铸造技术与铸造流程

2020-01-09丁堃

湖北农机化 2020年21期

丁堃

(中国工程物理研究院材料研究所，四川绵阳 621907)

1 铸造技术与铸造流程概述

铸造技术与我国发展经济和整体环境息息相关,仅次于中国铸造产业持续发展,增长率在整体环境影响下放慢了。目前冶炼厂和产业结构升级正处于一个关键时期。铸造技术从传统的几项技术逐渐发展成为成熟的技术体系，正在朝着不断完善的方向发展。铸造技术的发展受到国家的战略、铸造的产业发展以及环境保护现状等众多因素的影响。根据相关数据统计，虽然我国铸造厂有很多，已经达到26000多家，但产量在世界铸件产量前十的国家中还是排倒数第一。根据海关对铸件进出口的统计，随着我国铸造科技的不断发展以及我国铸造设备质量的不断提高，国内外铸造技术差距越来越小，许多国内的铸造企业和国内的铸造行业不断发展和成熟，铸造技术不断创新，出现了很多新型的铸造技术，能够实现精密仪器的铸造，满足各种铸造要求，有利于实现国防和军队现代化建设。大型的耐热耐腐铸造技术满足了我国新型发电设备的需求。在铸造材料方面，铸造技术的成熟可以选择更多的材料，能够实现大部分铸造材料的利用，铸造工艺也不再受到铸造材料特性的限制，相比传统的铸造技术在铸件时出现严重问题的概率较大，而国外使用的环保型粘结剂不仅稳定而且成本较低。国外使用的自硬砂也要比国内铸件使用的黏土砂强，不仅表面质量较好，作业环境也较好。在造型材料方面国外已经开始使用环保型的铸型材料，而国内才刚开始探索试验等等。尽管我国这么多年铸造技术方面有了很大的进步，但与国外发达国家相比还是存在差距。铸造技术与铸造流程属于铸造行业的核心，下面具体阐述不同种类材料的铸造技术和铸造流程。

2 铸造黑色金属及成形铸铁的技术与流程

黑色金属和铸铁的铸造技术与工艺水平目前较为落后，相关的技术并没有实现发展和成熟，目前来讲黑色金属的铸造工艺主要包含以下几个不足。超大断面的技术不过关，百吨级的贮运容器不能自主制造。高档数控机床精度的不稳定，这些问题仍未解决，导致还是需要进口。铸钢方面，国内海工装备的铸造防腐蚀体系不完整，铸造基础数据的匮乏，大型的合金铸造在工作中可靠性仍需攻关。还有的个别铸造产品被国外垄断，所有铸造技术的发展有待进一步研发和推广应用，提高铸件的使用寿命，减少合金元素用量也是应该努力的方向。

3 铸造有色合金及金属基复合材料铸造高温合金的技术与流程

第三代超合金单晶在发达国家使用，合成率超过80%，而单晶的生产能力不足60%。目前我国已经具备了小批量合金的能力，铸造镁合金的工艺和技术的发展现状较为客观，虽然说在材料的性能方面可以达到国际先进水平，但铸造技术的耐热铸件和成形工艺远落后于发达国家，到目前国际上只有美国和前苏联可以铸造镁锂系合金牌号，国内对相关研究非常缺乏。而对于我国铸造的钛合金方面已经优于世界同类合金，取得了重大突破。还有铸造合金相关方面的许多内容，国内的铸造技术和流程还是与其他发达国家有一定的差距，既使可以铸造出同样的成形工艺也要比发达国家花费的成本要大很多，所以要尽快发展铸造工艺和技术，加快铸造工艺和技术的创新已经成为各个国家发展的重要目标和任务。

4 特种铸造成形方法熔模铸造的技术与流程

国外大部分国家铸造行业的产值已经达到70%，而我国高附加值熔模铸造铸件产值占比还不到30%，而对于大部分的铸造工艺不够成熟的国家，尤其是熔模铸造的技术不够完善的国家，高性能的凝固设备还是需要大量进口。在高压铸造技术方面，我国的技术不够成熟，对于相关的高压铸造产品需要进口解决产品的需求，所以我国对这方面的技术也处于研究探索阶段，对于这方面国外已经开始研究智能铸造技术，而国内还在起步阶段，尚未进行相关技术研究。对于反重力方面，我国高效率铸造工艺也落后于发达国家。国内对复杂铜合金的铸造技术和装备缺乏，调压铸造和真空吸铸技术也未达到国际上的标准。还有新型的半固态浆料及流变成形的技术基本被欧美和日本垄断，我国的该项技术还尚不成熟，还需要后续的开发和研究，对半固态铸造缺陷控制的技术研究非常少。

5 数字化和智能化铸造技术

随着铸造行业的不断发展，出现了许多新兴的铸造产品，铸造技术不断创新，我国的互联网发展迅速，已经逐渐渗透到了各个行业，金属铸造行业同样也不例外，互联网技术的发展和应用有利于实现铸造过程的精确性和智能化。然而,许多数字模拟、生铁铸造工艺、轻金属制造技术也集中在大尺度的耦合、多维和数值模拟的微观结构的研究和应用中,机械性能的寿命预测和金属铸造工艺投产必须加强。我国虽然在铸造材料的参数预测和过程的控制中已经实现了创新发展，但距离国际发展水平还有一定的差距，铸造材料的研发并没有形成稳定的体系，原材料的供应也并不能完全满足铸造技术和铸造流程的需要，还并未完全打通完整的铸造流程。

6 普通砂型铸造装备与检测技术熔炼装备的铸造技术与流程

普通砂型铸造装备是铸造流程中不可缺少的一环，目前国外在此项装备上的技术已经实现了装备的大容量和环保性共存的目标，但是国内的装备尚存在污染严重，资源消耗大等缺点，并且铸造流程的自动化水平不高，大多依赖传统的人工操作。在制芯铸造技术方向，国内的混砂操作无法实现均匀性，铸造流程的控制水平较低，制造的精度较差。国产水平分型脱箱造型装备的应用基础研究缺乏，缺乏装备的自主创造能力，大部分依赖于进口，存在设备重复引进造成的浪费问题。设备和技术领域的砂铸造,能够有效地改善我国在铸造领域存在的弊端和短板，设备的改善可以提高铸造产品的质量和水平，同时能够保证铸造技术更好地发挥作用。同时，铸造过程产生的废弃砂难以实现综合利用，并且处理污染物的难度较大，使得铸造流程的成本加大，难以实现可持续发展。