传统铸造工艺

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传统铸造工艺范文第1篇

关键词：壳体铸件；差压铸造；工艺

差压铸造工艺是在低压铸造工艺基础上发展起来的一种全新的铸造技术。该铸造技术结合了低压铸造技术与压力环境结晶铸造技术的优点，差压铸造技术与其他技术相比具有显著优势。因而它的应用范围非常广。随着人们对壳体铸件质量的要求越来越高。加强对差压铸造工艺的研究显得非常重要。笔者认为加强差压铸造工艺的研究必须要了解差压铸造工艺的特点。

笔者认为差压铸造工艺具有以下三个特点：一是利用差压铸造工艺可以有效控制金属液在一定压力下充型，从而能够制造出无针孔组织致密的铸件。二是采用差压铸造工艺制造出来的铸件与其他技术相比，抗拉强度得到有效提高，伸长率也有显著上升。三是差压铸件铸造出来的壳体铸件充型速度，充型金属液非常优良。我们在今后应用差压铸造工艺的时候必须要高度重视差压铸造工艺的特点。本文将结合某壳体铸件来介绍这一工艺。

1.某壳体铸件的结构特点

某壳体铸件的内部要求非常高，在铸造过程中需要利用X光和荧光来进行检测。某壳体铸件属于I类铸件，它的外形尺寸是600*550，壁厚则是9mm。该壳体铸件各部位的壁厚相差非常大，铸件结构非常复杂。在铸造过程中极易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。该壳体铸件结构复杂采用以往的低压铸造技术很难达到设计要求，同时还会对铸件的质量造成影响。笔者曾专门调查发现，采用低压铸造工艺制造出来的某壳体铸件的合格率只有百分之四十。可见传统的铸造工艺已经不能适应时展的要求了。我们必须要采用铸造水平更高的差压铸造工艺来进行制造。

2.某壳体铸件的差压铸造工艺设计

差压铸造工艺分为两个步骤，一是工艺设计，另外一个就是工艺操作。接下来，笔者就来详细分析某壳体铸件铸造工艺的设计。壳体铸件铸造工艺设计主要包含两方面内容：一是工艺曲线设计；二是工艺参数设计。接下来，笔者就来详细探讨这两个方面。

1.工艺曲线的选择。在差压铸造工艺中在形成金属液充型的时候，压力差的选择有两种方式。一种是减压法；另外一种就是增压法。所谓增压法（亦称下罐进气法）主要指的是在差压铸造工艺中先是将干燥压缩空气通入到上下两个压力筒中，而后加压。在里面的气压达到工作压力的时候就关闭互通阀，使上下压力筒互相隔绝，而后再继续将压缩空气通入到下压力筒中，最终使得上下压力筒之间形成一个压力差。然后在压力差的推动下进行充型。在充型完成后把铸件凝固，此时要在高压状态下凝固，在凝固以后然后再打开互通阀。上下压力筒的气体全部放出，而升液管中的金属液则自然回流。采用增压方法可以得到理想的壳体铸件，这种方式在差压铸造工艺中有着重要作用。

减压法。所谓减压法（亦称上罐排气法）主要指的是通过降低上压力筒的压力来形成压力差，从而推动升液管中金属液充型。减压法与增压法达到工作压力的程序基本上是相同的。所不同的地方是在关闭进气阀及互通阀之后，不是对下压力筒增压，相反却是对上压力筒降压。这样也可以有效地形成压力差，从而有利于充型。在充型完毕之后要及时关闭上压力筒排气阀。与增压法相比，减压法更容易实现对压筒内的压力进行精确控制，而这对于铸件排气具有重要意义。

某壳体铸件的内部结构非常复杂，对于浇注的平稳性有着严格的要求。与此相适应，减压充型可以有效避免由于金属液充型的升温从而造成上压力筒的压力变化。总之， 减压法能够保证壳体铸件在浇注过程中的平稳运行。因此我们选择减压法来进行填充，同时对于工艺参数的设计，也要完全按照减压法来进行设计。

2.工艺参数的设置。差压铸造工艺中各种参数的设置主要包括工作压力，浇注温度，保压时间等因素。接下来笔者就来详细分析这几个参数。针对差压铸造工艺的工作压力的选择，笔者认为应该是越高越好。但是在工作中我们也需要注意工作压力如果大于某个值的时候，效果也就不会太明显。铸件性能也不会得到有效提高。结合某壳体铸件的设计要求和结构特点，笔者认为工作压力应该设置在650KPa。浇注温度对于差压铸造也有很大影响。某壳体铸件的差压铸造在很大程度上要受到浇注温度的影响，笔者经过某壳体的充型特点进行深入分析，在当前的设计过程中浇注温度应该保持在740度左右。保压时间关系到高结晶压力，为了充分发挥高结晶压力的优点，我们有必要延长保压时间，当然这是在升液管上部凝固100-150mm左右，而不是全部凝固堵塞升液管的情况下才可以的。

3.某壳体铸件铸造工艺操作

上文说的是设计，接下来笔者就来介绍一下铸造工艺的操作。因此在差压铸造工艺操作过程中必须要高度重视工作台面与砂型的密封问题。针对这个问题，需要在操作过程中高度重视。一般意义上在差压铸造过程中往往是通过在砂箱底部与升液管之间放置石棉垫来起到密封的作用。通常石棉垫的厚度选择为6-8mm左右比较合适，过厚或过硬会使得砂型破碎而影响密封。在今后我们还要尝试采用其它更好的材料及方法来进行密封。笔者认为在差压铸造过程中工程技术人员必须要结合差压铸造的特点来进行设计，同时要加强对砂箱底部加工平整，保证底部平整一致。

壳体铸件铸造是工业机械生产中的重要环节，壳体铸件本身的质量和性能对于机械本身具有重要影响。随着科学技术的进步，壳体铸件铸造技术也在不断发展中，其中差压铸造工艺就是一种全新的壳体铸造工艺，本文以某壳体为实际案例详细分析了当前差压铸造工艺的特点，工艺设计和操作。笔者认为在今后的发展过程中要想保证壳体铸件铸造工艺的性能就必须要慎重选择形成压力差的方式。在操作过程中要注重密封问题。

参考文献：

传统铸造工艺范文第2篇

【关键词】铝合金；铸造工艺；研究现状

一、前言

随着我国经济的不断发展，人们对铝合金挤压制品的需要越来越大，铝合金零件的使用，是减轻汽车的重量是节能减排的重要措施之一。缸体缸盖作为汽车中最重要的部件，其结构比较复杂，因此，对汽车铝合金缸盖铸件缺陷分析及控制是非常重要的。

二、铝合金的性能

纯铝是银白色的轻金属，密度2.7g/cm3，约为钢的1/3（钢的密度为7.87g/cm3），导电率较高，仅次于金、银、铜居第4位。热导率比钢大2倍左右，熔点为658℃，加热溶化时无明显颜色变化，具有面心立方结构，无同素异构转变。塑性和冷、热、压力加工性能好，但强度低（只有90MPa左右）。纯铝的化学活泼性强，与空气接触时，就会在其表面生成一层致密的氧化膜（主成分是Al2O3）薄膜，这层氧化膜可防止冷的硝酸及醋酸的腐蚀，但在碱类和含有氯离子的盐类溶液中被迅速破坏而引起强烈腐蚀。纯铝中随着杂质的增加，其强度增加，而塑性、导电性和耐蚀性下降。

三、缸体缸盖主要铸造方法

1、金属型铸造工艺

金属型铸造工艺是比较传统的对铝合金缸体缸盖进行铸造的工艺，其主要优点是铸件冷却时间短、零件组织细密、力学性能较高等优点；其主要缺点是由于金属性铸造工艺不透气且无退让性，铸造的部件容易产生气孔、裂纹以及浇不足等缺陷。但其总体质量还是明显比砂型铸造质量高。

金属型铸造工艺由于其工艺的特殊性，制造成本相对较高，并且生产周期长，对于单件或小批量生产的零部件一般不采用此种铸造方法。外型上采用金属型铸造工艺，而内腔采用砂芯，这两种工艺相结合使得对缸体缸盖的金属铸造工艺变得相对简单，并且灵活。

2、中压铸造工艺

高温压铸时不能使用砂芯，Toukei公司改进了高压铸造，提出了中压铸造法。压力铸造的主要过程是，通过对压力的控制使液态或半液态的铝合金在较高的速度下填满压铸型型腔，增高压力即可改变速度，并在一定压力下是铸件凝固成型。

3、中压铸造工艺

为满足日益提高的发动机功率，发动机缸体结构变得越来越复杂，而由于高温压铸时存在不能使用砂芯的缺点，Toukei公司改进了高压铸造，提出了中压铸造法。此时中压铸造的优点显现的十分明显。其主要是将压力降低，使中压制造可以使用砂芯，而达到满足对复杂内腔结构的缸体的制造。

4、低压铸造工艺

低压铸造的优点之一包括对铸造材料的利用率高，是综合了重力铸造与压力制造的优势的方法。其主要工作过程是在低压30kp下，铝合金液体由下而上的对型腔进行填充，此方法可以铸造出闭舱结构的缸体。

5、消失模铸造工艺

消失模铸造工艺的基本原理是代替法。其工程是将与铸件形状一模一样的泡沫塑料模代替铸模进行造型。通过浇注铝合金液体使泡沫气化，浇注出的铸件与泡沫塑料外形一致。消失模铸造工艺的主要优点是：生产周期短，铸件质量高，浇注均匀。但由于消失模铸造工艺其工艺制造复杂，不经济，有其是在前期投入较高，使用范围很小。

6、Cosworth法铸造工艺

Cosworth法，中文是冷芯盒砂芯造型。冷芯盒砂芯造型即在一定气氛、压力下的一种锆英树脂的自硬砂组芯造型。主要优点在于：冷芯盒砂芯造型采用锆砂，锆砂的膨胀率稳定并很小，使铸造的铸件尺寸更加精密；动力由电磁泵提供，计算机控制，使铝液充型平稳；浇注过程在保护气下进行，减少了氧化渣的形成。由于其优性使得到的铸件的质量较高。但由于锆砂极好的导热性，对于壁厚小于4mm的铸件难以完成。

四、对铝合金铸件缺陷的预防和控制

1、气孔缺陷

对于铝合金铸件的生产，气孔是较为常见的缺陷之一。一般情况，挤压铸件中气孔可以分为析出气孔、侵人气孔以及反应气孔这三种类型，其中，析出气孔和侵人气孔是主要的。在实际生产中，由于在铸件内形成的缩松过程大都伴随有合金中气体的析出，从而导致铝合金挤压铸件内出现缩松、缩孔和气孔等缺陷。一旦在液体金属充型过程中侵人气体过多或者铝合金中气体含量过高，都会进一步加剧气孔金属缺陷的出现。由此可见，重视对铝合金金属液进行除气处理对于铝合金挤压铸造工艺具有重要意义。

预防措施：要保证在挤压过程中金属液由下向上平稳充填，速度不能太快或者太慢，同时，要合理设计压铸模具，确保型腔内没有死角，从而避免由卷气或憋气引起的气孔。在浇筑过程中，还要合理地控制的是金属液的含气量，防止形成析出性气孔。

2、缩松、缩孔缺陷

与普通的压铸件相比，由于铸件的壁厚尺寸更大，浇筑时所需的金属液量较多，因而，在生产过程中不可避免地出现缩孔和缩松缺陷，尤其是在型腔与内浇口相连处等厚大部位或最后凝固的部位。在铝合金铸件的制造中，若金属液的凝固收缩与之前设计的不符，或者补缩能力或控制不当等都会造成缩孔、缩松缺陷。此外，浇注温度过高、合金成分变化、凝固过程中挤压压力作用不到位等，也会引起凝固温度区间变大，使得合金过冷的变小，最终产生缩松、缩孔缺陷。

预防措施：在铝合金铸件生产中要严格监控合金成分和浇注温度，并根据生产的实际情况及时作出调整。须不断改变挤压方式和挤压铸型设计。在工艺上，必须严格按照原先设计的浇筑程序进行，同时加强对型芯的冷却功效，降低金属液冷却时的过冷度，将充型速度的切换位置后移一段距离，冷却方式尽可能使用水淬。此外，在型腔内所有部位金属液凝固的全过程中使来自冲头的挤压压力，从而确保金属液由型腔远端向内浇口的顺序凝固。

3、铸造异常偏析缺陷

铸造异常偏析缺陷也是铝合金铸件缺陷中常见的一种，该类型缺陷与其他缺陷的区别主要是在微观方面，往往是由于异常加重而产生的正偏析。其特征是：浇筑过程中，冷却速度不均匀使得合金元素在铸件内部某些晶粒周围富集，从而降低铝合金的挤压铸件的表面张力。而对于在普通的重力铸造条件下，异常偏析缺陷非常不明显，几乎可以忽略。但是，金属液体在挤压条件下结晶时，各部位受力不均匀，往往会使正在成长的枝晶间还没来得及均匀凝固就结晶，使金属液体发生离异共晶反应，进而导致异常偏析缺陷的形成。此种偏析大都与合金种类和挤压方式等有关，尤其是在直接冲头挤压和柱塞挤压条件下，或者金属液结晶间隔宽的合金中容易产生。

预防措施：不断改变挤压方式及铸型设计，引进国外先进的型腔设计理念，在生产中应该根据产品特点，在满足产品性能要求的前提下尽可能使用较低的挤压压力。

4、夹渣类缺陷

夹渣类缺陷主要是在铝合金铸件生产过程中由合金液浇注带入、在充型过程中带入或者是由挤压料缸带入的夹渣，从而不同程度地影响到铝合金挤压铸件的力学性能。因为，在设计铝合金铸件的铸型时，通常不会留有浇冒口等排渣系统，在浇筑时金属液中的物体都会在型腔中凝固，不能有效地清除掉。同时，液态金属浇人料缸后，在压力的作用下很快就会形成结壳，如果浇注液态金属上表面有浮渣，将会被压碎并随同中间未凝固金属一道进人铸型型腔之中并形成夹渣。此外，由于铝合金挤压铸件的内浇道较长，从而使得液态金属在充型过程中不断被氧化，产生氧化物废料，随后跟液态金属一起被卷人型腔中而形成铸件的内部夹渣。

五、结束语

随着科技的发展，汽车铝合金缸盖铸件对于是比较常用的，汽车铝合金缸盖铸件在生产简单缸体时有其特有的优越性，我们应将铸造工艺将进一步完善，加强学习研究汽车铝合金缸盖铸造工艺，从而使经济性得到提高。

参考文献

传统铸造工艺范文第3篇

《铸造工艺学》是机械工程类材料成形及控制工程-铸造专业学生必修的一门专业课。它研究金属-铸型界面相互作用的基本机理和规律及其对铸件质量的影响；型（芯）砂用原材料的基本性能及其对型（芯）砂性能的影响，型（芯）砂性能及其对铸件质量影响的基本规律，型（芯）砂的配制及其性能控制和检测的基本原理；铸造工艺及工装设计中涉及铸造工艺方案的确定，浇注系统和冒口的设计、计算，铸造工艺设计及各种工艺装备设计的基本知识。因此，本课程是使学生掌握金属-铸型界面相互作用的基本机理和规律及其对铸件质量的影响，熟悉型（芯）砂性能及其对铸件质量影响的基本规律，具有针对铸件特点进行铸造工艺设计、计算及其工装设计、计算的能力。通过本课程的学习，为学生后续的课程设计和毕业设计以及从事专业工作打下必要的工艺技术知识，也能了解到有关本专业的先进技术及发展趋势，培养学生的超前意识，把握好本行业的发展方向。

2教学改革的必要性

目前的铸造工艺学的教学中存在以下几点问题：

（1）学习心理疲劳。专业课的授课方式相对基础课程变化较大，学生不易接受，在授课内容和方式上，教师主要是从难点和重点入手，有些案例可能会高于教材，学生不易理解，当课程任务量较大时，学生就会出现注意力不集中，反应迟钝，情绪萎靡，学习效率下降等情况，进而会出现厌学的情绪。

（2）学习缺乏动力。自从分班之后，学生在思想上感到一定的疲乏，对于这么一个成绩相对较差的班级，学习氛围也相对较差，也没有明确自己的学习目标，这时就出现人懒散，甚至厌学，讨厌上课。学习动力没有了。没有学习热情，没有上进心，思想懈怠，把心思大量花费的在享受上。没有对自己的学习进行规划，甚至有学生把学习当成应付作业和考试，缺乏主动地自觉地学习习惯。

（3）学习肤浅，不求甚解。学生在上大学后，思想松弛，在学习上不注重探索，学生只仅仅只满足于对铸造工艺学肤浅认知，并没有深入的去了解的思想。而成绩相对较好的学生在学习时不善于抓重点和难点，导致学习过程中主次不分，找不到铸造工艺学的特点和无法掌握学习规律。另外，学生对本专业基础知识和技能的要求认识不足，对专业知识结构没有概念，学习具有盲目性。

（4）学习自控能力差。大学是一个与社会接轨的地方，在这里，有着太多的诱惑，只要思想上有所懈怠，享乐主义便会占据上风。学生上大学后，成绩变差，思想松弛，部分同学整天沉迷于网上聊天、打游戏，这对学生的成绩影响很大。其主要原因还是学生自控能力差。

（5）不能充分利用图书馆的资源。在铸造班，只有成绩较好的学生才经常去图书馆阅览、查阅和借阅；一部分学生对图书馆存在猎奇心理，只是想去看看；而一部分则连图书馆是什么样，位于什么位置都不知道。

（6）纪律性相对较差。在大学的生活中，学生的各方面虽然得到发展，但一些方面却在弱化，比如，爱睡懒觉、喜欢打游戏等。这些被弱化的东西延伸到课堂，多课堂造成了很大的影响。在上课时，学生不能按时到，迟到者数量众多。正是因为存在以上的一系列问题，显示改革的必要性。

3教改方式

（一）对老师的要求

对教师而言，教师在课堂中主要起主导作用。要使学生学好铸造工艺学，首要在于如何使抽象的知识具体化，形象化，提高学生的学习积极性。

（1）开设专业基础辅导班。对铸造班而言，专业基础差，开设专业基础班有利于使学生重新复习基础知识，强化基础知识；另一方面，教师应该打破专业隔阂，开展多层次，多方面的教学方式。

（2）积极创新课堂形式。要敢于打破传统的教学模式，开创新的教学方法，提高学生学习的积极性。在课堂上，除了老师讲以外，还可以是学生来讲，把课堂还给学生，给学生以更多的机会。将一些教学内容分配给学生，让学生来教学生。比如让同学们来讲解铸造工艺参数的选取，零件结构的改进等等。

（3）充分利用大学的网络教学,建立了真正意义上的网络课程。教学辅导、作业的提交与批改、问题的讨论和回答都在网上进行,每个学生必须提出几个与课程相关的问题,并参与其他同学提出的问题的讨论,这增加了课堂的宽度与广度，而且还让学生可以随时参与讨论自己想要了解的问题,同时还给了比较内向的学生更多的机会，对提高学生的学习积极性有很大的帮助。

（4）加强课堂纪律管理。所谓"没有规矩不成方圆"，课堂有课堂的规则，只有加大惩罚的力度，在学生的心中才会形成纪律意识。在教学中，教师作为教学的主导者，应该做好相关的记录工作，比如每天进行点名，对迟到者也同样进行记录，并与最终的考核挂钩，迟到次数和旷课次数达到上限，通知辅导员与其进行谈话，并进行批评教育，如不知悔改者直接取消考试资格。

（5）建立课堂讨论。教师要建立课堂讨论，方法是教师举出案例，让同学们讨论，在热烈的课堂讨论中,教师要注意控制讨论方向,使学生紧紧围绕着主题;要充分调动学生的学习积极性和主动性;要让学生唱主角,使问题得到充分讨论,以便集思广益,把案例分析深入、透彻。创造积极的讨论氛围，鼓励学生发言。同时，通过假设，设疑等方式引导学生多角度考虑问题,比如如对于缸盖，总是存在渗漏，请学生讨论原因及结局措施，要引导学生对产生渗漏的各方面的原因进行分析，是由于缩松缩孔还是气孔的存在，导致产生渗漏，并引导学生分别就缩松缩孔和气孔等提出解决的方案。在这样的讨论中，可以强化学生对基础知识的了解，同时也可以培养学生的更多的企业意识。

（6）充分利用班级的积极因素。在班级体中，总会有这么一群似乎总是无视老师，无视学习的这么一群人。其实，像这样的学生往往有自己相对独立的认识，充分利用他们积极的一面，有利于建设一个和睦的班集体，和谐的，积极班集体。

（7）细化讲解。针对学生容易犯模糊的知识点进行清晰的讲解。对铸造工艺学而言，浇冒口的设计就是一个难点，可以考虑细化浇口冒口的讲解，把从选择浇注系统类型，最小剩余压头的计算、冒口模数的计算等分解细化。加强对基础知识的了解及应用。

（8）鼓励学生参加竞赛。参加竞赛能够使学生有目标有方向的自主学习，我校铸造专业学生至第一届永冠杯举办以来，一直鼓励学生参加，成绩喜人，目前，共获得二等奖7个、三等奖15个、优秀奖若干。参加永冠杯比赛，主要是由学生自己组队，指导老师帮助，完成要求的铸造工艺设计，在这个过程中，对学生强化铸造工艺基础有很大的帮助。

（二）对学生的要求

前面分析了学生在学习中存在的问题，学生应该对自己进行深刻的反省，首先要加强内在的修养，不断提高对学习的认识、其次依靠制度，班级的监督，老师的监督必不可少。

（1）学生内修

①增强学习动力，培养学习的兴趣。兴趣是最好的老师。要培养学生的学习兴趣，必须使学生投入到更广泛的学习活动中来，加强对学习的认识，增强自主学习意识。②确立学习目标，提高学习效率。不论在何时何地，都应该有明确的目标，目标于人生而言犹如灯塔，它能够为我们指明前进的方向，因此，应该对自己的人生进行合理规划，明确目标的所在。③严于律己，养成持之以恒的学习韧劲。学习如逆水行舟，不进则退，在学习过程中，要严于律己，只有做到如此，成功才不会遥不可及。在生活中要不断进行自我监督与修正。如果每天都迟到，每天都在课堂上睡觉，小事尚且如此，临大事又能够有何为。因此，严于律己，从小事做起。

（2）行动要跟上

①认识教师作用，上课专心听讲上课要专心听讲，是指上课时注意力要集中，也就是说上课时思路要跟着老师保持一致。要做到这一点，必须充分认识老师在课堂上的作用。很多老师一生中专攻一门学科，在教学中又积累了丰富的教学经验，他们能够利用科学的教学原则和方法，把总结出来的知识传授给学生，并巧妙地培养学生的各方面的能力；他们能够根据上课时学生状况来调整教学的进度和方式，从而提高学生接受知识的效率。在老师的指导下，学生走的是一条最简捷的认识道路。认识到了老师在上课时的作用，就应当跟着老师的思路去发现问题、分析问题和解决问题。②当堂弄懂，注重实践上课时必须要做到基本理解所学的知识。有些学生认为，上课听不懂没关系，反正有书，课后再看书，这是谬论。持有这种想法的学生，听课时要么注意力不集中，老师讲一套，自己搞一套。这样一来宝贵的上课时间就白白浪费掉了，同时也增加了课后的学习负担。这种课上不听课外自学的认识和做法都是不正确的。正确的做法是上课积极思考，力争课上就基本完成理解的任务。当然，能够再课堂上弄懂就及时弄懂，万一弄不懂，积极请教老师，课后及时翻阅相关资料。在学习铸造工艺学的过程中，有些东西并不是一听课就能够具体弄懂的，因此，这就需要从实践中去找答案，比如很多同学不了解分型面和分箱面的区别，但如果我们到实验室去做一个挖砂造型，就可以很容易明白分型面和分箱面的区别了。③理清听课思路上课时不能满足于当堂弄懂，还要把老师讲课的思路理清楚。把思路理清，就是说要把老师思考过程中运用的思维形式、思维规律和思维方法弄清楚。这同时也是在培养自己的思维能力。这对铸造工艺学而言，学生在做到认真听讲的同时，应该理清老师的总体思路，这对提高学习效率至关重要。比如在铸造工艺参数的选取中，要怎么样来确定具体的铸造工艺参数以及其逻辑步骤，如何计算浇口的截面积等。④课后加强应用对工艺学而言，学生要进行及时消化。比如：老师讲冷铁的作用以及冷铁的放置，在课后，学生应该找具体的一些零件来进行具体的设计，对冷铁的放置，冷铁的激冷范围，冷铁的形状设计，放置距离都应该有一个总体的把握。

4结语

传统铸造工艺范文第4篇

[关键词]离心铸造件 裂纹缺陷 预防措施

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0045-01

离心铸造工艺作为一种传统与现代结合的经典铸造工艺，被广泛的用于钢铁铸造行业，每年我国铸件总量的15%～20%都是采用离心铸造工艺进行生产的，离心铸造工艺成为我国铸造行业最为常见的铸造工艺。随着国家大力推行 “一带一路”，“一带一路”建设中，不仅我国国内需要大量地进行相关基础建设，沿线周边国家的基础建设也必将迎来新的，铸件的需求量也会大幅度增长。不言而喻，在生产铸件的各种方法中离心铸造方法将仅次于砂型的铸造方法，具有举足轻重、至关重要的地位。目前，离心铸造件普遍存在着裂纹缺陷问题，这些裂纹的存在不但提高离心铸造件的废品、次品率，严重影响了铸造件的质量，制约了生产企业的营运效益和长久发展，而且这些存在裂纹缺陷的铸件在其使用过程中，可能发生各种危险的工程事故，甚至会对使用者的生命财产安全产生严重的威胁。

一、离心铸造工艺

将金属液浇入旋转的铸型中，使之在离心力作用下充填铸型并凝固成形的铸造工艺称为离心铸造工艺。离心铸造工艺根据铸型旋转空间位置的不同，可以将离心铸造机分为立式离心铸造机和卧式离心铸造机两类。对于离心铸造机的分类也可以根据铸型的旋转轴方向不同，离心铸造机分为卧式离心铸造机、立式离心铸造机。不同类型的铸造机可用于不同的铸件的铸造。水平离心铸造机主要用于铸造各种管状铸件，如灰口铸铁管、球墨铸铁管，一般最小直径75 mm，最大直径3000 mm。立式离心铸造机主要用于生产环形的铸件和较小的非圆形铸件。

二、离心铸造件裂纹的种类及特征

离心铸造工艺的不同导致其裂纹的产生温度、位置、规模和机理也不尽相同，根据不同的分类标准，可以将离心铸造件的裂纹缺陷进行不同的分类。根据裂纹产生的温度范围不同，可以将离心铸造件裂纹缺陷分为热裂纹、冷裂纹；依照离心铸造件裂纹缺陷产生的位置不同，可分为深层裂纹和浅表层裂纹；按照裂纹尺寸规模，可分为肉眼可辨别裂纹和非肉眼可辨别裂纹；按照裂纹产生的次序，可以将离心铸造件裂纹缺陷分为原生裂纹、次生裂纹等。

离心铸造件裂纹主要分布在铸件的表面，一般是肉眼可见，部分裂纹在铸件内部，需要进行X光探伤才能发现。离心铸造件的裂纹有纵裂纹、横裂纹、斜裂纹和环状裂纹，裂纹有的是连续的，有的是不连续的，甚至有的直接让铸件断成两节。离心球墨铸铁管的裂纹主要是表面圆周或者纵向的裂纹，其常见的管身裂纹和承口裂纹。

三、离心铸造件裂纹产生的原因

通过对离心铸造工艺的分析和新兴铸管股份公司离心球墨铸铁管等铸造件在实际生产过程的深入研究，经分析总结离心铸造件产生裂纹的原因主要有以下几点：

（一）机械接口连接不紧密或者机械阻碍

对于离心铸管离心铸造机，当铁液进入管龟模裂纹或者在承口位置钻入管模与砂芯间隙后，有时会造成飞边毛刺，影响铸管收缩率，或者由于冷凝系统没密封好，插口部位漏水，使管子收缩受到影响形成圆周向裂纹，严重者甚至断裂成两节。

（二）铸造组织不均匀

由于模具（管模）冷却凝固条件不均匀或者铁液中微观组成、浓度偏析使得部分区域组织里面珠光体的含量或碳化物含量与周边的组织存在明显区别、很大差异，使得在冷凝过程由于应力集中产生裂纹或者断裂。

（三）铁液中的化学成分

原料铁水中各种化学成分对于铸件裂纹的产生也有一定的影响，根据实践研究表明，热裂纹发生率与硫含量几乎呈指数变化关系，含硫量越高，产生热裂纹的温度就越低。钢铁液中的硫主要来源于两个方面，一方面是来自于原材料铁矿石或者钢材中，这是铁水中硫的主要来源，另外也可能来自于烘烤模具的重油，重油中的硫粘附于铸件的表面，从而被铸件吸收，导致铸件中硫含量升高，使得铸件产生裂纹，影响到铸件的质量。此外，铁水中的磷含量也对铸件的裂纹产生有一定的影响，但是其影响程度小于硫含量的影响。

（四）浇注条件

铁液进入模具（管模）以后，铸件（铸管）外表面快速凝固、收缩、结壳，而模具（管模）受热膨胀，使铸件与模具形成间隙，已经凝固了的薄壳在里层铁液在离心铸造模具高速旋转的离心力作用下产生轴向裂纹。

离心铸造工艺的浇注条件对铸件热裂纹形成的影响是多方面的，不同的铸件类型对于浇注和冷却条件是不同的，对于薄壁铸件，一般是要求高温快浇，使得铸件能够完全、缓慢、均匀的冷却，不至于因为温度快速的降低而产生裂缝。对于厚壁铸件，应该低温慢速进行浇注。如果浇注铁液的温度过高，会使得铁液的缩孔面积增大，从而降低了铸件的冷却速度，促进了裂缝的形成。因此，应该采用合适的温度慢浇。

四、预防离心铸件产生裂纹的措施

（一）及时检查机械接口，采用密封圈进行密封

利用离心铸造机进行铸造件生产中，必须不断的检查机械接口的链接情况，确保铸件在铸造过程中不产生裂纹。在铸造之前，应该及时检查机械接口的紧密性，并采用专门的密封措施进行密封，确保外界的杂物以及冷凝系统漏水不能进入模具当中。同时，在浇注过程中以及冷却过程中，都应该定期检查机械接口的密封性。

（二）检测铁液中化学成分，控制硫磷含量

在浇注之前，首先，要对原材料中的化学成分进行检测，特别是其中的硫元素和磷元素的含量。一定要按照设计要求控制硫元素和磷元素的含量，如果发现含量高于设计要求，就必须采取相关措施进行降硫、磷含量，保证原材料的质量符合生产要求。同时在实际生产过程中多采用控制硫磷含量的相关措施，对现有的工艺进行改进，改善工艺实施过程中的高硫磷的措施，优化离心铸造工艺，降低工艺实施过程中产生多余的硫磷含量。对于球墨铸铁件，高硅、低镁不能浇。

（三） 严格控制浇注条件

尽可能为铁水凝固提供足量的形核核心，加强孕育处理，尤其要重视随流孕育效果，保证管模粉加入的量与加入的均匀性，减少铁水在高温的停留时间。水冷金属型离心铸造生产过程中应该防止由于溜槽震荡产生铁液溅出、翻出情况。注意控制工艺参数，注意离心机冷凝系统中机头的冷却水布局，涂料涂刷均匀，铸件各个部位冷却均匀性良好。

在离心铸造浇注过程中，严格控制浇注铁液的温度和冷却时的环境温度，保证铸件不会因为温度降低过快，而产生冷裂纹，或者因为温度降低过慢，而产生热裂纹。严格按照设计要求的温度进行浇注，对于冷却温度也要遵守设计要求。

离心铸造件的裂纹问题是影响铸造件质量的主要因素，因此需要在实际生产过程中从铸造工艺、铸造环境、铸造条件和铸造材料等多方面进行控制，以便科学有效的提高离心铸造件的质量，来确保离心铸造件的生产和使用安全。

参考文献：

[1] 王志军.L245热轧卷边部裂纹缺陷产生原因分析与对策[J].连铸， 2012，1（6）：33-35.

[2] 范英俊.离心球墨铸铁管工艺及装备[J].2001.

[3] 李体丰，池乾勇.离心铸造辊件裂纹缺陷的预防措施[J].现代铸铁， 2007，27（5）：26-28.

[4] 刘景武.立式离心铸造件裂纹缺陷分析与对策[J].现代铸铁， 1996（3）：39-40.

传统铸造工艺范文第5篇

关键词： 计算机技术 铸造 应用

1.前言

铸造是获得机械产品毛坯的主要方法之一，是机械工业重要的基础工艺，在国民经济中占有重要的位置。铸造件是整个产品的重要组成部分，其质量直接影响到整个产品的质量。一直以来由于对该行业的重视不够，我们的铸造水平与国外同行业相比差距甚远。随着产品商品化程度的不断提高，现行铸造设计、生产方法已不能适应市场经济和社会进步的要求，为了赢得竞争、占有市场、保持可持续发展，必须变革传统的生产方法，引进新技术、新思维。

当前世界上铸造技术的发展大致有四个目标：①保护环境，减少以至消除污染；②提高铸件质量和可靠性，生产优质近终形铸件；③降低生产成本；④缩短交货期。将现代高新技术――计算机技术应用于铸造领域正是实现上述目标的最佳途径。

2.计算机辅助设计与分析

经过铸造科技工作者几十年的研究，铸造CAE应用所涉及的范围已相当广泛，归纳起来主要以下几个方面。

上述模拟技术已从最初的普通重力砂型铸造扩展到压铸、低压铸造、熔模铸造、电磁铸造、双辊连铸、电渣熔铸等众多铸造方法。目前，铸造数值模拟技术尤其是三维温度场模拟、流动场模拟，以及弹塑性状态应力场模拟已逐步进入实用阶段，国内外一些商品化软件系统先后推向市场，对实际铸件生产起着越来越重要的作用。对计算机辅助设计与计算机辅助分析的推广应主要从以下几方面着手。

（1）实施甩图板、甩红蓝铅笔、甩铸造手册工程。当前国内铸造生产依然是采用传统的工艺设计手段，铸造工艺CAD的应用几近空白，应当尽快实施甩图板、甩红蓝铅笔、甩铸造手册工程，实现铸造工艺的计算机设计。这是铸造行业技术改造的必然要求。

（2）大力推广铸造CAE技术。目前国内采用铸造CAE技术的企业不到100家，仅占所有铸造厂家的0.5%左右，与西方工业发达国家（10%左右）差别很大，推广应用工作应大力加强。一方面国内铸造业应解放思想，大胆采用最新科技成果，另一方面还应正确认识铸造CAE系统的作用，它侧重于分析、优化铸造工艺，但它绝对不能完全代替铸造工程技术人员，不能神化它的功用，亦不应无视其作用，确切地说它是铸造工作者手中的有利工具。

（3）铸造工装初步实现CAD／CAE/CAM/RPM一体化，进一步实现远程制造。在整个铸造生产中，铸造工装尤其是铸造模具/模板的设计制造，比较易于实现CAD/CAE/CAM/RPM一体化。目前国内一些铸造工装企业已初步采用了上述先进设计制造技术，甚至实现了远程制造。

（4）加强人才培训。铸造CAD、CAE推广应用的另一个关键是人才培训，性能先进的CAD、CAE软件系统必须配以高素质的应用人才才能达到最佳效果。因此在推广高技术的同时应大力加强人才培训。

3.计算机检测与控制

利用计算机实现对生产设备或生产过程进行检测与控制是计算机在铸造生产中应用的重要内容。近些年来已经出现了很多利用微机来测试各种参数、监视生产状况、控制生产过程的设备及装置，从而有效地提高了铸件质量及生产效率，降低了铸造成本。铸造过程采用微电子及计算机技术进行检测与控制是生产高质量铸件的必备条件，也是现代铸造生产的一个重要标志。

微机检测与控制系统通常由计算机硬件与软件、I/O接口、模数转换器（A/D）、数模转换器（D/A）、传感器及执行机械等部分组成。目前在铸造生产中运用的微机检测与控制系统主要有如下几个方面。

（1）型砂性能及砂处理过程微机检测与控制。主要功能有紧实率、抗压强度、抗拉强度、有效粘土含量、透气性测定及水分控制。

（2）冲天炉熔炼的微机检测与控制。主要功能有配料的自动控制、风量调节、冷却水量控制、湿度及温度控制。

（3）金属液质量的炉前快速检测及微机处理。主要功能有各元素成分测定、金属液温度、共晶度、孕育效果、抗拉强度、硬度的测定。

（4）铸件成形过程的微机检测与控制。主要功能有金属液流动性检测、铸型性能检测、造型线主辅机工作状态的监控。

（5）铸件成品质量的微机检测。主要功能有检测铸件内部缺陷的大小、检测铸件表面的粗糙度。

随着科技的发展，铸造行业计算机检测与控制系统将越来越强调在线监控，强调在线化、集成化与智能化。能够对铸造过程或设备进行在线检测与控制，能够及时准确地反映现场状态，实时控制有关生产设备，从而使铸造过程或设备保持着最佳状态；各监控系统能够相互配合、相互协调，成为一个有机的整体；监控系统能够根据现场实际情况，自动发出准确合理的指令控制相关对象；利用Internet可以实现远程（异地）监控。

国内铸造企业这一领域的计算机应用相对较多，尤其是一些大规模专业铸造生产厂家，比较注重该方面技术的应用。但总的来说，应用面还不够宽，现有的检测与控制系统也大都是各自为战，相对孤立地完成某一特定的工作。因此铸造企业在抓现有铸造监控系统现代化改造的同时，要注重引进吸收先进在线化、智能化、集成化的监控技术，从而达到高效低耗生产出高质量铸件的目的。

4.专家系统

专家系统（Expert System）是近几十年来人工智能领域研究开发的计算机系统，它是人类长期以来对智能科学的探索成果和实际问题求解需要相结合的必然产物，是一种基于知识的智能系统，以求解那些人类专家才能解决的高难度问题为特征。一般包括知识库、数据库、推理机、知识获取机制、解释机制及用户接口等部分。

铸造生产是一个复杂的过程，产品质量受诸多影响因素的制约。而这些因素一般是随机的、复杂的，很难用数学公式描述。在处理一些突发事件时，往往需要丰富的知识与经验，而这些知识与经验并不是所有人都能够掌握的。一个性能优越的铸造生产专家系统就可以处理生产中错综复杂的情况，在不确定信息基础上得到正确的结论，及时准确地解决问题。国外铸造专家系统的研制起始于上世纪80年代，一些不同类型的铸造专家系统先后推向市场，如冲天炉控制专家系统，铸件缺陷分析诊断专家系统，铸造过程规划、咨询系统，熔模铸造专家系统，等等，在实际生产中已取得较好的应用效果。

国内这一领域的研究开发工作起步较晚，但在一些方面也取得了长足进步，先后推出了型砂质量管理专家系统，铸造缺陷分析专家系统，自硬砂质量分析专家系统，压铸工艺参数设计及缺陷诊断铸造生产专家系统，等等。

尽管铸造生产专家系统的研究工作已在很多领域展开，并取得了一定的应用效果，但总的来说目前还处于初始阶段，一些技术及应用环节的障碍，如铸造知识类型复杂、知识表达困难、决策空间大、多目标和多重约束、模糊性和不确定性等都有待于进一步解决。

专家系统控制是智能控制的另一个重要分支，是专家系统应用研究的前沿。在线专家系统控制更是倍受关注，铸造领域这方面的研究将逐步展开。

5.信息处理系统

信息社会的一个重要特征就是“信息爆炸”，在这样的背景下，运用高效的管理手段及时准确地分析和处理要“爆炸”的信息和浩瀚的数据就显得非常重要了。对于一个铸造企业来说，一方面，企业内部各管理部门之间、各生产部门之间、管理和生产部门之间及企业和外部之间需要传递大量的信息。另一方面，企业内部各部门技术的进步往往会发生一些阻碍信息交流的“孤岛”，一些处理系统如CAD、CAE、CAM、CAPP所需要的及所生成的数据彼此差异很大，需要协调管理，才能达到资源共享。根据上述要求，信息处理系统（Information Processing System）应运而生。

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企业信息处理系统有别于管理信息系统（Management Informtation System，简称MIS）及产品数据管理（Production Data Management，简称PDM），是一个范围更广、内容更深，集整个企业所有行为为一体的信息处理系统。以铸造生产为例，一个铸造厂的信息处理系统应涵盖该厂的所有行为，包括市场营销、物料进出、生产组织与协调、行政管理、与外界的信息交换等。

当今世界，信息技术即将成为第一大产业，各种各样信息处理技术大量涌现、日新月异，特别是信息高速公路的出现，使人类社会进入了一个崭新时代。但是与其他领域相比，铸造行业信息处理技术研究、开发与应用显得过于落伍。特别是国内的铸造生产厂家，基本是拒信息技术于门外，尽管也有个别企业尝试采用现代先进信息处理技术，但毕竟凤毛麟角，远没有形成气候。目前国内铸造行业信息处理技术的开发应用有以下特点。

（1）研究开发没形成规模，基本上处于手工、作坊式、来料加工方式，没有形成规模、特色。所采用的技术也远不是最先进的。

（2）应用范围较窄，主要集中在铸造企业的财务、人事、库料管理等方面，现场生产管理很少，基本上谈不上系统集成。

（3）缺乏先进信息技术的应用，如PDM技术、MRP-Ⅱ技术、Internet/Intranet技术等应用还处于起步阶段。

但是，作为机械产品毛坯重要的生产方式，铸造必须吸纳各种现代先进技术，以实现自身的完善与发展。先进信息处理技术的应用将是铸造产业现阶段及将来的技术进步最重要的领域之一，其发展也必将呈现集成化、国际化等趋势。

铸造企业信息处理系统是一个庞大的系统工程，需要有长远的目标与规划。该系统的实施与应用将彻底改变铸造企业传统的生产、管理方式。

6.铸造工装制造技术

铸造工装，尤其铸造模具、模板的设计制造，与普通铸件生产过程相比，更方便采用现代先进制造技术。因此，目前在整个铸造相关环节中，铸造工装的生产过程相对较多地应用了先进的设计与制造手段。

进入上世纪90年代中期，国内外一些专业铸造模具/模板制造企业，已比较普遍采用以下列方面为代表的先进设计与制造手段，完全变革了传统的制模方式，带来了铸造工装生产的彻底性革命。

（1）CAD/CAM一体化。在三维特征造型系统上直接进行模具的设计，能够实现模具各部分的虚拟装配，自动检查干涉情况；能够完成走刀规划和加工模拟；可以自动生成NC代码，迅速快捷地生产出高质量的铸造模具来。

（2）快速原型制造。利用快速原型制造（RPM）技术，能够快速提供铸造工装的模样，可以显著缩短新产品开发周期，降低试制成本。

（3）并行工程（CE）。在铸造模具/模板设计的一开始就综合并行考虑模具的设计、加工、装配、使用直到报废处理的所有环境，可以将设计错误降低到最低。

（4）远程设计与制造。随着Internet的不断发展，铸造工装的异地设计、异地制造已成为现实，远程设计与制造技术能够充分发挥不同国家、不同地区的各种资源优势，达到最佳配置。

尽管国内铸造工装制造的计算机应用已倍受关注，也取得了巨大的进步，但与西方工业

开发水平还很落后，推广应用范围还很小，亟需迅速提高。

7.结语

落后的工艺装备与生产管理一直制约着铸造件产品质量的提高，也影响了机车车辆产品的整体质量。以上介绍的一些计算机技术除在检测方面有所应用外，其他方面的应用几乎是空白，与现代铸造水平差距甚远。展望未来，为求生存求发展，铸造生产单位我们应改变观念，积极引进新技术、新思维，逐步进行技术改造，使铸造领域尽快驶上“信息高速公路”，建立自己的主页，逐步开展网上电子商务活动，并根据自身的实际情况，有计划、有步骤地采用网络化高新技术改进生产手段。

参考文献：

［1］张毅等.铸造工艺新技术.北京：机械工程师进修大学出版社，1991.

［2］林在学等.现代铸造方法.北京：航空工业出版社，1991.

［3］李维等.从《铸造》50年看我国铸造业的发展.铸造，2002，（1）.

［4］陈立亮等.我国铸造行业计算机应用的回顾与展望.铸造，2002，（2）.