铸件技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

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／h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ISO 9000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，改善性能。0Crl6Ni5Mo、Crl3Ni5Mo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。 

高强度、高弹性模量灰铸铁用于机床铸件，高强度薄壁灰铸铁件铸造技术的应用，使最薄壁厚达4—16mm的缸体、缸盖铸件本体断面硬度差小于HB30，组织均匀致密。灰铸铁表面激光强化技术用于生产。人工智能技术在灰铸铁性能预测中应用。蠕墨铸铁已在汽车排气管和大马力柴油机缸盖上应用，汽车排气管使用寿命提高4—5倍。钒钛耐磨铸铁在机床导轨、缸套和活塞环上应用，寿命提高1～2倍。高、中、低铬耐磨铸铁在磨球、衬板、杂质泵、双金属复合轧辊上使用，寿命提高。应用过滤技术于缸体、缸盖等调高强度薄壁铸件流水线生产中，减少了夹渣、气孔缺陷，改善了铸件内在质量。 

国产水平连铸生产线投入市场，可生产直径30～250mm圆形及相应尺寸的方形、矩形或异形截面的灰铸铁及球墨铸铁型材。与砂型比，性能提高1～2个牌号，铁液利用率提高到95％以上，节能30％，节材30％一50％，毛坯加工合格率达95％以上。

铸铁管行业引进10套直径1000 mm以下的中型球墨铸铁管离心铸造成套设备。

金属基复合材料研究有进步，短纤维、外加颗粒增强、原位颗粒增强研究都有成果，但较少实现工业应用。

某些重点行业的骨干铸造厂采用了直读光谱仪和热分析仪，炉前有效控制了金属液成分，采用超声波等检测方法控制铸件质量。

环保执法力度日渐加强，迫使铸造业开始重视环保技术。沈阳铸造研究所等开发了大排距双层送风冲天炉和冲天炉除湿送风技术；我国初建铸造焦生产基地，形成批量规模。铸造尘毒治理、污水净化、废渣利用等取得系列成果，并开发出多种铸造环保设备(如震动落砂机除尘罩、移动式吸尘器、烟尘净化装置、污水净化循环回用系统，铸造旧砂干湿法再生技术及设备、铸造废砂炉渣废塑料制作复合材料技术和设备等)。

商品化CAE软件已上市。一些大中型铸造企业开始在熔炼方面用计算机技术，控制金属液成分、温度及生产率等。成都科技大学研制成砂处理在线控制系统，清华大学等开发了计算机辅助砂型控制系统软件，华中科技大学成功开发商品化铸造CAE软件。

铸造业互联网发展快速，部分铸造企业网上电子商务活动活跃，如一些铸造模具厂实现了异地设计和远程制造。

铸造专家系统研究虽然起步晚，但进步快。先后推出了型砂质量管理专家系统、铸造缺陷分析专家系统、自硬砂质量分析专家系统、压铸工艺参数设计及缺陷诊断专家系统等。机械手、机器人在落砂、铸件清理、压铸及熔模铸造生产中开始应用。

第二节 产品工艺特点或流程

消失模铸造LFC工艺流程图

熔模铸造工艺流程框图

	工艺设计
	压型设计
	压型制造
		模料制备
	制熔模及浇注系统
	熔模组合	模料
		回用
	模组脱脂
		涂（浆）料制备
重复	上涂（浆）料及撒砂
数次		硬化剂制备
	型壳干燥、硬化
	熔失熔模（脱蜡）
	型壳焙烧
		合金熔化
	浇注
脱去清	检焊热	喷二入
浇	处	砂次
冒		精检
壳口理	验补理	整验库
		浇冒口及废品回用

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

面对全球，信息、技术飞速发展，机械制造业尤其是装备制造业的现代化水平高速提升，中国钢铁铸造业当清醒认识自己的历史重任和与发达国家的现实差距，大胆利用现代科学技术及管理的最新成果，认清“只有实现高新技术化才能跟上时代步伐”的道理，把握现代铸造技术的发展趋势，采用先进适用技术，实施可持续发展战略，立足现实又高瞻远瞩，以振兴和发展中国铸造业的累累硕果来奠定中国现代工业文明进程的坚实基础。

1、以机床工业、能源工业、石化工业及海洋工程为主要目标，以重、高、大、难为特点，开展重大技术装备、钢铁铸件技术的基础理论研究。发展数值模拟、物理模拟及专家系统，使铸铁技术由“经验”走向“定量”。

2、以汽车工业、航空航天及核能工业为主要目标，以强韧化、轻量化、精密化和高效化为特点，开展铸铁新材料。新工艺的研究。

3、为提高产品质量和生产率，增强我国工业产品在国际市场上的竞争能力，开展钢铁铸件过程自动化、柔性生产单元和系统及集成制造技术的研究。

4、激励开展有潜在应用前景的铸铁技术应用基础理论的研究。

5、大力发展提供铸铁工艺材料及辅料的专业化、现代化的企业。

6、发展绿色集约化钢铁铸件，加大治理钢铁铸件过程对环境污染的力度，加强对钢铁铸件材料的再生和回用。