铸造行业现状及发展趋势

摘要：随着中国工业的快速发展，铸造业作为基础工业也取得了长足发展，我国也跃升为世界铸造生产基地。但是与欧美、日本等国家采用高新技术主要生产高附加值铸件相比，我国的铸造水平显然尚处于发展中阶段。本文将对铸造科技发展的几个重要领域进行介绍，以反映当前铸造行业的现状及发展趋势。

关键词：铸造；行业现状；趋势

中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：

铸造是一种古老的工艺,在我国已有6000年历史。随着科学技术的不断进步，现代铸造工艺在生产中采用了许多新材料（如复合材料、有机化工材料）、新技术（如电子技术）,铸件也广泛应用于国防、居民日常生活及各个工业领域,特别是在现代制造业方面更是不可或缺的基础工业。在国民经济中占有重要的位置。

我国铸件产量从2000年起超越美国已连续多年位居世界第一，铸件年产值超过2500亿元，铸件产量占世界总产量的1/4，已成为世界铸造生产基地。表1是从美国铸造学会的期刊《现代铸造》从2000年～2009年每年的第12期中关于世界铸造生产统计调查所提供的资料列出的[1]。

虽然我国已成为世界铸造生产基地，但是与欧美、日本等国家采用高新技术主要生产高附加值铸件相比，我国的铸造水平显然尚处于发展中阶段。虽然产量大，但铸件附加值低，技术落后、设备陈旧、能耗和原材料消耗高、环境污染严重以及工人作业环境恶劣等问题已经成为行业的共识。

本文将对铸造科技发展的几个重要领域进行介绍，以反映当前铸造行业的现状及发展趋势。

一、铸造机械

近些年来，我国铸造行业发展迅速。为了生存和发展，“用设备保质量”的观点逐渐得到认可，在铸造厂新厂和老厂建设中，都积极采用先进设备。

造型设备方面，KW、HWS先进设备的大行其道；制芯设备已从单机作业逐步发展成为安全、高效、可靠的自动化制芯线和交钥匙制芯工程。制芯机的“设备”也已普遍采用铸造机器人来实现，并通过可编程控制器进行控制；砂处理设备也取得了长足发展；冲天炉也趋向使用现代化环保型热风冲天炉（并与感应电炉双联）来满负荷正常生产的铸造厂，但总体数量还是较少。

尽管我国铸造装备和从前相比，已取得了很大进步，但在生产水平、节能减排、智能化等方面和国外设备相比，还有很大的距离，从2011 年进出口铸造装备数量及金额（见表2） 可见一斑。我国铸造设备整体水平低、机械性能一般、能耗高等问题依然突出。目前，我国铸件生产能耗是发达国家同类工艺的1.5倍～2倍。我国每吨铸件的各种污染物排放总量是工业发达国家的3倍～5倍。而且余热没有得到处理和利用。

表2

铸造行业历来被认为是高能耗、高污染的行业。根据近年的发展趋势，逐步实现“绿色环保铸造”是铸造行业发展的方向。这就要求我们要不断开发新的节能、清洁、低排放、低污染的铸造材料和铸造装备以投入生产使用。

二、特种铸造

特种铸造主要用于生产尺寸精度、光洁度要求很高的铸件薄壁、复杂小件以及特殊形状的铸件。这也是未来铸造业发展的重要方向。特种铸造工艺方法不下二十种, 如金属型铸造、低压铸造、压力铸造、熔模铸造、真空吸铸、挤压铸造等。

（一）熔模铸造

熔模铸造是我国发展最早和发展得最为完善的一种精密铸造方法。熔模铸造就是在蜡模表面涂覆多层耐火材料,待硬化干燥后,加热将蜡模熔去,而获得具有与蜡模形状相应空腔的型壳,再经焙烧之后,进行浇注而获得铸件的一种方法,故又称为失蜡铸造。

熔模铸造由于铸型是一个整体,不受分型面的限制,可以制作任何种类、形状复杂的铸件。铸件尺寸精度高,表面质量好,能减少或无需切削加工,铸型加热到高温才能浇注,使金属液充填铸型的能力大大改善,故可浇注各种形状复杂的薄壁铸件。特别适用于高熔点金属或难以切削加工的铸件,如耐热合金、磁钢等。熔模铸造的主要缺点是生产工艺复杂,成本较高,蜡模尺寸过大易变形,因而多用于制造各种复杂形状的小零件。例如,各种气轮机、发电机的叶子和叶轮、汽车、拖拉机、风动工具、机床上的小型零件以及刀具等。

目前我国熔模铸件主要问题在于外观质量较差,表面粗糙度和尺寸精度比发达国家低1～3级以上；型壳制备技术及其设备自动化水平相对较低，型壳质量低, 原材料浪费严重。还需不断努力提高生产的管理和技术水平, 走内涵式的发展道路。

（二）压力铸造

压力铸造是先进、高效率的加工方法之一,目前主要用在铝、镁、锌、铜等有色合金铸件的大批量生产中。压力铸造由于自动化程度及生产效率高、可生产薄壁复杂件,且铸件尺寸精度高、表面光洁、质量稳定, 在业界很受重视。目前我国压铸业的整体技术水平离国际先进水平尚有一定差距，压铸合金的种类和性能、压铸件的质量、压铸设备的整机性能、控制系统水平及台套数等均不能满足需求, 亟待发展和完善。

压铸技术的发展有几个主要趋势，一是加强在复杂薄壁铸件压铸技术方面的研究，加大对压铸过程工艺参数的实时监控、跟踪测试和自动反馈技术的研究, 提高压铸工艺优化水平。二是开展压铸模具结构、材质的专业化设计和制造及涂料的研究和专业化供应, 以延长模具使用寿命和提高铸件的质量，不断地将各类新型和传统的可压铸合金及材料引人压铸生产领域。

三、计算机应用

随着计算机应用在广度和深度上的发展, 计算机技术在铸造研究及生产中也得到了比较广泛的应用, 取得了重大经济效益和社会效益。

在铸造领域，计算机可应用到合金设计、凝固理论及工艺研究、数据库建立、模具设计等各个方面。

美日等国在70年代就已经开始把计算机辅助设计应用到合金设计上，并研制出了Rene′125[2]、Rikiloy系列[3]等合金。我国近年来也加强了该方向的研究工作。凝固理论及工艺研究方面，与国外相比我国在铸造凝固过程数值模拟的基础研究方面差距较小, 在一些方面还有自身特点。但在软件开发和应用研究方面与国外相比差距较大。国外的软件开发和应用研究已包括铸钢、铸铁、铸、铜、铸铝、铸镁以及高温合金等几乎所有铸造合金, 已能对砂型铸造、金属型铸造、低压铸造、压力铸造、熔模铸造、单晶铸造、离心铸造、气化模铸造以及连续铸造等十几种铸造方法进行数值模拟。而我国在高温合金、铜、铝及镁合金铸造方面的研究较少, 在单晶铸造、熔模铸造、离心铸造、气化模铸造等方面的研究很少,有的甚至为空白[4～5]。

参考文献：

[1] Census of World Casting Production, Modern Casting[J]. No 12 from the year 2000 to 2009, American Foundry Society.

[2] Peter Aldred.SAE 751049

[3] 渡边力藏等.铁と钢，1975，61：2274

[4] 王君卿.第八届全国铸造年会论文集, 成都,1992，96

[5] 李嘉荣.高温合金单晶叶片定向凝固过程数值模拟研究,北京航空材料研究院博士后研究工作报告,1995