铸造〔金属热加工工艺〕.docx

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1、铸造金属热加工工艺铸造业的发展，铸造是当代机械制造工业的基础工艺之一，因而铸造业的发展标志着一个国家的生产实力。据2020年统计，我国年产铸件3350万吨，是世界铸造第一大国。随着我国铸造产业的不断发展，国内铸造产业将打造“四有创新企业，即有创新思想、创新计划、创新的制度和体系以及创新的工作方式。而在转型升级方面，则要打造具有六大特征的新型企业：一，制造前端市场研发和后端服务变大，制造环节缩小的业务形式创新的企业。二，从卖商品转变到卖方案，提供完好解决方案的企业。三，以智能和集成为标志的数字化企业。四，三五年翻一番的速度型企业。五，先进科技、绿色制造、持续创新的企业。六，打造高端产品、精品，引

2、导消费、品牌制胜的企业。这样的产业革新，相信我国铸造业将来将愈加辉煌，美妙的将来，我们拭目以待。“八五期间铸造机械制造遭到了原机电部高度重视，投入了建国以来最大的一次专项技改贷款和攻关费用，扶持了铸造机械行业产品的开发和发展。“大型抛丸清理机的制造，“垂直分型无箱射压造型机，“水玻璃砂旧砂再生设备的研制，“金属型铸造设备等等相继被开发应用。“九五期间，铸造机械行业承当并树立完成了“轿车铸件毛坯精化高效造型与清理成套技术与装备的任务，“缸体高效连续抛丸清理线的开发与研制也获得圆满成功，1999年完成了国家攻关高水平的气冲造型线项目的成功。“十五期间，铸造机械行业主要经济指标的年均增长都在30%以

3、上，高于机床工具全行业平均增长水平，十分是利润增长更快，年均利润增长高达46%，同时也保持较高的市场销售水平。另外，树脂砂造型成套设备，基本能够知足国内市场需求，改变了过去主要依靠进口的局面；已经能够生产出较高水平的铸造自动生产线，到达可部分替代进口的水平，部分的解决了轿车发动机缸体、缸盖等铸件毛坯也要进口的情况；高水平自动制芯机、自动铸件清理机、自动砂处理机、大型自动压铸机以及精细铸造设备等铸造机械，国内基本上都能生产制造。应当讲“十五期间铸造机械行业的产品水平有了很大提高，为中国铸造机械行业今后的进一步发展打下良好基础。“十一五期间，装备制造业在国际、国内宏大市场需求的刺激下，铸造仍将继续

4、保持较高速度增长。由于铸造机械产品的技术水平仍然与市场需求差距较大，使行业的发展存在宏大的发展潜力和扩展空间，为铸造机械行业的快速增长带来机遇。“十二五期间，铸造行业力争在国际上变强而不是单一的依靠产量。同时将绿色铸造作为发展的重点，以低碳环保为铸造业的发展宗旨。而电子商务的普及也将传统的铸造业融入到了互联网的世界，国际铸业网的成功也标志着国内铸造业开场翻开了新的一页。“十二五末，大型核电、火电、水电、风电等高效清洁发电设备和钢铁、石化、船舶、轨道交通、机床、航空航天、汽车等产业将提供大型铸件和高端关键铸件及各类功能铸件，铸造行业将到达世界先进水平。根据我国共同富有的总目的，最终要缩小东西差距

5、，我国将施行东部来带动西部发展的战略，这个战略对我国的铸造行业同样适用。我国东部地区的铸造业，由于本身的区位优势和国家政策的扶持，发展态势良好，发展水平大大高于西部地区的铸造业。为落实我国的西部大开发战略，促进西部经济发展，我们要促进西部铸造等基础行业发展，以为西部经济的腾飞夯实基础。这就要求我国东部地区的铸造业，以其较为先进的技术优势，较为雄厚的资金优势、管理优势，带动西部铸造业发展，进而到达共同繁荣的总目的。要解决铸造产业中恶性竞争的问题，首先要解决这些铸造厂的生存问题。推动我国的铸造产业升级，需发展高端铸造，发展高端铸造可改变我国铸造产业的构造，减少中低端铸造厂的数量，减小低端铸造产品市

6、场的竞争压力，进而使中低端铸造市场逐步恢复到有序状态，一举解决恶性竞争的问题。我国铸造业的专业化生产已初具规模。如今已经构成了一批颇具特色的专业化铸造生产企业。这些企业主要包括：高紧实度造型+先进制芯+双联熔炼的发动机铸件铸造企业；大批量机械化生产的刹车毂、制动盘、排气管等汽车铸件厂；树脂自硬砂为主体的机床、箱体、风电等大型铸件生产厂；V法工艺为主体的铸造厂和消失模铸造厂；金属型或金属型覆砂为主的曲轴、磨球生产厂；硅溶胶或硅酸乙脂为粘结剂的高档熔模精细铸造厂；水玻璃为粘结剂的普通钢件精铸厂；离心球铁铸管厂和离心灰铁铸管厂；有色合金砂铸压高/低/差铸厂等等。铸造发展趋势从历史悠久的铸造技术发展到

7、今天的当代铸造技术或液态凝固成形技术这不仅与金属与合金的结晶与凝固理论研究的深化和发展、各种凝固技术的不断的出现和提高、计算机技术的应用等有关 , 而且还与化学工业、机械制造业、制造方法和技术的发展密切相关。4 (一) 凝固理论的发展 结晶与凝固是铸件构成经过的核心 , 它决定着铸件的组织和缺陷的构成 ， 也决定了铸件的性能和质量 。 近 30 年来 ,借助于物理化学、金属学、非平衡态热力学与动力学、高等数学和计算数学 , 从传热、传质和固液界面几个方面进行 研究 ,使金属凝固理论有了很大的发展 , 这不仅使人们对很多条件下的凝固经过 和组织特征有了深化的认识 ,而且促使了很多凝固技术和液态凝

8、固成形方法的提出、发展和生产应用。例如凝固理论已建立了铸件冷却速度和品粒度以及晶粒度与铸件力学性能之间的一些函数关系 , 进而为控制铸造工艺参数和铸件力学性能 提供了根据。(二) 凝固技术的发展 控制凝固经过是开发新型材料和提高铸件质量的重要途径。 顺序凝固技术、快速凝固技术、复合材料的获得、半固态金属铸造成形技术等等就是集中的代表。1.顺序凝固技术 所谓的顺序凝固技术 ，是使液态金属的热量沿一定向排出 , 或通过对液态金属施行某方向的快速凝固 , 进而使晶粒的生长( 凝固 )向着一定的方向进行 , 最终获得具有单方向晶粒组织或单晶组织的铸件的一种工艺方法。由于冷却及控制技术的不断进步,使热量

9、排出的强度及方向性不断提高 , 进而使固液界面前沿液相中的温度梯度增大 , 这不仅使晶粒生长的方向性提高 ,而且组织更细长、挺直、并延长了定向区 . 顺序凝固技术已广泛应用于铸造 高温合金燃气轮机叶片的生产中 , 由于沿定向生长的组织的力学性能优异, 使叶 片工作温度大幅度提高 , 进而使航空发动机性能提高。 顺序凝固技术的最新进展 是制取单晶体铸件 , 如单晶涡轮叶片 ,它比一般顺序凝固柱状晶叶片具有更高的 工作温度 , 抗热疲惫强度、抗蠕变强度和耐腐蚀性能。采用这种高温合金单晶叶片 的航空发动机 ,有效地增加了航空发动机的推力和效率 , 使其性能大幅度提高。2. 快速凝固技术即在比常规工艺

10、条件下的冷却速度 10-4 - 10K/S 快得多的冷却条件 (103 - 109 K/S) 下 ,使液态合金转变为固态的工艺方法。它使合金 材料具有优异的组织和性能 , 如很细的晶粒 ( 通常 0.1-0.01 um 甚至纳米级的晶粒 ) , 合金元偏析缺陷和高分散度的超细析出相 , 材料的高强度、高韧性等。 快速凝固技术可使液态金属脱开常规的结晶经过 (形核和生长) , 直接构成非晶构造的固体材料 , 即所谓的金属玻璃。此类非晶态合金为远程无序构造 ,具有特殊的电学性能、磁学性能、电化学性能和力学性能 ,己得到广泛的应用。如用作控制变压器铁心材料、计算机磁头及外围设备中零件的材料、纤焊材料

11、等。快速凝固正日益遭到多方的重视。3.复合材料 制备凝固技术的另一发展是用于复合材料的制备口所谓复合材料 , 就是在非金属或金属基体中引人加强相或特殊成分 ,通过控制凝固使加强相按所希望的方式分布或排列的一种具有特殊性能的材料。由于复合材料的基体 具有较高的断裂性 , 加上加强相的存在 ,故能表现出与普通单相组织材料不同的性能 , 如高强度、良好的高温性能和抗疲惫性能 , 已发展了多种制取复合材料的工艺方法 ,如结合顺序凝固技术制备自生复合材料。此领域的应用前景将越来越广。4. 半固态铸造半固态金属铸造成形技术经过 20 多年的研究及发展 , 已进入工业应用阶段。其原理是在液态金属的凝固经过中

12、进行强烈的搅拌 (能够采用机械、电磁或其它方式 ) , 使普通铸造易于构成的树枝晶网络骨架被打碎而构成分散的颗粒状组织形态 , 进而制得半固态金属液 ,它具有一定的流动性 ,然后可利用常规的成形技术如压铸、挤压、模锻等成形生产坯料或铸件。半固态金属铸造成形克制了传统铸造成形易产生的缩孔、缩松、气孔及尺寸偏差等缺点, 具有成形温度低, 延长模具寿命 , 节约能源 , 改善生产条件和环境 , 提高铸件质量 ( 减少气孔和凝固收缩 ) ,减少加工余量等很多优点。半固态金属成形工艺将成为 21 世纪极具发展前途的近净形化成形技术之一。铸造产品分类编辑播报常用铸造金属1.灰铸铁2.球墨铸铁3.可锻铸铁4

13、.铸钢常用铸造有色金属1.黄铜2.锡青铜3.无锡青铜4.铝合金编辑播报 铸造有色合金的熔炼熔炼工艺对有色合金铸件的性能和缺陷有很大影响。多数有色合金易产生气孔和夹杂，尤其是钛合金、铝合金、镁合金和某些铜合金。一般的熔炼工艺流程是：1根据铸件技术要求所规定的合金牌号，可查出合金的化学成分范围，从中选定化学成分；2根据元素的烧损率和成分要求，进行配料计算，得出各种炉料的参加量，并选择炉料。若炉料遭到污染，则需要进行处理，保证所有的炉料清洁、无锈，并在投料前进行预热；3检查和准备化用具，涂刷涂料，并预热，防止气体、夹杂物和有害元素的污染；4加料。一般加料顺序为：回炉料、中间合金和金属料，低熔点易氧化

14、的金属料，如镁，在炉料熔化之后参加；5为了减少合金液的吸气和氧化的污染，应尽快熔化，防止过热，根据需要，有的合金液须加覆盖剂保护；6炉料熔化后，进行精炼处理，以净化合金液，并进行精炼效果的检验；7根据需要，进行变质处理和细分组织处理以提高性能，并检验处理效果；8调整温度，进行浇注。有的合金在浇注前要进行搅拌，以防发生比重偏析。铸造耐火材料编辑播报铸造工艺中冶炼金属及浇铸成型的经过中离不开高质量的耐火材料,熔化炉及中间铁/钢水包耐火材料的质量将直接影响到金属液体的化学成分,将对铸件的综合质量造成不可挽回的不利影响.铸造冶炼经过常用耐火材料分类:耐火砖:硅质砖,高铝砖,刚玉砖,镁砖,镁铝砖,镁碳砖

15、等不定型耐火材料:捣打料,浇注料,耐火水泥,硅砂,镁砂，涂抹料以及轻质保温料等铸造信息化编辑播报铸造作为重要的机械工业的基础行业,在信息高速发展的现如今,提高铸造的生产加工效率、生产质量，将是广大铸造工的必需要面临的课题.历来铸造的毛坯产品废品率居高不下是行业各种铸造方法的通病,如何更好控制铸造的整个经过显得尤为重要!因而铸造经过模拟软件的出现将会逐步解决这个铸造行业的难题,下一步怎么样将模拟经过优化为更准确的测算工具,怎么样网络化,怎么样利用云计算来更好处理大量的参数数据进而使广大的铸造技术人员能更好分享这些公用数据,中国铸造协会,中国铸造学会,中国铸造网都在为铸造行业的信息化不断投入研发气

16、力.铸造四有素质编辑播报创新是一个行业发展壮大的根本源泉，是一个企业不竭的动力之基，因而铸造产业必需要大力的发展科研创新气力，铸造产业是由各个铸造企业组成的，因而要把创新工作落到实处，任务就落到了各个铸造企业的肩上，铸造企业要创新，须具备四项素质。我国的铸造产业要打造“四有创新企业，即有创新思想、创新计划、创新的制度和体系以及创新的工作方式。创新是一个科学体系，因而我国的铸造企业要有一个完好的创新体系，方能更好的进行创新，铸造企业在创新思想的推动下制定企业的创新计划，在创新制度和体系和保障之下施行创新计划，并以科学的工作方式来进行全局性的指导，以推动企业的创新工作的开展。因而，“四有不仅是推动

17、铸造企业进行创新的原始动力，也是铸造企业更好进行创新的工作的指导方针，所以创新型的铸造企业应具备“四有素质。铸造铸造种类编辑播报为铸造技术使用最多的材料。砂模铸造法Sand Casting利用砂作为铸模材料，依不同成份的砂可再细分为湿砂模铸造法Green Sand Mold、外表干砂模铸造法Dry Sand Mold等等，但并非所有砂均可用以铸造。好处是成本较低，由于铸模所使用的沙可重复使用；缺点是铸模制作耗时，铸模本身不能被重复使用，须毁坏后才能获得成品。金属模铸造法Die Casting利用熔点较原料高的金属制作铸模。其中细分为重力铸造法、低压铸造法和高压铸造法。受制于铸模的熔点，可被铸造的金属也有所限制。失蜡法Investment Casting、Lost-wax casting这方法能够为外膜铸造法和固体铸造法。先以蜡复制所需要铸造的物件，然后浸入含陶瓷的池中并待干，使以蜡制的复制品覆上一层陶瓷外膜，一直重复步骤直到外膜足以支持铸造经过约1/4寸到1/8寸，然后熔解模中的蜡，并抽离铸模。其后铸模需要屡次加以高温，加强硬度后方可用以铸造。此方法具有良好的准确性，更可用作高熔点金属如钛的铸造。但由于陶瓷价格颇高，而且制作需要屡次加热和复杂，故成本颇为昂贵。