綠色鑄造模式的實踐與探究

劉文超 許宗凱 王新之

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1 綠色鑄造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

最近幾年，在經(jīng)濟全球化的發(fā)展視角下，鑄造行業(yè)發(fā)展為我國工業(yè)的主要組成分支，同時貫穿到國民建設(shè)的每個部門中，即使我國作為鑄造大國，然而和鑄造強國仍存在著一定的距離，與發(fā)達國家現(xiàn)有的鑄造行業(yè)相比，我國的鑄造行業(yè)發(fā)展存在滯后性，影響著經(jīng)濟整體水平的提升，主要體現(xiàn)在幾點。其一，集群優(yōu)勢不夠鮮明。我國諸多地區(qū)現(xiàn)在沒有建立鑄造產(chǎn)業(yè)集團，僅僅停留在鑄造企業(yè)的匯集階段。“扎堆”水平較低，并且沒有產(chǎn)生產(chǎn)業(yè)集群的效果。而我國的鑄造廠諸多，大多數(shù)的企業(yè)現(xiàn)有規(guī)模比較小，甚至一些企業(yè)的生產(chǎn)方式依舊是小作坊。同時匯集區(qū)域的企業(yè)缺少完善的信用機制，產(chǎn)品知識產(chǎn)權(quán)的維護意識不強。鑄造企業(yè)之間存在產(chǎn)業(yè)鏈不完整以及產(chǎn)業(yè)匯集優(yōu)勢得不到長相等問題。其二，環(huán)保角度。鑄造行業(yè)在實際生產(chǎn)過程中涉及諸多的工序，產(chǎn)生的廢水以及噪聲等都會污染到自然環(huán)境，但是我國的鑄造企業(yè)規(guī)模較小，且呈現(xiàn)分散的趨勢，在很大程度上增加環(huán)境破壞的可能性。首先是鑄造企業(yè)的管理者缺少環(huán)境保護的觀念，沒有按照相關(guān)標準執(zhí)行法律。最后，鑄造行業(yè)的環(huán)境污染問題較為嚴重，行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠均衡，相應(yīng)的機械設(shè)備建設(shè)有些滯后。其三，自主創(chuàng)新水平低下。與工業(yè)較為發(fā)達的先進國家相比，針對我國現(xiàn)有的鑄造行業(yè)科學技術(shù)水平比較低下，首先是關(guān)鍵技術(shù)無法達到自給自足的狀態(tài)，創(chuàng)新能力不佳。其次是科學研究的角度上，鑄造行業(yè)的實力不夠強，激勵機制尚未建設(shè)，鑄造技術(shù)專業(yè)人才匱乏。最后是鑄造研究的資金投入不足，彰顯在鑄造行業(yè)機制上存在的弊端，影響我國現(xiàn)有鑄造行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展[1]。

2 綠色鑄造模式概述

綠色鑄造模式就是在現(xiàn)代社會背景下出現(xiàn)的一種迎合綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展追求的生產(chǎn)模式，綠色鑄造模式能夠保障成本與質(zhì)量，以此為基礎(chǔ)盡可能減少污染排放量。此外，該模式相較于傳統(tǒng)模式在能耗方面有著比較突出的優(yōu)勢，能源消耗相對較少，無需考慮人工要求，是實現(xiàn)人與自然的關(guān)鍵性技術(shù)，應(yīng)以此為基礎(chǔ)打造可持續(xù)發(fā)展模式。從當代社會背景不難看出，鑄造業(yè)面臨著技術(shù)跟不上、人才短缺、市場競爭激烈、資源緊缺、污染嚴重等問題，這些問題的處理需要有針對性思路。人類需要保護自然，尊重自然，這樣人類才能夠獲得更好的發(fā)展。

3 綠色鑄造技術(shù)的發(fā)展

3.1 連續(xù)鑄造技術(shù)

連鑄過程中，由于結(jié)晶器的振動和使用保護渣，

鑄坯表面易于產(chǎn)生振動波紋等缺陷。因此，近年來發(fā)展的連鑄工藝，鑄坯表面的質(zhì)量成為必須解決的課題。而通過凝固鑄錠不與型壁發(fā)生接觸或者直接用外力直接取代結(jié)晶器的方法，使凝固殼表面與結(jié)晶器內(nèi)壁（襯）不粘連而避免了發(fā)生拉裂等現(xiàn)象，使得鑄坯表面的質(zhì)量得到了大幅度的改善。電磁連續(xù)鑄造法分為軟接觸電磁連續(xù)鑄造法和直流電磁鑄造法，是一種利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)的無模型連續(xù)鑄造技術(shù)。最早是于20世紀60年代，由前蘇聯(lián)Getseleev等人提出的。與傳統(tǒng)的DC法相比，其鑄模由一個電磁線圈取代。該軟接觸電磁連鑄法工藝是將高頻電流通及設(shè)置在液態(tài)金屬表面外側(cè)的線圈，產(chǎn)生高頻磁場，以此在液態(tài)金屬表面產(chǎn)生電磁力，保持金屬形狀進行鑄造。在鑄造過程中，電磁壓力可以降低接觸壓力，有效減輕金屬熔體外壁和結(jié)晶器之間的摩擦作用并可以大幅度提高結(jié)晶器的壽命，與型壁發(fā)生接觸的鑄造方法相比可以消除普通連續(xù)鑄造鑄錠表面的偏析瘤及夾雜等缺陷[2]。

3.2 3D打印技術(shù)分析

3D打印技術(shù)離不開智能數(shù)字化軟件，利用計算機生成的數(shù)字化三維模型是3D3D打印的核心，正因如此，三維模型的設(shè)計和制作，成為設(shè)計師工作價值的體現(xiàn)，設(shè)計師運用設(shè)計建模軟件，通過造型、材質(zhì)、色彩、佩戴方式等首飾設(shè)計語言，以數(shù)據(jù)形式對二維或三維圖形圖像進行轉(zhuǎn)化、存儲、交換處理，結(jié)合3D打印將計算機虛擬模型進行加工制作，后期還提供立體觀看和渲染模式。相比較在圖紙上創(chuàng)作首飾效果圖，計算機建模具有制作復雜模型的巨大優(yōu)勢，數(shù)據(jù)模型可以通過計算機進行重復修改，擁有數(shù)據(jù)共享、直觀可視的極大便利，給創(chuàng)作帶來無限的可能和獨一無二的效果。

相比之下，許多傳統(tǒng)的制造工藝，則被稱為“減材制造”，需要切掉多余的材料來制造所需的零件。與通過切割材料創(chuàng)建零件的傳統(tǒng)或減法制造工藝（例如鉆孔）不同，增材制造使用逐層工藝構(gòu)建零件。增材制造已被用作設(shè)計和原型制作工具，但增材制造的重點現(xiàn)在轉(zhuǎn)移到功能部件的直接生產(chǎn)——實現(xiàn)一個或多個功能的部件。

4 結(jié)語

雖然綠色鑄造本身優(yōu)點突出，但也必須意識到：如今的綠色鑄造模式仍舊停留在發(fā)展時期，需要考慮很多的發(fā)展要素。為改善當前現(xiàn)狀，需要社會各界的共同努力，除了鑄造企業(yè)以外，國家、政府、科研人員的支持和幫助都能對鑄造技術(shù)、鑄造行業(yè)的發(fā)展提供幫助。只有在不斷尋找、不斷探索才能夠總結(jié)出眾經(jīng)驗，獲得更好的成長，引領(lǐng)風潮，推動綠色生產(chǎn)[3]。