我国铸造技术发展现状
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水平,但转化为现实生产力的少。国内铸造生产技术水平高的仅限于少数骨干企业,行业整体技术水平落后,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。具体表现在,模样仍以手工或简单机械进行模具加工;铸造原辅材料生产供应的社会化、专业化、商品化差距大,在品种质量等方面远不能满足新工艺新技术发展的需要;铸造合金材料的生产水平、质量低;生产管理落后;工艺设计多凭个人经验,计算机技术应用少;铸造技术装备等基础条件差;生产过程手工操作比例高,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;低压铸造只能生产非铁或铸铁中小件,不能生产铸钢件;用EPC技术稳定投入生产的仅限于排气管、壳体等铸件,生产率在30型/小时以下,铸件尺寸精度和表面粗糙度水平低;虽然建成了较完整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管理研究十分薄弱。
近年开发推广了一些先进熔炼设备,提高了金属液温度和综合质量,如外热式热风冲天炉开始应用,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生产的流水线上得以应用。少数大、中型电弧炉采用超高功率(600-700kVA/t)技术。
开始引进AOD、VOD等精炼设备和技术,提高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,采用精炼技术提高钢液纯净度,性能改善。0Cr16Ni5Mo、Cr13Ni5Mo铸造马氏体不锈钢在保持原有韧性基础上,屈强比由0.70-0.75提高到0.85-0.90,强度提高 30%-60%,硬度提高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,推动了铸铁件质量提高。
砂型铸造
大力提高铸件内在、外部质量如尺寸精度与表面光洁度、减少加工余量,进一步推广应用气冲、高压、射压和挤压造型等高度机械化、自动化、高密度湿砂型造型工艺是今后中小型铸件生产的主要发展方向。采用纳米技术改性膨润土,或采用在膨润土中加助粘结剂技术来提高膨润土质量,是推广应用湿型砂造型工艺的关键。
开发三乙胺冷芯盒法抗湿性及抗铸件脉纹技术,以节约粘结剂、减少污染、减少铸件缺陷、降低成本。
改进和提高垂直分型无箱射压造型机和空气冲击造型机的性能、控制系统的功能,同时对造型线辅机应按通用化系列化原则进行开发,提高配套水平。
抓紧开发适合于形状复杂模样造型或多品种批量生产所需要的个性化、实用型气流-压实造型机。
提高砂处理设备的质量、技术含量、技术水平和配套能力,尽快填补包括旧砂冷却装置和适于运送旧砂的斗式提升机在内的技术空白,努力提高砂处理系统的设计水平。
研制多样化、使用效果好、寿命长的树脂自硬砂成套设备,增加品种提高性能。
着重开发冷芯盒射芯机系列产品及芯砂混制和送砂设备。
建立抛丸设备试验基地,对抛丸器、丸砂分离及降躁声装置等进行系统研究开发,研制技术性能和技术含量高的抛丸清理机。
面对入世后国际市场急剧竞争的局面, 铸机行业要根据我国国情的需要和可能, 产学研相结合, 开拓创新, 下大力气开发先进、科学、高效、低耗、实用、且具有自主知识产权的铸机新产品,为改变我国大多数铸造企业工艺技术装备的落后面貌,闯出一条投资小、见1效1快的捷径。
优先推广树脂自硬砂、冷芯盒自硬工艺、温芯盒法及壳型(芯)法;开发无或少污染粘结剂、催化剂、硬化剂及配套的防污染技术,开发能消除树脂砂铸件缺陷的材料和树脂砂复合技术。
推广新型酯硬化改性水玻璃砂在大、中型铸钢件上的应用,以逐步淘汰粘结强度低、水玻璃加入量大、型砂溃散性差的CO2-普通水玻璃砂的硬化工艺。
开发精1确成形技术和近精1确成形技术,大力发展可视化铸造技术,推动铸造过程数值模拟技术CAE向集成、虚拟、智能、实用化发展;基于特征化造型的铸造 CAD系统将是铸造企业实现现代化生产工艺设计的基础和前提,新一代铸造CAD系统应是一个集模拟分析、专家系统、人工智能于一体的集成化系统。采用模块化体系和统一数据结构,且与CAM/CAPP/ ERP/ RPM等无缝集成;促使铸造工装的现代化水平进一步提高,全1面展开CAD /CAM/ CAE/RPM、反求工程、并行工程、远程设计与制造、计算机检测与控制系统的集成化、智能化与在线运行,催发传统铸造业的革命性进步。
合金熔炼
发展5t/h以上大型冲天炉并根据需要采用外热送风、水冷无炉衬连续作业冲天炉;推行冲天炉-感应炉双联熔炼工艺;广泛采用先进的铁液脱硫、过滤技术(开发烧结温度低、烧结时间短的新型低成本泡沫陶瓷过滤器、适用于各种活性合金、高温物化性能稳定的新型泡沫陶瓷过滤器、适用于熔模铸造、金属型铸造等特种铸造工艺的异形泡沫陶瓷过滤器、深入研究泡沫陶瓷过滤器的过滤净化机制和对金属凝固过程的影响机制、系统研究泡沫陶瓷过滤器的应用技术,包括孔径和厚度的选择、安放方式和浇注系统的设计、浇注温度和速度及金属液压头的控制等、开展泡沫陶瓷过滤器的系列化和标准化工作)、配备直读光谱仪、碳当量快速测定仪、定量金相分析仪及球化率检测仪,应用微机技术于铸铁熔体热分析等。推广冲天炉除湿送风技术,冲天炉废气利用,消除对环境的污染,提高铁液质量。
感应电炉具有灵活、节能、效率高等优势, 采用感应电炉是今后铸铁熔炼技术发展的方向。
开发新的合金孕育技术(如迟后孕育等),推广合金包芯线技术,提高球化处理成功率,降低铸件废品率并提高铸件综合性能。
采用氩气搅拌、钙线射入净化、AOD、VOD等精炼技术,提高钢液的纯净度、均匀度与晶粒细化程度,减少合金加入量,提高铸件强韧性,减轻铸件重量与降低废品率。
铝合金铸件生产中,着重解决无污染、高效、操作简便的精炼技术、变质技术、晶粒细化技术和炉前快速检测技术,针对不同牌号、不同用途的合金,采用计算机数值模拟技术研究固溶、时效处理工艺参数的优化,以发挥材料潜能、提高材料性能。引进和消化RID、FI等先进精炼技术,提高铝合金熔炼水平。
深入研究镁合金熔炼工艺,加强镁合金熔炼用无污染高效熔剂的系列化商品化和气体保护技术开发,强化高纯铸造镁合金材料、镁-稀土耐热铸造镁合金材料及镁基复合材料的铸造、回收、重熔技术的开发,进一步加强镁合金压铸、挤压铸造技术的研究和开发,以适应我国汽车业发展的需求。
完善钛合金熔炼设备、解决铸型材料现存问题,开展真空下铸型加热方式及铸型预热温度对铸件质量影响的研究、真空熔炼下合金元素挥发行为及对合金成分影响的研究、杂质元素对钛铸件质量影响的研究、不同合金不同条件下熔铸工艺参数的优化研究、钛合金熔模铸造材料和工艺的研究、热等静压及铸件焊补工艺研究。
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