先進制造技術在傳統鑄造企業中的應用

王剛 王興華 代正偉

摘要：在我國科技的發展，各領域的技術水平逐漸提高的今天，先進鑄造技術、重大工程特大型及關鍵零部件的鑄造成形技術、數字化智能化鑄造技術、綠色鑄造技術等方面形成一批世界一流的創新成果，為我國國民經濟重要部門的裝備制造提供強有力的技術支持，使我國從世界鑄造大國發展成為世界鑄造強國。

關鍵詞：先進制造技術;傳統鑄造企業;應用

引言

先進制造技術，是指制造業不斷地吸收機械、電子、信息、材料及現代管理技術的相關最新成果，并將其綜合應用于制造業的全過程，實現優質、高效、低耗、清潔、敏捷生產，取得很好經濟效果的制造技術的總稱。

1輕金屬材料鑄造過程建模與數值模擬技術

鋁合金具有相對較輕的重量、較高的比抗拉強度和比彈性模量，越來越廣泛地應用于汽車工業和航空航天等領域。鎂合金是目前工程應用中密度最小的金屬結構材料，在實現汽車輕量化中應用潛力巨大，受到了越來越多的關注。現代成形制造技術和產品研發中，一個十分重要的發展趨勢是越來越多地運用計算機建模與數值模擬技術，采用模擬技術已成為開發成形加工產品新工藝、實現技術創新的重要方法手段。在工業發達國家，成形制造模擬技術不斷向廣度、深度發展，模擬技術已成為國際公認的材料及制造科學的重要前沿領域。模擬技術用于輕金屬材料鑄造成形領域，可以縮短輕合金鑄件的研發周期并大大降低研發成本。

2造型材料

造型材料方面，國內大多數廠家生產的呋喃樹脂粘結劑存在毒性大、高溫退讓性差、性能不穩定、用于鑄鋼件時熱裂傾向嚴重、用于低碳鋼鑄造時鑄件表面滲碳滲硫等問題，國外已采用環保型生物質呋喃樹脂，具有毒性小、強度大、硬化速度快、成本低的優點。國內自硬砂應用占比小，黏土砂應用占比大，且大量使用毒性較大的煤粉黏土砂，國外主要采用酯硬化堿性酚醛樹脂砂或環保型呋喃樹脂自硬砂，鑄件表面質量好且作業環境好。國內冷芯盒制芯工藝還存在溶劑毒性大和粘模嚴重問題。國產涂料品種單一、污染大、成本高、刷涂工藝落后、涂料混制批量小和自動化程度低，質量不穩定。國內舊砂再生回用率為30%～60%，很多小型鑄造企業舊砂全部排放，國外舊砂的再生回用率可達80%～90%.歐洲一些國家已將低成本環保的無機粘結劑砂成功用于復雜壁薄精確的高端鑄件大批量生產，國內剛開始探索試驗。

3 3D打印技術與傳統鑄造相結合

3D打印機根據三維數模將塑料、金屬粉末或固體無機物粉末等可黏合材料通過不同類型的噴頭，逐層堆積在工作臺上并最終形成目標零件。3D打印技術與傳統的“減材”制造工藝不同，3D打印是通過鑄件添加材料完成工件的成型技術，在制作難度大或無法加工材料時有著明顯的優勢。目前雖然3D打印金屬成型件工藝尚不是很成熟，而且成本相對較高，但在鑄造企業新產品開發中，3D打印砂芯再進行傳統澆鑄的工藝方法，可大幅度節約新產品開發周期，精度較高，并且節約了開模等成本費用，同時能幫助解決一些鑄造中無法解決的疑難問題。

4計算機技術在鑄造企業生產管理中的具體應用

（1）信息處理系統。鑄造企業要想提升自身的發展實力，需要做好對市場信息的篩選工作，構建完善的企業發展模式。鑄造企業信息系統給鑄造企業的生產整個流程提供準確的規劃，提高了鑄造產品質量的同時，也提高了企業的發展效率。（2）鑄造中的工裝制造技術。鑄造企業在生產的過程中涉及到的層面較為廣泛，鑄造產品的最終完成需要前期運用先進的鑄造技術，設計出良好的模型，保證產品的質量能夠達到相應的標準。計算機技術的發展為鑄造企業的生產提供了眾多的設計軟件類型，為快速制造出質量較高的鑄造產品提供保障。在模型制作的開始就需要進行綜合性的考慮，做好對產品設計、加工以及裝配的各項工作的安排，減少產品在生產過程中問題的產生，提高鑄造產品的整體質量。

5鑄造智能技術

（1）全流程虛擬制造技術。傳統鑄件工藝的設計往往需要大量設計經驗的累積，而全流程虛擬制造技術通過知識庫的建立，匯總鑄造工藝設計的相關標準、規范、經驗等理論知識和事實數據，對鑄件工藝的設計有規律方法可循，結合工藝的模擬仿真，模擬鑄件在鑄造過程中的形狀、尺寸、內部組織及缺陷的演變情況。針對模擬仿真的結果對工藝進行優化，已達到減少因工藝設計問題而產生的生產損失的目的。（2）遠程運維技術。遠程運維技術是通過集中運維資源，通過網絡監控生產設備的生產狀況，提前預防、管理、解決遇到的設備維護問題，保障設備的開動率，提高生產效率。一改以往救火式的運維管理模式，讓運維人員及生產人員之間的溝通協作更加通暢。

結語

隨著鑄造行業結構優化、產型升級成為必然，在保持鑄造行業平穩發展的同時，提升技術能力水平，打造自動化鑄造生產線，利用先進制造技術，從根本上提升鑄造企業自身核心競爭力，才能實現鑄造行業持續發展。

參考文獻：

[1]郭瓊.先進制造技術[M].機械工業出版社，2017.

[2]李金華.新工業革命進程中中國先進制造業的格局與調整路徑[J].學術論壇，2018，41（02）：75-85.

[3]余穩策，張雪妍.制造業重塑與中國制造業轉型研究[J].河南社會科學，2017，25（07）：7-13+28.

[4]王姝潔.“中國制造2025”面臨的困境[J].中國集體經濟，2019（13）：13-15.

[5]孟憲寶，張文朝，王曉菲，王子，申帥，任玉紅.3D打印技術與傳統鑄造技術相結合鑄造管類零件[J].特種鑄造及有色合金，2019，39（06）：635-636.