下的中型球墨铸铁管离心铸造成套设备,其中20套目前正在正常消费。此外,用我国自行研制的球墨铸铁管离心铸造设备消费了2600mm铸管,其中正常批量消费的铸管管径到达2200mm,而且我国自行研制的铸管离心铸造设备管径已可到达3000mm。金属基复合材料研究有进步,短纤维、外加颗粒增强、原位颗粒增强研究都有成果,但较少实现工业应用。某些重点行业的骨干铸造厂采用了直读光谱仪和热分析仪,炉前有效控制了金属液成分,采用超声波等检测方法控制铸件质量。环保
11、执法力度日渐加强,迫使铸造业开场重视环保技术。沈阳铸造研究所等开发了大排距双层送风冲天炉和冲天炉除湿送风技术;我国初建铸造焦消费基地,形成批量规模。铸造尘毒治理、污水净化、废渣利用等获得系列成果,并开发出多种铸造环保设备如震动落砂机除尘罩、挪动式吸尘器、烟尘净化装置、污水净化循环回用系统,铸造旧砂干湿法再生技术及设备、铸造废砂炉渣废塑料制作复合材料技术和设备等。商品化CAE软件已上市。一些大中型铸造企业开场在熔炼方面用计算机技术,控制金属液成分、温度及消费率等。成都科技大学研制成砂处理在线控制系统,清华大学等开发了计算机辅助砂型控制系统软件,华中科技大学成功开发商品化铸造CAE软件。铸造业互联
12、网开展快速,局部铸造企业网上电子商务活动活泼,如一些铸造模具厂实现了异地设计和远程制造。铸造专家系统研究固然起步晚,但进步快。先后推出了型砂质量治理专家系统、铸造缺陷分析专家系统、自硬砂质量分析专家系统、压铸工艺参数设计及缺陷诊断专家系统等。机械手、机器人在落砂、铸件清理、压铸及熔模铸造消费中开场应用。3我国铸造技术开展趋势3.1铸造合金材料以强韧化、轻量化、精细化、高效化为目的,开发铸铁新材料;重点研制奥贝球墨铸铁ADI热处理设备,尽快制定国家标准,推广奥贝球墨铸铁新技术如中断热落砂法、中断正火法等;开发薄壁高强度灰铸铁件制造技术、铸铁复合材料制造技术如原位增强颗粒铁基复合材料制备技术等、铸
13、铁件外表或者部分强化技术如外表激光强化技术等。研制耐磨、耐蚀、耐热特种合金新材料;开发铸造合金钢新品种如含氮不锈钢等性能价格比高的铸钢材料,进步材质性能、利用率、降低本钱、缩短消费周期。开发优质铝合金材料,十分是铝基复合材料。研究铝合金中合金化元素的作用原理及铝合金强化途径。研究降低合金中Fe、Si、Zn含量,进步合金强韧性的方法及合金热处理强化的途径。研究力学性能更好的锌合金成分、变质处理和热处理技术;开发镁合金、高锌铝合金及黑色金属等新型压铸合金。开发铸造复合新材料,如金属基复合材料、母材基体材料和增强强化组分材料;加强颗粒、短纤维、晶须非连续增强金属基复合材料、原位铸造金属基复合材料研究
14、;开发金属基复合材料后续加工技术;开发降低消费本钱、材料再利用和减少环境污染的技术;拓展铸造钛合金应用领域、降低铸件本钱。开展铸造合金成分的计算机优化设计,重点模拟设计性能优异的铸造合金,实现成分、组织与性能的最正确匹配。3.2铸造原辅材料建立新的与高密度粘土型砂相适应的原辅材料体系,根据不同合金、铸件特点、消费环境、开发不同品种的原砂、少无污染的优质壳芯砂,抓紧我国原砂资源的调研与开发,开展取代特种砂的研究和开发人造铸造用砂;将湿型砂粘结剂开展重点放在新型煤粉及取代煤粉的附加物开发上。开发酚醛-酯自硬法、CO2-酚醛树脂法所需的新型树脂,进步聚丙烯酸钠-粉状固化剂-CO2法树脂的强度、改善吸
15、湿性、扩大应用范围;开展酯硬化碱性树脂自硬砂的原材料及工艺、再生及其设备的研究,以尽快推广该树脂自硬砂工艺;开发高反响活性的树脂及与其配套的廉价新型温芯盒催化剂,使制芯工艺由热芯盒法向温芯盒、冷芯盒法转变,以节约能源、进步砂芯质量。加强对水玻璃砂吸湿性、溃散性研究,尤其是应大力开发旧砂回用新技术,尽最大可能再生回用铸造旧砂,以降低消费本钱、减少污染、节约资源。开发树脂自硬砂组芯造型,在可控气氛和压力下充型的工艺和相关材料,加强国产特种原砂与少无污染高溃散树脂的开发研究,以知足消费薄壁高强度铝合金缸体、缸盖的需要。进步覆膜砂的强韧性,改善覆膜砂的溃散性,改善覆膜砂的热变形性,加快覆膜砂的硬化速度
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