綜述-新型鑄造工藝

新型鑄造工藝研究—新型環(huán)保鑄造工藝姓名：張洪洋班級(jí)：材料2班學(xué)號(hào)：20080436專業(yè)：材料科學(xué)與工程新型環(huán)保鑄造工藝、八、亠刖言鑄造是一項(xiàng)重要的加工方法，尤其是對(duì)金屬零件而言，很多事是以鑄造為其制造過(guò)程中得第一道加工步驟。鑄造的方法早在四千多年前就開(kāi)始被用來(lái)制造各種器皿，裝飾品，工具和武器等。目前的鑄造技術(shù)已能適用與各種材料，大小及復(fù)雜外形的零件，得到良好的表面粗糙度及很小的尺寸公差，甚至可改進(jìn)材料性質(zhì)并達(dá)到高生產(chǎn)。但是，高能耗、高污染、高廢品率、勞動(dòng)密集使鑄造業(yè)的發(fā)展受到嚴(yán)重制約，尤其是鑄造行業(yè)對(duì)環(huán)境的污染使國(guó)外紛紛把鑄件的生產(chǎn)向中國(guó)轉(zhuǎn)移。隨著鑄造工業(yè)的快速發(fā)展，人口的增長(zhǎng)，節(jié)約能源，能源的合理充分利用是關(guān)系到人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要的問(wèn)題，由此環(huán)保鑄造工藝被人們所提及。一、概述1?1國(guó)內(nèi)鑄造行業(yè)的加工手段與技術(shù)現(xiàn)狀鑄造是機(jī)械裝備中不可缺少的廣泛應(yīng)用零部件的加工手段，鑄造行業(yè)在我國(guó)有著數(shù)千年的歷史，在應(yīng)用技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比是比較落后的。生產(chǎn)形狀復(fù)雜、型腔內(nèi)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件，目前我國(guó)已經(jīng)具有年產(chǎn)上億噸的生產(chǎn)能力，但是，高能耗、高污染、高廢品率、勞動(dòng)密集使鑄造業(yè)的發(fā)展受到嚴(yán)重制約，尤其是鑄造行業(yè)對(duì)環(huán)境的污染使國(guó)外紛紛把鑄件的生產(chǎn)向中國(guó)轉(zhuǎn)移。但高精密、高附加值、高技術(shù)含量的鑄件，國(guó)外卻沒(méi)有向中國(guó)提供技術(shù)。液壓泵體、閥體鑄件是鑄件中的高端產(chǎn)品，精度高、型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耐滲壓性能要求高，因此精密液壓鑄件一直是鑄造領(lǐng)域試圖攻破的難題。我國(guó)鑄造行業(yè)技術(shù)落后問(wèn)題十分嚴(yán)重，高污染、高勞動(dòng)強(qiáng)度、高浪費(fèi)、高成本。煙氣排放污染物含量難以達(dá)標(biāo)，造成大氣污染，破壞生態(tài)環(huán)境，成為我國(guó)當(dāng)前鑄造行業(yè)能源利用和技術(shù)改造方面的一系列問(wèn)題。隨著我國(guó)鑄造行業(yè)的快速發(fā)展，鑄造行業(yè)的對(duì)環(huán)境的污染已經(jīng)非常嚴(yán)重，鑄造用砂含有大量的硫、磷、汞等大量危害生命的化學(xué)元素。城市中鑄造企業(yè)將鑄造用砂排放到江、河、湖、海中，農(nóng)村中的鑄造企業(yè)將鑄造用砂排放到枯井、田間地頭、河邊，致使周圍的居民不能飲用地下水，同時(shí)周圍的農(nóng)作物不能良好生長(zhǎng)，以致于枯死；而人類吃了這樣的糧食，飲用周圍的地下水，有毒物質(zhì)會(huì)在體內(nèi)留存，患各種各樣的不治之癥。而鑄造中尤其是沖天爐在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生含有大量的硫、磷等有毒濃煙和粉塵，直接排放到大氣層中，造成嚴(yán)重的空氣污染。而鑄造工人是受污染最嚴(yán)重的群體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，鑄造工人年齡平均年齡不會(huì)超過(guò)50歲，而這個(gè)群體中，大部分人都會(huì)得肺氣腫、矽肺病、肺癌、肝癌等不治之癥。鑄造行業(yè)對(duì)能源的消耗也是居工業(yè)之首。鑄造采用的大量煤粉沙都是直接從自然界獲取的，鑄造所用模型每年都會(huì)采用大量的木材，據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每噸鑄件需用河砂5-6噸砂，600公斤硼潤(rùn)土，240公斤煤粉，其中30%排掉，其余經(jīng)過(guò)水洗才能回用。按我國(guó)年產(chǎn)1500萬(wàn)噸鑄造件，需要采掘河砂7500-9000萬(wàn)噸河砂，900萬(wàn)噸硼潤(rùn)土，360萬(wàn)噸煤粉，而每年向自然界中排放的煤粉渣就達(dá)3078萬(wàn)噸，廢渣排放之處不能生長(zhǎng)任何植物。如此大量的廢渣排放，長(zhǎng)此以往，給人類會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的污染。面對(duì)這種狀況，我們必須盡快改變落后的生產(chǎn)技術(shù)和工藝，采用高新技術(shù)及工藝，節(jié)約資源、提高生產(chǎn)效率，使鑄件成本大幅度降下來(lái)，在鑄造行業(yè)資金能源利用上采用高新技術(shù)，最大限度的挖潛和減少浪費(fèi)，這對(duì)企業(yè)和國(guó)家的資金積累，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)各方面可持續(xù)發(fā)展是一個(gè)非常重要的課題，這是我們開(kāi)發(fā)高新技術(shù)的新型鑄造技術(shù)的宗旨。1.2節(jié)約能源和治理環(huán)境污染的迫切需要隨著鑄造工業(yè)的快速發(fā)展，人口的增長(zhǎng)，節(jié)約能源，能源的合理充分利用是關(guān)系到人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要的問(wèn)題。眾所周知，能源資源是有限的，能源利用的浪費(fèi)就意味著加速能源資源的枯竭，人類生存就會(huì)提前面臨危機(jī)的到來(lái)，那將是可怕的災(zāi)難，對(duì)人類生存的嚴(yán)重威脅。因此，節(jié)省有限的能源，合理充分的利用現(xiàn)有的能源資源是一件非常重要的社會(huì)問(wèn)題，必須引起人們的高度重視，并應(yīng)千方百計(jì)的在所有領(lǐng)域中采取一切措施進(jìn)行節(jié)能。我國(guó)鑄造行業(yè)近二十年來(lái)所用資源的開(kāi)采和利用得以飛速發(fā)展，我國(guó)資源雖然比較豐富，但畢竟有限，因此，在利用方面必須物盡其用，不能浪費(fèi)，可是在鑄造行業(yè)能源材料方面存在著巨大的浪費(fèi)。造成浪費(fèi)的潛在原因有兩方面：第一，由于我們技術(shù)和工藝上的落后，致使鑄件在生產(chǎn)過(guò)程中，高能、高耗、污染排放、生產(chǎn)效率低下，沒(méi)有充分利用資源，節(jié)約資源。第二，還未能解決鑄件產(chǎn)品傳統(tǒng)工藝，硼潤(rùn)土、硅砂、海石砂改為覆膜砂的課題，造成整個(gè)資源浪費(fèi)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，解決資源消耗，環(huán)境污染，提高生產(chǎn)效率，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迫切需要。高值能源消耗和污染環(huán)境，破壞大自然，已直接威脅著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生存發(fā)展。鑄造行業(yè)的另一個(gè)問(wèn)題是沖天爐處理技術(shù)，次技術(shù)嚴(yán)重造成了空氣污染，破壞生態(tài)環(huán)境。由于沖天爐處理燃燒技術(shù)粗糙落后，使煤焦燃燒不充分，燃燒爐中的許多有害物質(zhì)，給周圍環(huán)境造成了極大危害。為了保護(hù)我們的生存環(huán)境，必須減少空氣污染以及有害物質(zhì)的排放，進(jìn)一步解決鑄造技術(shù)及工藝的這一重要課題。1.3解決鑄造行業(yè)的污染及鑄造工藝技術(shù)的途徑解決鑄造行業(yè)污染的主要問(wèn)題是：改變當(dāng)前鑄造行業(yè)采用硼潤(rùn)土、硅砂及海石砂等傳統(tǒng)工藝，采用覆膜砂，采用高科技先進(jìn)技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)原始工藝，使鑄造成本大大降低，這是解決鑄造行業(yè)能源材料浪費(fèi)的主要課題。解決鑄造行業(yè)的無(wú)污染排放（包括鑄鋼、鑄鐵以及有色金屬）的問(wèn)題，改變落后的造型傳統(tǒng)工藝，深入研究鑄造生產(chǎn)過(guò)程中存在的污染及能源材料的充分利用問(wèn)題。采用高新技術(shù)措施，解決環(huán)保及工藝問(wèn)題。大連超電科技有限公司總結(jié)國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)十幾年的攻關(guān)、試驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)生產(chǎn)實(shí)際，以及各企業(yè)的現(xiàn)有設(shè)備，發(fā)明創(chuàng)造了殼模一體化裝置工藝、專利以及孕育劑和清砂劑等多項(xiàng)技術(shù)專利，成為國(guó)內(nèi)獨(dú)一無(wú)二的發(fā)明、實(shí)用生產(chǎn)型的成熟技術(shù)，可廣泛應(yīng)用推廣。二、工程項(xiàng)目技術(shù)說(shuō)明2.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介本項(xiàng)目工程主要利用環(huán)保工藝，采用殼芯一體殼模鑄膜技術(shù)，用覆膜砂取代原始的煤粉砂，利用射型機(jī)取代原始的造型機(jī)，將覆膜砂注入安裝在射芯機(jī)的模具中（模具是根據(jù)不同形狀鑄件設(shè)計(jì)加工而成），經(jīng)過(guò)加熱到一定溫度，即得到殼芯一體鑄模，鑄模經(jīng)過(guò)高科技處理后，即可將一定溫度的鐵水經(jīng)過(guò)澆注工藝系統(tǒng)注入殼模內(nèi)，待鐵水冷卻后，經(jīng)過(guò)清砂后即可得到型腔尺寸精確，外皮光滑的鑄件。2.3工藝技術(shù)的先進(jìn)性說(shuō)明㈠傳統(tǒng)鑄造工藝說(shuō)明傳統(tǒng)鑄造工藝首先要模型工作出產(chǎn)品外型的模型和內(nèi)腔形狀的模型（一般都是木制的），然后普遍采用煤粉、硼潤(rùn)土、粘土和硅砂的混合物造型，再利用混合物分別制取砂芯和和鑄型，再將砂芯和鑄型裝配、定位、合箱后澆注鑄件。該工藝合箱時(shí)將砂芯和鑄型達(dá)到精確定位十分困難，而且在澆注過(guò)程中容易發(fā)生位移、變形，另外傳統(tǒng)鑄造工藝容易使鑄件產(chǎn)生氣孔、夾砂、縮孔等質(zhì)量缺陷。因此，鑄件的質(zhì)量很難達(dá)到技術(shù)要求，而且，機(jī)械加工量非常大，造成不必要的能源消耗。傳統(tǒng)鑄造工藝中對(duì)于型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件清砂都普遍采用水爆清砂。水爆清砂在我國(guó)一般都是采用從德國(guó)引進(jìn)的工藝，大概在60萬(wàn)元左右，在清砂的過(guò)程中，同樣會(huì)產(chǎn)生大量的有毒有害物質(zhì)，而且容易使鑄件型腔內(nèi)部龜裂，加大廢品率。消耗。環(huán)保鑄造工藝采用一種液體，注入鑄件型腔，浸泡一段時(shí)間，經(jīng)過(guò)特殊處理，就可達(dá)到清砂的效果。其方法簡(jiǎn)單，成本低，不會(huì)對(duì)鑄件有任何的損傷。 1㈢環(huán)保鑄造工藝與傳統(tǒng)鑄造工藝的比較 _1 Ils,㈢環(huán)保鑄造工藝與傳統(tǒng)鑄造工藝的比較 _1 Ils,當(dāng)⑴能夠顯著提高工作效率我們發(fā)明的殼芯一體鑄模工藝不再需要原始鑄造工藝中的翻砂工，原始的鑄造翻砂工手工操作每人每天最多只能做10件型，還需要再培砂造型。而現(xiàn)在利用我們的模具每人每天最少可打800多件一次成型殼模，不需要再培砂造型，生產(chǎn)效率非常顯著的提高了80倍。用原始工藝年產(chǎn)1萬(wàn)噸需要400-500人的勞動(dòng)力，而采用我們的環(huán)保鑄造工藝只需要60人。他0槍世TOC\o"1-5"\h\z T Hf 斥 §超蒯菌息埋 ⑵能夠顯著節(jié)約能源、燃料⑵能夠顯著節(jié)約能源、燃料原始工藝方法是先做產(chǎn)品外樣的木制模型，然后煤粉砂造型，才能澆注，木型在使用

10次之后就會(huì)變形，尺寸偏移，還要重新另做。利用此工藝做的模具一副模具可以打出50

萬(wàn)次殼。用原始的工藝一噸產(chǎn)品至少需要0.03立方-0.05立方的木材，折合人民幣114-190T ——厘和加工特粘戟元，形狀大的可能更多，而利用我方模具工藝，一噸最多只需要一副模具打800次，根據(jù)模具作價(jià)（平均2萬(wàn)/付），折合人民幣每噸只需要25元，而且利用我方工藝不再需要煤粉砂。按產(chǎn)量1000噸計(jì)算，節(jié)省30-50立方的木材，節(jié)省了500噸的煤粉砂。全國(guó)每年鑄造件產(chǎn)量可達(dá)1814.5萬(wàn)噸（2003年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），如果所有的鑄造都采用我們的工藝，那么，國(guó)家每年可節(jié)約544350—907250立方的木材，可節(jié)省9072500噸的煤粉。⑶綠色環(huán)保針對(duì)目前鑄造行業(yè)對(duì)環(huán)境污染和殘?jiān)欧艈?wèn)題，該項(xiàng)目利用覆模砂取代煤粉、硼潤(rùn)土、粘土和硅砂的混合物。由于覆模砂是無(wú)粉塵砂，而普通鑄造用砂中的煤粉、粘土等是粉塵類物質(zhì)，在生產(chǎn)工作中產(chǎn)生大量粉塵，對(duì)人體危害極大，易使人得矽肺病。用覆模砂，極少粉塵產(chǎn)生，則對(duì)人體無(wú)害。利用該項(xiàng)技術(shù)用砂量很少，可使鑄造生產(chǎn)后期產(chǎn)生的雜質(zhì)能夠再生利用，大大地降低了排渣費(fèi)用，并且解決了因鑄造排渣而產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題。該項(xiàng)目利用中頻感應(yīng)電爐取代沖天爐。由于中頻感應(yīng)電爐是電能轉(zhuǎn)化為熱能使生鐵熔化,極少產(chǎn)生二氧化硫、一氧化碳、硫化氫等有害氣體，且極少黑煙、粉塵物質(zhì)產(chǎn)生。而利用沖天爐焦碳燃燒則會(huì)大量產(chǎn)生二氧化硫、一氧化碳、硫化氫等氣體，還伴隨濃濃的黑煙及其它粉塵產(chǎn)生；不但嚴(yán)重污染大氣層，對(duì)人體也造成極大的傷害。異型鑄造技術(shù)徹底改變了鑄造行業(yè)的弊病——環(huán)境污染問(wèn)題。對(duì)大氣無(wú)污染、對(duì)人體無(wú)傷害、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使鑄造行業(yè)成為一個(gè)輕體力、無(wú)污染、清潔文明的加工領(lǐng)域。利用我方的工藝使鑄造行業(yè)不排污、無(wú)毒害氣體產(chǎn)生，也使鑄造行業(yè)節(jié)省了排污費(fèi)用。另外，原始工藝中的污染排放已經(jīng)是一種環(huán)境災(zāi)難，很多發(fā)達(dá)國(guó)家都因此將這一行業(yè)轉(zhuǎn)入中國(guó)。而利用此工藝已經(jīng)把幾千年來(lái)一直受鑄造污染之害的工人解救到一個(gè)環(huán)保的鑄造環(huán)境。綜上所述，該工藝是鑄造行業(yè)的一次歷史性革命，使鑄造行業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，該技術(shù)是綠色環(huán)保技術(shù)，造福于整個(gè)地球，造福于全人類、造福于子孫后代。⑷工藝設(shè)備簡(jiǎn)單化工藝設(shè)備包括鑄造工藝設(shè)備、加工工藝物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備兩部分。原始工藝中按年產(chǎn)1萬(wàn)噸的鑄造廠需要約4000-5000萬(wàn)元的設(shè)備，而采用環(huán)保鑄造工藝則僅需要原投資的40%左右。三、產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況無(wú)論今后科技如何發(fā)達(dá)，要保障人民衣食住行這類的民生問(wèn)題，制造業(yè)永遠(yuǎn)都應(yīng)是發(fā)展的重點(diǎn)，而制造業(yè)是離不開(kāi)冶金、鑄造行業(yè)的。近年來(lái)我國(guó)鑄造行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平雖然有了明顯的提高，但是能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的只是極少數(shù)企業(yè)，目前我國(guó)生產(chǎn)的鑄件在外觀質(zhì)量（尺寸精度、表面粗糙度、表面缺陷等），內(nèi)在質(zhì)量（金屬純凈度、材質(zhì)性能、金屬組織和內(nèi)部缺陷等）和鑄件質(zhì)量的一致性等方面都只能達(dá)到較低的層次。到目前為止，一些質(zhì)量要求高的鑄件仍部分依賴進(jìn)口。近年我國(guó)年出口鑄件110萬(wàn)噸，平均價(jià)格每噸650.71美元。進(jìn)口鑄件24671.5噸，平均價(jià)格每噸1547.62美元，出口鑄件的價(jià)格僅為進(jìn)口鑄件價(jià)格的42%。從鑄造行業(yè)的產(chǎn)值看，美國(guó)年生產(chǎn)鑄件1322萬(wàn)噸，總產(chǎn)值286億美元，我國(guó)年生產(chǎn)鑄件1264萬(wàn)噸，產(chǎn)量與美國(guó)相差無(wú)幾，而全部鑄件的總產(chǎn)值，不超過(guò)70億美元，只相當(dāng)于美國(guó)的四分之一。由此可見(jiàn)提高鑄件質(zhì)量不僅可以增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，而且還會(huì)給企業(yè)帶來(lái)可觀的效益。“而實(shí)際上我們向其提供的最新也是最確切的2003年中國(guó)各類鑄件的總產(chǎn)量應(yīng)為1987萬(wàn)噸，自2000年超越美國(guó)后已連續(xù)4年位居世界第一。雖然2004年的數(shù)據(jù)要到2005年下半年才能出來(lái)，但從鑄件企業(yè)反映的生產(chǎn)任務(wù)量飽滿的情況看，2004年鑄件產(chǎn)量仍為持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)今年這一態(tài)勢(shì)也不會(huì)改變?？梢哉f(shuō)，中國(guó)鑄造大國(guó)的地位已經(jīng)確定。”中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)