我國(guó)鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及工藝特點(diǎn)

鑄造技術(shù)作為一門(mén)古老又常新的金屬成型方法已經(jīng)有兩千的歷史。她在推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步、孕育人類(lèi)文明以及人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然、改造自然的歷史進(jìn)程中發(fā)揮了基礎(chǔ)性的作用。在當(dāng)代社會(huì)中，鑄造技術(shù)仍然是材料加工中的手段和方法。隨著鑄造技術(shù)的發(fā)展，為了適應(yīng)新的條件下對(duì)材料加工技術(shù)的新要求，各種的鑄造技術(shù)也層出不窮，其中包括消失模鑄造、無(wú)模鑄造、半固態(tài)鑄造以及鑄造(即失蠟鑄造)。

1.我國(guó)鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

總體上，我國(guó)鑄造的學(xué)術(shù)研究并不落后，很多研究成果居水平，但轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的少。國(guó)內(nèi)鑄造生產(chǎn)技術(shù)的于少數(shù)企業(yè)，行業(yè)整體技術(shù)水平落后，鑄件質(zhì)量低，材料、能源消耗高，經(jīng)濟(jì)效益差，勞動(dòng)條件惡劣，污染嚴(yán)重。具體表現(xiàn)在，模樣仍以手工或簡(jiǎn)單機(jī)械進(jìn)行模具加工；鑄造原輔材料生產(chǎn)供應(yīng)的社會(huì)化、化、商品化差距大，在品種質(zhì)量等方面遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足新工藝、發(fā)展的需要；鑄造合金材料的生產(chǎn)水平、質(zhì)量低；生產(chǎn)管理落后；工藝設(shè)計(jì)多憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用少；鑄造技術(shù)裝備等基礎(chǔ)條件差；生產(chǎn)過(guò)程手工操作比例高，現(xiàn)場(chǎng)工人技術(shù)素質(zhì)低；僅少數(shù)大型汽車(chē)、內(nèi)燃機(jī)集團(tuán)鑄造廠采用的造型制芯工藝，大多鑄造企業(yè)仍用震壓造型機(jī)甚至手工造型，制芯以桐油、合脂和粘土等粘結(jié)劑砂為主。大多熔模鑄造廠以水玻璃制殼為主；低壓鑄造只能生產(chǎn)非鐵或鑄鐵中小件，不能生產(chǎn)鑄鋼件；用EPC技術(shù)穩(wěn)定投人生產(chǎn)的于排氣管、殼體等鑄件，生產(chǎn)率在30型/h以下，鑄件尺寸精度和表面粗糙度水平低；雖然建成了較完整的鑄造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，但多數(shù)企業(yè)被動(dòng)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，有的企業(yè)廢品率高達(dá)30%。結(jié)合鑄造企業(yè)特點(diǎn)的質(zhì)量管理研究薄弱。由此看來(lái)，提升鑄造生產(chǎn)部門(mén)的生產(chǎn)技術(shù)水平，采用、、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的鑄造技術(shù)，以提高企業(yè)的生產(chǎn)效益和鑄造產(chǎn)品的成品率以及生產(chǎn)效率，減小能耗和廢棄物的排放，已成為刻不容緩關(guān)乎企業(yè)生死存亡的重要命題。

2.我國(guó)鑄造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)之—運(yùn)用和鑄造

熔模鑄造模具、模料，用硅溶膠或硅酸乙酷做粘結(jié)劑造型；采用、大型、薄壁熔模鑄件成形技術(shù)；采用成形技術(shù)替代傳統(tǒng)蠟?zāi)３尚渭夹g(shù)，簡(jiǎn)化工藝，縮短生產(chǎn)周期；研制適合我國(guó)的壓蠟設(shè)備，制殼機(jī)械手，燃油型殼焙燒爐；型殼粘結(jié)劑，增加可鑄合金種類(lèi)、擴(kuò)大工藝適用面。這一系列在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)可實(shí)現(xiàn)的鑄造改性技術(shù)將是我國(guó)鑄造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)之一。

3.我國(guó)(失蠟)鑄造技術(shù)的研究現(xiàn)狀

密鑄造”。熔模鑄造技術(shù)適用于機(jī)車(chē)車(chē)輛、機(jī)械、汽車(chē)、船舶等行業(yè)的鑄件的生產(chǎn)。

鑄造工藝特點(diǎn)：

1)尺寸，光潔度好

尺寸精度較好可達(dá)到名義尺寸的5%，粗糙度水平為Ra0.8-3.2μm，從而減輕了后續(xù)機(jī)械加工的工作負(fù)擔(dān)。在近凈形甚至凈形情況下，機(jī)械加工幾乎全部被取消。

2)鑄件的機(jī)械性能優(yōu)越，成型成本低

由于該工藝本身的優(yōu)越性和穩(wěn)定性，鑄件的機(jī)械性能可以保持在較上。失蠟鑄造特別適合于結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的情況。合理設(shè)計(jì)的單一鑄件有時(shí)可以代替多個(gè)零件的裝備，其中可以包括普通鑄造、機(jī)械加工、沖壓、鍛造、注塑、板金等。同時(shí)鑒于該工藝的靈活性，成型顯得容易，零部件的重量可以明顯減輕，從而降低加工成本。此外，還非常有利于節(jié)約和環(huán)保。

3)廣泛的材質(zhì)適應(yīng)性

硅溶膠失蠟鑄造適合于大部分鑄造合金，包括各種鑄鐵、碳素鋼、低合金鋼、工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、鎳合金、鉆合金、欽合金、青銅、黃銅、鋁合金等。并且其總體加工效果比較穩(wěn)定，尤其適合難于鍛造、焊接、機(jī)械加工的材料。

4)優(yōu)良的生產(chǎn)柔性

對(duì)于大批量、小批量、甚至單件生產(chǎn)均非常適合，有時(shí)甚至沒(méi)有生產(chǎn)成本的區(qū)別。無(wú)需非常復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，模具加工方案也靈活多樣。此外，我國(guó)的鑄造類(lèi)企業(yè)和其他的研究單位還研究出了一些新的熔模鑄造工藝及技術(shù)。如：多孔道鑄造工藝設(shè)備模具及鑄造用易熔合金模具技術(shù)等。

其中多孔道鑄造工藝設(shè)備模具是用于在超塑性和蠕變狀態(tài)下大規(guī)格薄壁零部件的鑄造的工藝技術(shù)設(shè)備。它特別適用于航空流體動(dòng)力復(fù)雜結(jié)構(gòu)荷載部件的小批量生產(chǎn)制作。該工藝技術(shù)設(shè)備廣泛應(yīng)用于航空制造、船舶制造、無(wú)線電工業(yè)和其它機(jī)械制造工業(yè)。該工藝技術(shù)設(shè)備的技術(shù)特性是設(shè)備具有通用性、模具幾何形狀可以變化、成型質(zhì)量較高。

4.鑄造技術(shù)的新進(jìn)展

4.1RPM技術(shù)在鑄造中的應(yīng)用

鑄造是所有鑄造方法中較的一種，精度一般優(yōu)于0.5%，且可重復(fù)性好，鑄件只需少量的機(jī)加工就可以投人使用。由于鑄模是一次性使用，使得制造內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件成為了可能，能生產(chǎn)鍛造或機(jī)加工不能生產(chǎn)的零件。盡管鑄造有著很多的優(yōu)越性，但其生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜且冗長(zhǎng)。壓制蠟?zāi)５匿X模制作，視其復(fù)雜程度和尺寸大小，一般要花幾周到幾個(gè)月時(shí)間。鋁模后，還要幾周時(shí)間才能鑄件。這幾周主要是用于制作型殼。除了耗時(shí)外，鑄造還很費(fèi)工，50%-80%的費(fèi)用都出自于人工。此外，小批量生產(chǎn)中的模具費(fèi)用分?jǐn)傊率箚蝺r(jià)昂貴。

成型和鑄造是互補(bǔ)的，這兩種方法都適用于復(fù)雜形狀零件的制造。如果沒(méi)有自動(dòng)成型，鑄模的生產(chǎn)就是鑄造的瓶頸過(guò)程；然而沒(méi)有鑄造，自動(dòng)成型的應(yīng)用也會(huì)存在很大的局限性。成型技術(shù)在鑄造中的應(yīng)用，可以分為三種：一是消失成型件(模)過(guò)程，用于小批量件生產(chǎn)；二是直接型殼法，用于小量生產(chǎn)；三是決速蠟?zāi)Ｄ＞咧圃欤糜诖笈可a(chǎn)。

4.2CAE在鑄造中的應(yīng)用

鑄造的較大優(yōu)點(diǎn)是表面光潔，尺寸，而缺點(diǎn)是工藝過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，影響鑄件質(zhì)量的因素多，生產(chǎn)中對(duì)材料和工藝要求很?chē)?yán)。在生產(chǎn)過(guò)程中，模具設(shè)計(jì)和制造占很長(zhǎng)的周期。一個(gè)復(fù)雜薄壁件模具的設(shè)計(jì)和制造可能需一年或更長(zhǎng)的時(shí)間。隨著世界工業(yè)的進(jìn)步和人們生活水平的提高，產(chǎn)品的周期越來(lái)越短，設(shè)計(jì)要求響應(yīng)時(shí)間短。特別是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需做些修改時(shí)，前期的模具制造費(fèi)用和制造工期都白白地浪費(fèi)了。因而模具設(shè)計(jì)和制造成為新產(chǎn)品的瓶頸。計(jì)算機(jī)輔助工程的發(fā)展，使得傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與的融合成為可能。

隨著成型(RP)技術(shù)，特別是激光選區(qū)燒結(jié)工藝(SLS)的發(fā)展，三維模型可以通過(guò)RP設(shè)備，轉(zhuǎn)變成鑄造所需的原型，打破了模具設(shè)計(jì)的瓶頸。另外在傳統(tǒng)鑄造中，一個(gè)新的鑄件，工藝定型需通過(guò)多次試驗(yàn)，反復(fù)摸索，較后根據(jù)多種試驗(yàn)方案的澆鑄結(jié)果，選擇出能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的鑄造工藝方案。多次的試鑄要花費(fèi)很多的人力、物力和財(cái)力。采用凝固過(guò)程數(shù)值模擬，可以指導(dǎo)澆注工藝參數(shù)優(yōu)化，預(yù)測(cè)缺陷數(shù)量及位置，地提高鑄件成品率。

鑄造技術(shù)就是將計(jì)算機(jī)輔助工程應(yīng)用到鑄造過(guò)程中，并結(jié)合其他的鑄造技術(shù)，以、低成本、短周期來(lái)完成復(fù)雜產(chǎn)品的和試制。目前，利用CAE精鑄技術(shù)，已完成多種航天、航空、兵器等關(guān)鍵部件的試制，取得滿(mǎn)意的效果。