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常见铸造方法的特点、适用范围和新型铸造工艺介绍

发布时间:2017-08-12

铸造方法的特点和适用范围见下表:

铸造方法

铸件材质

铸件重量

表面光洁度

铸件复杂程度

生产成本

适用范围

工艺特点

砂型铸造

各种材质

几十克~很大

简单

    低

  最常用的铸造方法。
   手工造型:单件、小批量和难以使用造型机的形状复杂的大型铸件。
   机械造型:适用于批量生产的中、小铸件。

手工:灵活、易行,但效率低,劳动强度大,尺寸精度和表面质量低
 机械:尺寸精度和表面质量高,但投资大

金属型铸造

有色合金

几十克~20公斤

复杂铸件

金属模的费用较高

小批量或大批量生产的非铁合金铸件,也用于生产钢铁铸件。

铸件精度、表面质量高,组织致密,力学性能好,生产率高。

熔模铸造

铸钢及有色合金

几克~几公斤

很好

任何复杂程度

批量生产时比完全用机加工生产便宜

各种批量的铸钢及高熔点合金的小型复杂精密铸件,特别适合铸造艺术品、精密机械零件

尺寸精度高、表面光洁,但工序繁多,劳动强度大

陶瓷型铸造

铸钢及铸铁

几公斤~几百公斤

很好

较复杂

  昂贵

模具和精密铸件

尺寸精度高、表面光洁,但生产率低

石膏型铸造

铝、镁、锌合金

几十克~几十公斤

很好

较复杂

   高

单件到小批量

 

低压铸造

有色合金

几十克~几十公斤

复杂(可用砂芯)

金属模的制作费用高

小批量,最好是大批量的大、中型有色合金铸件, 可生产薄壁铸件

铸件组织致密,工艺出品率高,设备较简单,可采用各种铸型,但生产效率低

差压铸造

铝、镁合金

几克~几十公斤

复杂(可用砂芯)

 

高性能和形状复杂的有色合金铸件

压力可控,铸件成型好,组织致密,力学性能好,但生产效率低

压力铸造

铝、镁合金

几克~几十公斤

复杂(可用砂芯)

金属模的制作费用很高

大量生产的各种有色合金中小型铸件、薄壁铸件、耐压铸件

铸件尺寸精度高、表面光洁,组织致密,生产率高,成本低。但压铸机和铸型成本高

离心铸造

灰铁、球铁

几十公斤~几吨

较好

一般为圆筒形铸件

   较低

小批量到大批量的旋转体形铸件、 各种直径的管件

铸件尺寸精度高、表面光洁,组织致密,生产率高

连续铸造

钢、有色

很大

较差

长形连续铸件

    低

固定截面的长形铸件,如钢锭、钢管等

组织致密,力学性能好,生产率高

消失模铸造

各种

几克~几吨

较好

较复杂

   较低

不同批量的较复杂的各种合金铸件

铸件尺寸精度较高,铸件设计自由度大,工艺简单,但模样燃烧影响环境

铸造是一项重要的加工方法,尤其是对金属零件而言,很多事是以铸造为其制造过程中得第一道加工步骤。铸造的方法早在四千多年前就开始被用来制造各种器皿,装饰品,工具和武器等。目前的铸造技术已能适用与各种材料,大小及复杂外形的零件,得到良好的表面粗糙度及很小的尺寸公差,甚至可改进材料性质并达到高生产。但是,高能耗、高污染、高废品率、劳动密集使铸造业的发展受到严重制约,尤其是铸造行业对环境的污染使国外纷纷把铸件的生产向中国转移。随着铸造工业的快速发展,人口的增长,节约能源,能源的合理充分利用是关系到人类社会可持续发展至关重要的问题,由此环保铸造工艺被人们所提及。

一、概述
1.1 国内铸造行业的加工手段与技术现状
    铸造是机械装备中不可缺少的广泛应用零部件的加工手段,铸造行业在我国有着数千年的历史,在应用技术与发达国家相比是比较落后的。生产形状复杂、型腔内具有复杂结构的零部件,目前我国已经具有年产上亿吨的生产能力,但是,高能耗、高污染、高废品率、劳动密集使铸造业的发展受到严重制约,尤其是铸造行业对环境的污染使国外纷纷把铸件的生产向中国转移。但高精密、高附加值、高技术含量的铸件,国外却没有向中国提供技术。液压泵体、阀体铸件是铸件中的高端产品,精度高、型腔结构复杂、耐渗压性能要求高,因此精密液压铸件一直是铸造领域试图攻破的难题。我国铸造行业技术落后问题十分严重,高污染、高劳动强度、高浪费、高成本。烟气排放污染物含量难以达标,造成大气污染,破坏生态环境,成为我国当前铸造行业能源利用和技术改造方面的一系列问题。
    随着我国铸造行业的快速发展,铸造行业的对环境的污染已经非常严重,铸造用砂含有大量的硫、磷、汞等大量危害生命的化学元素。城市中铸造企业将铸造用砂排放到江、河、湖、海中,农村中的铸造企业将铸造用砂排放到枯井、田间地头、河边,致使周围的居民不能饮用地下水,同时周围的农作物不能良好生长,以致于枯死;而人类吃了这样的粮食,饮用周围的地下水,有毒物质会在体内留存,患各种各样的不治之症。而铸造中尤其是冲天炉在冶炼过程中产生含有大量的硫、磷等有毒浓烟和粉尘,直接排放到大气层中,造成严重的空气污染。而铸造工人是受污染最严重的群体,据统计,铸造工人年龄平均年龄不会超过50岁,而这个群体中,大部分人都会得肺气肿、矽肺病、肺癌、肝癌等不治之症。
    铸造行业对能源的消耗也是居工业之首。铸造采用的大量煤粉沙都是直接从自然界获取的,铸造所用模型每年都会采用大量的木材,据统计,平均每吨铸件需用河砂5-6吨砂,600公斤硼润土,240公斤煤粉,其中30%排掉,其余经过水洗才能回用。按我国年产1500万吨铸造件,需要采掘河砂7500-9000万吨河砂,900万吨硼润土,360万吨煤粉,而每年向自然界中排放的煤粉渣就达3078万吨,废渣排放之处不能生长任何植物。如此大量的废渣排放,长此以往,给人类会带来灾难性的污染。面对这种状况,我们必须尽快改变落后的生产技术和工艺,采用高新技术及工艺,节约资源、提高生产效率,使铸件成本大幅度降下来,在铸造行业资金能源利用上采用高新技术,最大限度的挖潜和减少浪费,这对企业和国家的资金积累,对社会经济各方面可持续发展是一个非常重要的课题,这是我们开发高新技术的新型铸造技术的宗旨。
1.2 节约能源和治理环境污染的迫切需要
    随着铸造工业的快速发展,人口的增长,节约能源,能源的合理充分利用是关系到人类社会可持续发展至关重要的问题。众所周知,能源资源是有限的,能源利用的浪费就意味着加速能源资源的枯竭,人类生存就会提前面临危机的到来,那将是可怕的灾难,对人类生存的严重威胁。因此,节省有限的能源,合理充分的利用现有的能源资源是一件非常重要的社会问题,必须引起人们的高度重视,并应千方百计的在所有领域中采取一切措施进行节能。我国铸造行业近二十年来所用资源的开采和利用得以飞速发展,我国资源虽然比较丰富,但毕竟有限,因此,在利用方面必须物尽其用,不能浪费,可是在铸造行业能源材料方面存在着巨大的浪费。造成浪费的潜在原因有两方面:第一,由于我们技术和工艺上的落后,致使铸件在生产过程中,高能、高耗、污染排放、生产效率低下,没有充分利用资源,节约资源。第二,还未能解决铸件产品传统工艺,硼润土、硅砂、海石砂改为覆膜砂的课题,造成整个资源浪费的现实问题,解决资源消耗,环境污染,提高生产效率,已成为国民经济的迫切需要。高值能源消耗和污染环境,破坏大自然,已直接威胁着企业的经济效益和生存发展。铸造行业的另一个问题是冲天炉处理技术,次技术严重造成了空气污染,破坏生态环境。由于冲天炉处理燃烧技术粗糙落后,使煤焦燃烧不充分,燃烧炉中的许多有害物质,给周围环境造成了极大危害。为了保护我们的生存环境,必须减少空气污染以及有害物质的排放,进一步解决铸造技术及工艺的这一重要课题。
1.3 解决铸造行业的污染及铸造工艺技术的途径
    解决铸造行业污染的主要问题是:改变当前铸造行业采用硼润土、硅砂及海石砂等传统工艺,采用覆膜砂,采用高科技先进技术代替传统原始工艺,使铸造成本大大降低,这是解决铸造行业能源材料浪费的主要课题。解决铸造行业的无污染排放(包括铸钢、铸铁以及有色金属)的问题,改变落后的造型传统工艺,深入研究铸造生产过程中存在的污染及能源材料的充分利用问题。采用高新技术措施,解决环保及工艺问题。大连超电科技有限公司总结国内外的先进经验,经过十几年的攻关、试验,结合我国生产实际,以及各企业的现有设备,发明创造了壳模一体化装置工艺、专利以及孕育剂和清砂剂等多项技术专利,成为国内独一无二的发明、实用生产型的成熟技术,可广泛应用推广。

二、工程项目技术说明
2.1 项目简介
    本项目工程主要利用环保工艺,采用“壳芯一体壳模”铸膜技术,用覆膜砂取代原始的煤粉砂,利用射型机取代原始的造型机,将覆膜砂注入安装在博悦娱乐注册的模具中(模具是根据不同形状铸件设计加工而成),经过加热到一定温度,即得到壳芯一体铸模,铸模经过高科技处理后,即可将一定温度的铁水经过浇注工艺系统注入壳模内,待铁水冷却后,经过清砂后即可得到型腔尺寸精确,外皮光滑的铸件。
2.2工艺技术的先进性说明
㈠传统铸造工艺说明
     传统铸造工艺首先要模型工作出产品外型的模型和内腔形状的模型(一般都是木制的),然后普遍采用煤粉、硼润土、粘土和硅砂的混合物造型,再利用混合物分别制取砂芯和和铸型,再将砂芯和铸型装配、定位、合箱后浇注铸件。该工艺合箱时将砂芯和铸型达到精确定位十分困难,而且在浇注过程中容易发生位移、变形,另外传统铸造工艺容易使铸件产生气孔、夹砂、缩孔等质量缺陷。因此,铸件的质量很难达到技术要求,而且,机械加工量非常大,造成不必要的能源消耗。
    传统铸造工艺中对于型腔结构复杂的铸件清砂都普遍采用水爆清砂。水爆清砂在我国一般都是采用从德国引进的工艺,大概在60万元左右,在清砂的过程中,同样会产生大量的有毒有害物质,而且容易使铸件型腔内部龟裂,加大废品率。  

㈡环保铸造工艺


该工艺利用“壳芯一体铸模”模具,采用覆膜砂做原料,用博悦娱乐注册一次射壳射芯成功。射出的铸模是壳芯一体一次成型,直接浇注,在浇注过程中采用独特的铁水配方,便可获得尺寸精确、质量高的铸件。用此工艺铸出的铸造件,加工量很小,要节省了原来2-3倍的能源消耗。环保铸造工艺采用一种液体,注入铸件型腔,浸泡一段时间,经过特殊处理,就可达到清砂的效果。其方法简单,成本低,不会对铸件有任何的损伤。
㈢环保铸造工艺与传统铸造工艺的比较
⑴能够显著提高工作效率
    我们发明的“壳芯一体”铸模工艺不再需要原始铸造工艺中的翻砂工,原始的铸造翻砂工手工操作每人每天最多只能做10件型,还需要再培砂造型。而现在利用我们的模具每人每天最少可打800多件一次成型壳模,不需要再培砂造型,生产效率非常显著的提高了80倍。用原始工艺年产1万吨需要400-500人的劳动力,而采用我们的环保铸造工艺只需要60人。
⑵能够显著节约能源、燃料
     原始工艺方法是先做产品外样的木制模型,然后煤粉砂造型,才能浇注,木型在使用10次之后就会变形,尺寸偏移,还要重新另做。利用此工艺做的模具一副模具可以打出50万次壳。用原始的工艺一吨产品至少需要0.03立方-0.05立方的木材,折合人民币114–190元,形状大的可能更多,而利用我方模具工艺,一吨最多只需要一副模具打800次,根据模具作价(平均2万/付),折合人民币每吨只需要25元,而且利用我方工艺不再需要煤粉砂。按产量1000吨计算,节省30-50立方的木材,节省了500吨的煤粉砂。全国每年铸造件产量可达1814.5万吨(2003年统计数据),如果所有的铸造都采用我们的工艺,那么,国家每年可节约 544350—907250立方的木材,可节省9072500吨的煤粉。
⑶绿色环保
    针对目前铸造行业对环境污染和残渣排放问题,该项目利用覆模砂取代煤粉、硼润土、粘土和硅砂的混合物。由于覆模砂是无粉尘砂,而普通铸造用砂中的煤粉、粘土等是粉尘类物质,在生产工作中产生大量粉尘,对人体危害极大,易使人得矽肺病。用覆模砂,极少粉尘产生,则对人体无害。利用该项技术用砂量很少,可使铸造生产后期产生的杂质能够再生利用,大大地降低了排渣费用,并且解决了因铸造排渣而产生的环境污染问题。该项目利用中频感应电炉取代冲天炉。由于中频感应电炉是电能转化为热能使生铁熔化,极少产生二氧化硫、一氧化碳、硫化氢等有害气体,且极少黑烟、粉尘物质产生。而利用冲天炉焦碳燃烧则会大量产生二氧化硫、一氧化碳、硫化氢等气体,还伴随浓浓的黑烟及其它粉尘产生;不但严重污染大气层,对人体也造成极大的伤害。异型铸造技术彻底改变了铸造行业的弊病——环境污染问题。对大气无污染、对人体无伤害、降低劳动强度,使铸造行业成为一个轻体力、无污染、清洁文明的加工领域。利用我方的工艺使铸造行业不排污、无毒害气体产生,也使铸造行业节省了排污费用。另外,原始工艺中的污染排放已经是一种环境灾难,很多发达国家都因此将这一行业转入中国。而利用此工艺已经把几千年来一直受铸造污染之害的工人解救到一个环保的铸造环境。
    综上所述,该工艺是铸造行业的一次历史性革命,使铸造行业发生了翻天覆地的变化,该技术是绿色环保技术,造福于整个地球,造福于全人类、造福于子孙后代。
⑷工艺设备简单化
    工艺设备包括铸造工艺设备、加工工艺物理实验设备两部分。原始工艺中按年产1万吨的铸造厂需要约4000-5000万元的设备,而采用环保铸造工艺则仅需要原投资的40%左右。
三、产业发展概况
    无论今后科技如何发达,要保障人民衣食住行这类的民生问题,制造业永远都应是发展的重点,而制造业是离不开冶金、铸造行业的。近年来我国铸造行业生产技术水平虽然有了明显的提高,但是能生产优质铸件的只是极少数企业,目前我国生产的铸件在外观质量(尺寸精度、表面粗糙度、表面缺陷等),内在质量(金属纯净度、材质性能、金属组织和内部缺陷等)和铸件质量的一致性等方面都只能达到较低的层次。到目前为止,一些质量要求高的铸件仍部分依赖进口。近年我国年出口铸件110万吨,平均价格每吨650.71美元。进口铸件24671.5吨,平均价格每吨1547.62美元,出口铸件的价格仅为进口铸件价格的42%。从铸造行业的产值看,美国年生产铸件1322万吨,总产值286亿美元,我国年生产铸件1264万吨,产量与美国相差无几,而全部铸件的总产值,不超过70亿美元,只相当于美国的四分之一。由此可见提高铸件质量不仅可以增强企业的竞争能力,而且还会给企业带来可观的效益。“而实际上我们向其提供的最新也是最确切的2003年中国各类铸件的总产量应为1987万吨,自2000年超越美国后已连续4年位居世界第一。虽然2004年的数据要到2005年下半年才能出来,但从铸件企业反映的生产任务量饱满的情况看,2004年铸件产量仍为持续增长,预计今年这一态势也不会改变。可以说,中国铸造大国的地位已经确定。”中国铸造协会副理事长李永圣这样评价中国铸造业的现状。对中国继续保持铸件产量世界第一的纪录,李永圣颇有信心。从谈话中,我们有足够的理由认为,中国的铸造行业正成为全世界的中心,把中国的铸造做强、做大、做精是加入世界贸易组织后的首要任务。


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