我国铸造技术发展趋势

我国铸造技术发展趋势

1. 铸造合金材料 
         以强韧化、轻量化、精密化、高效化为目标，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）、铸铁件表面或局部强化技术（如表面激光强化技术等）。 
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），提高材质性能、利用率、降低成本、缩短生产周期。 
开发优质铝合金材料，特别是铝基复合材料。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，提高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；开发金属基复合材料后续加工技术；开发降低生产成本、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、降低铸件成本。 
         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、组织与性能的最佳匹配。

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、生产环境、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；将湿型砂粘结剂发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，提高聚丙烯酸钠-粉状固化剂- CO2法树脂的强度、改善吸湿性、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；开发高反应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、提高砂芯质量。 
         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，以降低生产成本、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，以满足生产薄壁高强度铝合金缸体、缸盖的需要。提高覆膜砂的强韧性，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。 
         建立与近无余量精确成形技术相适应新的涂料系列——大力开发有机和无机系列非占位涂料，用于精确成形铸造生产。对单件小批量生产精密铸件用的金属型、热芯盒及模具等开发自硬转移涂料，对精密砂芯开发微波硬化的转移涂料，为提高汽车缸体缸盖重要铸件内腔尺寸精度和表面质量，解决铸钢件壳型铸造中粘砂、表面粗糙等问题，推广非占位涂料或高渗透、薄层涂料技术与覆模砂技术的结合应用。 
         大力开发满足树脂砂机械化流水线生产优质钢铁铸件用的流涂、浸涂涂料和设备，开发能控制冷却速度、提高轻合金质量、减少脱模（芯）阻力、提高生产效率的金属型系列涂料，开发能阻隔树脂砂型（芯）中有害气体侵入铸件抑制气孔裂纹等缺陷的烧结屏蔽型涂料（如防渗碳、渗硫涂料），开发适应于粘土型砂的湿型喷涂涂料。 
         加强涂料性能及其胶体化学、流变学的基础研究，开展涂层微波、远红外等干燥硬化工艺的研究，开发并制定涂料用原材料及性能的检测方法（包括测试仪器）和标准，建立其信息数据库。 
         在铸造生铁质量改善和采用脱硫技术的前提下，改进球化剂配方，降低镁、稀土含量、提高球化效果；开发特种合金用球化剂及特种工艺用球化剂。 
         增加孕育剂品种，开发针对性强的孕育剂，提高孕育剂粒度均匀性。 
         开发新型脱硫剂（如CaO复合脱硫剂）。 
         发展立足国内资源的Sr 盐或Al-Sr变质剂及晶粒细化剂，加强Sr变质与精炼工艺的综合研究。 
         开发适应RID、FI技术的精炼剂和精炼-变质一体化铝合金熔剂。 
         推动计算机专家系统在型砂等造型材料质量管理中的应用。

3. 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。

4. 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、见效快的捷径。 
         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。 
开发精确成形技术和近精确成形技术，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。

5. 特种铸造 
         开发熔模铸造模具、模料新技术，用硅溶胶或硅酸乙酯做粘结剂造型；采用精密、大型、薄壁熔模铸件成形技术；采用快速成形技术替代传统蜡模成形技术，简化工艺，缩短生产周期；研制适合我国的压蜡设备、制壳机械手、燃油型壳焙烧炉；开发优质型壳粘结剂，增加可铸合金种类、扩大工艺适用面。 
         深入研究压铸充型、凝固规律，开发新型压铸设备及控制系统，改善液面加压系统性能以满足工艺要求；开展半固态合金压铸及新型压铸涂料研究；开发新压铸技术及金属基复合材料、镁合金、高铝锌基合金等压铸新合金材料；采用快速原型制造技术制作压铸模。开发能与工艺密切结合可满足各种工艺参数要求的低压铸造设备；推行低压铸造模具CAD、合金液填充和凝固过程模拟，使模具满足充填铸型时平稳流动、顺序凝固、及时、充分补缩的要求；开发高度自动化的低压铸造机和高可靠性零部件；开发复杂、薄壁、致密压铸件生产技术，推动低压铸造向差压铸造的发展。 
         提高熔炼质量、增加预处理、开发性能更优良的模具钢，如优质高寿命的热作模具，深入研究开发铸造模具RPM技术和CAE技术，推动并行环境下CAD/CAE/CAM/RPM集成技术和DNM技术的发展。 
改进挤压铸造技术，扩大应用范围。
         加强与塑料、化工行业的协作，开发模样新材料，如研制低密度、尺寸稳定的高发泡率EPS珠粒，创建先进、实用的模具CAD/CAM系统及快速制造技术；开发高效震实台，搞清干砂紧实特性；开发EPC工艺与其他铸造工艺复合的新技术；研究由EPC工艺引发的环境问题及对策，如EPC车间废气有效净化装置和方法；研究铝铸件疏松渗漏、铸钢件增碳增氢、铸铁件出现皱皮等缺陷的机理和消除办法；开发高效高精度制模机、粘合机并实现其国产化系列化；扩大非占位涂料的应用，发展表面合金化涂料、控制凝固涂料、孕育涂料、屏蔽涂料、消失模涂料、离心铸管涂料、激冷涂料等功能涂料。进行涂料性能检测仪的开发；推动涂料的标准化、商品化。 
         发展金属半固态连续铸造技术；推广树脂砂、金属型及覆砂金属型等高精度、近无切削的高效铸造技术；推广无铸型电磁铸造技术；开展喷铸技术的研究和应用。 
充分借鉴冶金界电渣技术的研究成果，着重解决电渣熔铸工艺的技术难点，如电渣熔铸大型异形复杂铸件的结晶器设计、渣料配制及工装技术等。

6. 质量保障 
         改进、完善现有较成熟、实用的各类铸造仪器、设备，努力实现多功能、集成化、自动化、智能化，对铸造生产各环节进行分散在线测控。采用微机和CAD专家系统模块将相关环节的自动化测控仪器设备联机，配以执行机构，实现各环节闭环自动控制。将各环节智能测控系统与工厂管理中心计算机系统相联，组成工厂智能化闭环自控系统，实现生产质量预测与控制。将工厂自控系统通过高速信息通道与行业信息网络、专家系统相联，实现远程“会诊”与控制。 
         研究市场经济条件下，铸件产品质量的概念、含义、指标评价体系及具体量值；研究铸造企业质量体系特点、结构、质量手册编写方法、体系要素支撑标准的构成及建立、贯彻的方法；为适应全球经贸一体化的趋势，加快推行、主动申请质量（ISO9000）、安全、环境(ISO14000)等第三方认证制度，加快采用国际标准的步伐，以取得参与市场竞争的权利。扎实深入到企业（团体）业务实践的细节，策划有效的解决方案，使管理体系真实调整到提高产品（服务）质量、防止浪费，提高效率，满足顾客要求的基准目标上来。配合并适应先进制造技术的发展，抓紧制定先进铸造技术标准，积极采用先进制造技术标准。要以法律、法规、标准为依据，建立质量保证及环境管理体系。

7. 信息化 
         开发既分散又集成、形式多样的适用于铸造生产各方面（如设计、制造、诊断、监督、规划、预测、解释及教学等）需要的计算机专家系统。并在生产使用中不断完善，向多功能、高效率、实用化目标发展，使之与铸造CAD/CAPP/CAE/CAM集成；推进在线专家系统控制的前沿性研究。

         重点开展能涵盖铸造企业所有行为（包括企业市场营销、物料进出、生产组织与协调、行政管理、与外界信息交流等）的集成化铸造信息处理系统研究开发和应用，用现代先进技术迅速改造传统铸造业；开发适应中国国情的铸造行业MRP-Ⅱ（制造资源计划）系统，并进一步向ERP(企业资源计划)发展。

         推行计算机集成制造系统（CIMS），借助计算机网络、数据库集成各环节产生的数据，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、系统工程技术，将铸造生产全过程中有关人、技术、设备与经营管理要素及信息流、物质流有机集成，实现铸造行业整体优化，解决参与竞争所面临的一系列问题，最终实现产品优质、低耗、上市快，从而在市场竞争中立于不败之地。

         研究互联网对铸造产业的影响与对策，建立自己的主页，开发铸造企业网上技术交流、电子商务、铸造异地设计和远程制造技术、分散网络化铸造技术（DNC），尽早驶上“信息高速公路”，利用网络化高新技术的巨大动力推动铸造业的现代化深刻变革