鑄造技術與鑄造流程

丁 堃

(中國工程物理研究院材料研究所，四川 綿陽 621907)

1 鑄造技術與鑄造流程概述

鑄造技術與我國發展經濟和整體環境息息相關,僅次于中國鑄造產業持續發展,增長率在整體環境影響下放慢了。目前冶煉廠和產業結構升級正處于一個關鍵時期。鑄造技術從傳統的幾項技術逐漸發展成為成熟的技術體系，正在朝著不斷完善的方向發展。鑄造技術的發展受到國家的戰略、鑄造的產業發展以及環境保護現狀等眾多因素的影響。根據相關數據統計，雖然我國鑄造廠有很多，已經達到26000多家，但產量在世界鑄件產量前十的國家中還是排倒數第一。根據海關對鑄件進出口的統計，隨著我國鑄造科技的不斷發展以及我國鑄造設備質量的不斷提高，國內外鑄造技術差距越來越小，許多國內的鑄造企業和國內的鑄造行業不斷發展和成熟，鑄造技術不斷創新，出現了很多新型的鑄造技術，能夠實現精密儀器的鑄造，滿足各種鑄造要求，有利于實現國防和軍隊現代化建設。大型的耐熱耐腐鑄造技術滿足了我國新型發電設備的需求。在鑄造材料方面，鑄造技術的成熟可以選擇更多的材料，能夠實現大部分鑄造材料的利用，鑄造工藝也不再受到鑄造材料特性的限制，相比傳統的鑄造技術在鑄件時出現嚴重問題的概率較大，而國外使用的環保型粘結劑不僅穩定而且成本較低。國外使用的自硬砂也要比國內鑄件使用的黏土砂強，不僅表面質量較好，作業環境也較好。在造型材料方面國外已經開始使用環保型的鑄型材料，而國內才剛開始探索試驗等等。盡管我國這么多年鑄造技術方面有了很大的進步，但與國外發達國家相比還是存在差距。鑄造技術與鑄造流程屬于鑄造行業的核心，下面具體闡述不同種類材料的鑄造技術和鑄造流程。

2 鑄造黑色金屬及成形鑄鐵的技術與流程

黑色金屬和鑄鐵的鑄造技術與工藝水平目前較為落后，相關的技術并沒有實現發展和成熟，目前來講黑色金屬的鑄造工藝主要包含以下幾個不足。超大斷面的技術不過關，百噸級的貯運容器不能自主制造。高檔數控機床精度的不穩定，這些問題仍未解決，導致還是需要進口。鑄鋼方面，國內海工裝備的鑄造防腐蝕體系不完整，鑄造基礎數據的匱乏，大型的合金鑄造在工作中可靠性仍需攻關。還有的個別鑄造產品被國外壟斷，所有鑄造技術的發展有待進一步研發和推廣應用，提高鑄件的使用壽命，減少合金元素用量也是應該努力的方向。

3 鑄造有色合金及金屬基復合材料鑄造高溫合金的技術與流程

第三代超合金單晶在發達國家使用，合成率超過80%，而單晶的生產能力不足60%。目前我國已經具備了小批量合金的能力，鑄造鎂合金的工藝和技術的發展現狀較為客觀，雖然說在材料的性能方面可以達到國際先進水平，但鑄造技術的耐熱鑄件和成形工藝遠落后于發達國家，到目前國際上只有美國和前蘇聯可以鑄造鎂鋰系合金牌號，國內對相關研究非常缺乏。而對于我國鑄造的鈦合金方面已經優于世界同類合金，取得了重大突破。還有鑄造合金相關方面的許多內容，國內的鑄造技術和流程還是與其他發達國家有一定的差距，既使可以鑄造出同樣的成形工藝也要比發達國家花費的成本要大很多，所以要盡快發展鑄造工藝和技術，加快鑄造工藝和技術的創新已經成為各個國家發展的重要目標和任務。

4 特種鑄造成形方法熔模鑄造的技術與流程

國外大部分國家鑄造行業的產值已經達到70%，而我國高附加值熔模鑄造鑄件產值占比還不到30%，而對于大部分的鑄造工藝不夠成熟的國家，尤其是熔模鑄造的技術不夠完善的國家，高性能的凝固設備還是需要大量進口。在高壓鑄造技術方面，我國的技術不夠成熟，對于相關的高壓鑄造產品需要進口解決產品的需求，所以我國對這方面的技術也處于研究探索階段，對于這方面國外已經開始研究智能鑄造技術，而國內還在起步階段，尚未進行相關技術研究。對于反重力方面，我國高效率鑄造工藝也落后于發達國家。國內對復雜銅合金的鑄造技術和裝備缺乏，調壓鑄造和真空吸鑄技術也未達到國際上的標準。還有新型的半固態漿料及流變成形的技術基本被歐美和日本壟斷，我國的該項技術還尚不成熟，還需要后續的開發和研究，對半固態鑄造缺陷控制的技術研究非常少。

5 數字化和智能化鑄造技術

隨著鑄造行業的不斷發展，出現了許多新興的鑄造產品，鑄造技術不斷創新，我國的互聯網發展迅速，已經逐漸滲透到了各個行業，金屬鑄造行業同樣也不例外，互聯網技術的發展和應用有利于實現鑄造過程的精確性和智能化。然而,許多數字模擬、生鐵鑄造工藝、輕金屬制造技術也集中在大尺度的耦合、多維和數值模擬的微觀結構的研究和應用中,機械性能的壽命預測和金屬鑄造工藝投產必須加強。我國雖然在鑄造材料的參數預測和過程的控制中已經實現了創新發展，但距離國際發展水平還有一定的差距，鑄造材料的研發并沒有形成穩定的體系，原材料的供應也并不能完全滿足鑄造技術和鑄造流程的需要，還并未完全打通完整的鑄造流程。

6 普通砂型鑄造裝備與檢測技術熔煉裝備的鑄造技術與流程

普通砂型鑄造裝備是鑄造流程中不可缺少的一環，目前國外在此項裝備上的技術已經實現了裝備的大容量和環保性共存的目標，但是國內的裝備尚存在污染嚴重，資源消耗大等缺點，并且鑄造流程的自動化水平不高，大多依賴傳統的人工操作。在制芯鑄造技術方向，國內的混砂操作無法實現均勻性，鑄造流程的控制水平較低，制造的精度較差。國產水平分型脫箱造型裝備的應用基礎研究缺乏，缺乏裝備的自主創造能力，大部分依賴于進口，存在設備重復引進造成的浪費問題。設備和技術領域的砂鑄造,能夠有效地改善我國在鑄造領域存在的弊端和短板，設備的改善可以提高鑄造產品的質量和水平，同時能夠保證鑄造技術更好地發揮作用。同時，鑄造過程產生的廢棄砂難以實現綜合利用，并且處理污染物的難度較大，使得鑄造流程的成本加大，難以實現可持續發展。

7 結語

綜上所述，鑄造行業的鑄造技術和流程復雜，需要高質量的鑄造材料和鑄造設備，同時更要注重技術創新，加強與互聯網技術的融合，實現鑄造流程的智能化和自動化，縮小與發達國家在鑄造技術方面的差距，實現鑄造行業的快速健康發展。