節(jié)能和環(huán)保是實施綠色鑄造生產(chǎn)、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵 , 必須研究和推廣適合中國國情的節(jié)能、環(huán)保新技術和新設備。
(1) 以熔化和加熱系統(tǒng)為重點 , 全方位挖掘節(jié)能潛力 , 采用各項新技術 , 消除對環(huán)境的污染 , 提高熔煉質(zhì)量、降低廢品率。
(2) 節(jié)約材料資源、開發(fā)材料的再生技術、回收利用鑄造廢棄物、創(chuàng)造最高價值的回用。如采用舊砂回用新技術。
(3) 從材料、工藝和設備多方面入手 , 解決環(huán)境污染問題。開發(fā)元毒精煉、 變質(zhì)技術 , 元毒、元味粘結劑及白色鑄造輔料 , 除塵技術 , 型砂再生技術 , 元粉塵鑄造技術。
(4) 加強生產(chǎn)過程的機械化和自動化 , 提高勞動生產(chǎn)率 , 實現(xiàn)近、無余量的鑄造生產(chǎn)技術。
計算機的廣泛應用正從各方面推動著鑄造業(yè)的發(fā)展和變革 , 它不僅可以提高 生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本 , 同時又能促使新技術和新工藝的不斷出現(xiàn) , 使鑄造生產(chǎn)正在從主要依靠經(jīng)驗走向科學理論指導生產(chǎn)的階段。
模擬分析及計算機輔助工程 (CAE) 的應用 , 可以科學地預測液體金屬充型過程、凝固過程中的溫度場及應力場 , 以及宏觀缺陷和微觀組織等。它可優(yōu)化委宣過程 , 確保鑄件質(zhì)量 , 縮短試制周期 , 提高競爭能力 ; 可以在提高鑄造生產(chǎn)手二的同時獲得顯著的經(jīng)濟效益。計算機在鑄造技術中的應用在下述幾個方面發(fā)聲音前所未有的作用 .
1. 鑄造工藝計算機輔助設計 (CAD) 技術主要實現(xiàn)以下功能 , 如鑄件的 幾何、物理量計算 ( 包括鑄件體積、表面積、重量及熱模數(shù)的計算 ) ; 澆注系統(tǒng)的設計計算 ( 包括選擇澆注系統(tǒng)的類型和各組元的尺寸計算 ) ; 補縮系統(tǒng)的設計計算 ( 包括冒口、冷鐵及合理的補縮通道的設計計算 ) ; 繪圖 ( 包括鑄件圖、鑄造工藝圖、鑄造工藝卡片等圖形的繪制和輸出 ) 。與傳統(tǒng)的鑄造工藝設計相比 , 采用計算機設計鑄造工藝的特點是 : 計算準確、迅速 , 消除了人為計算誤差 ; 能夠大量儲存并利用眾多鑄造工作者的經(jīng)驗 , 使得使用者能夠設計比較合理的鑄造工藝 ; 能夠?qū)﹁T造工藝方案進行優(yōu)化以便確定最佳的方案 ; 具有自動打印記錄并繪制各種技術文件的能力 。
2. 凝固過程數(shù)值模擬技術即用數(shù)值計算方法求解凝固成形的物理過程所對應的數(shù)學離散方程 , 并由計算機顯示其計算的結果。這項技術誕生 30 多年來 , 近 10 年獲得了很大的進展 , 在許多方面已達到實用程度 , 成為提高鑄造業(yè)技術水平和鑄件競爭能力的關鍵技術之一�？梢詫崿F(xiàn)的目標有 : 預知凝固時間、開箱時間、確定生產(chǎn)率 ; 預測縮孔和縮松形成的位置和大小 ; 預知鑄型的表面及內(nèi)部 的溫度分布 , 方便鑄型 ( 特別是金屬型 ) 的設計 ; 控制凝固條件 , 為預測鑄件應力、微觀及宏觀偏析、鑄件性能等提供必要的依據(jù)和分析計算的數(shù)據(jù)。凝固過程數(shù)值模擬不僅可以形象地顯示液態(tài)充填型腔和在型腔中冷卻凝固的進程 , 還可預 測可能產(chǎn)生的缺陷 , 所以可在制造計劃現(xiàn)場實施前 , 綜合評價各種工藝方案和參數(shù) , 優(yōu)化工藝方案 , 取代或減少現(xiàn)場試制 , 這對大型復雜形狀或貴重材料凝固成形鑄件的生產(chǎn) , 其優(yōu)越性和經(jīng)濟效益尤為突出 . 由于凝固過程數(shù)值模擬可以揭示 許多物理本質(zhì)過程 , 所以也促進了凝固理論的發(fā)展, 近年來研究和發(fā)展的微觀組織模擬 , 可預測晶粒大小和力學性能 , 可望在不久的將來用于生產(chǎn)實際。
3. 快速成形制造技術這是將 CAD 設計數(shù)據(jù)直接轉化為實物的過程 , 它集成了 CAD/CAM 技術、現(xiàn)代數(shù)控技術、激光技術和新型材料技術 , 無需圖樣、元需進行傳統(tǒng)的模具設計和加工 , 極大地提高了生產(chǎn)效率。目前已使用快速成形制造技術在砂型鑄造、熔模鑄造和實型鑄造中快速制出形狀復雜的模樣或用激光束直接將覆膜砂制成鑄型 , 以便完成鑄造生產(chǎn)。這種高新技術正在從根本上改變著 鑄造生產(chǎn)中鑄造模具制作的過程 , 表現(xiàn)出高效、優(yōu)質(zhì)的特點 。
4. 鑄造工藝參數(shù)檢測與生產(chǎn)過程的計算機控制計算機作為生產(chǎn)過程和凝固過程的控制手段已得到了廣泛的應用 , 鑄造生產(chǎn)工序繁多、工作條件相對惡劣、影響因素復雜 , 有必要在鑄造生產(chǎn)中深入研究和廣泛應用微型計算機檢測與 控制技術。近年來 , 已經(jīng)出現(xiàn)了很多用計算機分析生產(chǎn)過程的變化 , 用計算機選擇最佳參數(shù)、調(diào)節(jié)控制生產(chǎn)過程 , 使鑄造生產(chǎn)實現(xiàn)自動化 , 從而達到穩(wěn)定鑄件質(zhì)量 , 提高勞動生產(chǎn)率 , 降低鑄件成本的范例。目前新一代的造型生產(chǎn)線已采用計 算機控制 , 以計算機為基礎的自控系統(tǒng)己用于熔化、澆注、砂處理、質(zhì)量檢驗等工序中。采用計算機技術是生產(chǎn)高質(zhì)量鑄件的必備條件,也是鑄造過程控制的主要發(fā)展方向。
