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铸件成形技术的发展特点及趋势

信息来源:南通盟鼎新材料有限公司     日期:2018-09-29     阅读:304次

    随着科学技术的进步,近年来,铸造行业也有了很大的发展。特别是化学工业、机械工业等行业的发展,为铸造业提供了许多新的原材料和新设备仪器,这为发展铸件成形技术奠定了基础。事实上,近年来铸造业研究出了不少新的技术和工艺。中国加入WTO以后,中国成为国际上重要的铸件生产基地,这对铸件质量提出了新的和更高的要求。

未来世界市场需要什麽样的铸造产品?概括起来为六个字:“精确、柔性、快捷”。铸造企业要想在激烈竞争的市场中赢得自己应有的地位,就必须从以上这些方面狠下工夫。

但是,它们都有如下的共同规律:
(1)每种铸件成形方法都是在原有铸件成形方法的基础上,通过改变或突出某工艺因素的作用而形成的。例如压力铸造是在金属型铸造的基础上,通过改变金属液充型方式和凝固因素,使金属液在压力下充填金属型直至凝固而发展起来的。
(2)每一种新的铸造技术的出现和发展是同科学技术的发展密不可分的,是随着相关科学技术成就而发展的。如消失模铸造得以较快的发展是同塑料模材料、涂料问题的解决分不开的;熔模铸造之所以得到不断的发展,是与化学工业提供的粘接剂(如硅酸乙脂)和模料(石蜡、硬脂酸、松香等)质量不断提高分不开的。
(3)每一种新的铸件成形技术都是与工业发展阶段相适应的,新铸件成形技术的出现也促进和推动了其它技术的发展。如虽然1907年由维利耶姆丁首创近代熔模铸造,用于制造金牙,但该方法在工业中一直未能获得应用。只是在第二次世界大战时,用该技术制造蜗轮航空发动机叶片才使该技术获得快速发展。熔模铸造叶片的诞生也进一步推动了涡轮发动机的发展。又如连续铸造法,早在1857年就由转炉炼钢法的发明者贝思麦提出,但是这一方法只是在二十世纪二十年代,当大量需求钢锭时才获得较快的发展。


1996年美国出台的下一代制造计划提出了十项关键基础技术,其中包括先进制造工艺与装备及建模与仿真两项关键技术,如图1所示。

由图1可见,人、技术与管理是未来制造业的三个基本要素。美国在公布1995年政府材料科学与工艺研究及开发计划时强调指出:美国经济繁荣及国家安全很大程度上依赖于先进材料的研究开发与产业化。
为了对付全球竞争,改善材料及相关的制备技术对国家来说是非常重要的。美国联邦政府的材料科学、工艺研究与开发计划的战略目标及美国自然科学基金会均把材料合成制备与加工成形的基本理论和模拟仿真作为优先资助领域。可见,材料制备、成形加工及成形加工过程计算机模拟仿真是当今国际公认的制造科学与材料科学的重要前沿领域。 
目前,世界各国铸件成形技术的研究发展方向:
(1)重大工程中的特大型铸件的关键铸造技术;
(2)精确成形技术,例如铸件的轻量化、强韧化、精密化及工艺的复合化将是精确铸造成形技术发展的主要内容;
(3)用计算机模拟仿真技术来逐步代替传统的经验性研究方法。
例如,美国汽车工业每年要消耗材料2300万吨。美国制订的新一代汽车研究计划要求,汽车工业到2003年油耗降为3L/100km,而每降低汽车重量的10%,就可提高热效率7%及降低污染10%。因此,美国的目标是要求车身、车架减轻重量50%,而动力系统减轻重量10%。美国通用及福特汽车公司均已采用消失模、精确砂型可控压力铸造及压力铸造等新一代精确铸件成形技术来制造高性能薄壁铝合金发动机缸体,如图2 所示。 

航空、航天工业采用的高温合金单晶体定向凝固熔模铸造燃气轮机叶片见图3,是精确铸造与高科技的完美结合总之,面向21世纪的、绿色环境下的铸件成形技术的总目标是高质量、短周期(或短流程)及低成本。
近年来,我国铸造业有了很大的发展,铸件年产量已达1千万吨左右,为机床、汽车、拖拉机、机车、飞机、船舶、动力、冶金、化工和重型机器制造业等提供了各种铸件。
例如,我国已铸出约315吨的大型厚板轧机的铸钢机架,重约260吨的大型铸铁钢锭模,还铸出水轮机转子等形状复杂、尺寸要求严格的铸件。这些成果均标志我国铸造技术水平正在接近国际先进水平。
近年来,许多铸件已进入国际市场,国内铸造技术在不断的发展。例如,大型铸件铸造工艺的计算机辅助设计,消失模铸造技术的推广应用等,反映了我国铸件成形技术的日益提高。我国铸造工业的潜力很大,人力和原材料资源丰富,随着同国外经济技术交往的不断深入,将促进我国铸造业更快地发展。
铸造技术的发展史显示,各种铸件成形方法都是在某一原始铸造工艺的基础上,利用本学科或其它学科的新技术,在适应科学技术或社会发展某些需求的情况下不断发展完善起来的。随着今后社会和科学技术的发展,可以预示,一方面将对铸件成形技术提出新的要求,另一方面也将为铸件成形技术的发展提供新的技术基础和环境。这就要求铸造工作者除了不断发展本行业的技术外,还要关注其它相关行业技术的发展情况,不断将其它科技领域中的先进技术和生产工艺运用于铸造行业,创造新的铸造技术和新的工艺,使铸造行业不断焕发活力。









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