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樹脂砂閥門鑄件

發布時間:2024-11-05 01:43:51

① 求砂型鑄造論文 先謝了

給你一篇看看做參考,我有部分論文,也有自己寫的。
漫談濕砂型鑄件表面缺陷
與其它鑄造方法相比,濕型鑄件是較容易產生粘砂、砂孔、夾砂、氣孔等缺陷的。如果鑄造工廠注意控制濕型砂的品質,這些缺陷本來是有可能減少或避免。以下用實例說明型砂性能與鑄件表面缺陷的關系。
一.粘砂
研究工作表明,一般濕砂型鑄件,不論鑄鋼還是鑄鐵,粘砂缺陷都是屬於機械粘砂,而不是化學粘砂。機械粘砂的產生原因有多種,最多見的如下的實例:
1.砂粒太粗和透氣性過高,金屬液容易鑽入砂粒間孔隙,使鑄件表面粗糙,或將砂粒包裹固定在表面上。江蘇某外資工廠的鑄鐵舊砂中不斷混入大量30/50目粗粒芯砂,以致型砂透氣性達到220以上,鑄件表面極為粗糙。內蒙某工廠鑄鋼車間的氣動微震造型機生產中、小鑄件。使用主要集中在40目的40/70粗粒石英砂混制型砂,鑄件表面產生嚴重粘砂。平時不檢測型砂透氣性,認為已經符合工藝規程規定的≥80。為了找到粘砂原因而專門檢測一次,發現透氣性居然高達1070左右,表明這就是產生粘砂的原因。因此型砂透氣性必須有上限,型砂粒度粗細和透氣性應當處於適宜范圍內。一般震壓機器造型單一砂最適宜的型砂粒度大多為70/140目,透氣性大致為70~100,高密度造型的型砂粒度最好是50/140或100/50,透氣性為80~140。有些生產發動機的鑄造廠大量使用50/100目粗原砂製造砂芯,落砂時不斷混入舊砂中,使型砂透氣性可能達到180以上,就應加入100/140目細砂,或將旋流分離器中的細顆粒部分返回到舊砂中,以便糾正型砂粒度。
2.鑄鐵型砂中煤粉含量不足或煤粉品質不良。北京某鑄造廠生產高速列車剎車盤,鑄件材質符合要求,而表面有嚴重粘砂,需整體打磨後才能交貨。型砂中所用煤粉來自郊區一家關系密切的私營小供應商。粘砂的產生原因可能是煤粉品質太差,還可能是型砂中有效煤粉量也不足夠。安徽某閥門總廠使用的「煤粉」是生產焦炭洗選下來的廢料,灰分高達76%。使用後整個型砂性能遭破壞,鑄件廢品超過一半。鑄造工廠應該對購入的煤粉品質加強檢驗。優質煤粉要求灰分≤10%,揮發分30~37%,焦渣特徵4~5級。型砂的有效煤粉含量可以用發氣量進行檢測。中小灰鐵鑄件震壓造型應用普通煤粉的的型砂每1g的發氣量大約在22~26mL,摺合普通品質有效煤粉量約為6~7%,或優質煤粉5~6%,或增效煤粉4~5%。高緊實度造型用型砂發氣量大體在18~24mL,摺合增效煤粉含量3~4%。我國一些外資鑄造工廠大多用灼減量(LOI)估計鑄鐵用濕型砂抗粘砂性能。例如江蘇一汽車鑄件廠的靜壓造型線規定面砂的灼減量為4.10±0.30%。國內有多家造型材料公司供應各種「煤粉代用品」。鑄造廠應先進行澆注試驗,與優質煤粉或增效煤粉比較鑄件表面效果、型砂性能變化以及鑄件生產成本,然後確定是否或行選用。
二.砂孔
鑄件表面的砂孔和渣孔通常合稱為「砂眼」。渣孔大多是由於用了稻草灰或干砂當做聚渣劑形成的。關於砂孔的形成原因如以下幾個實例:
1.天津某合資鑄造廠手工造型生產電機殼等中、小灰鐵鑄件。主要缺陷是整個鑄件上表面都可看到彌散分布的砂粒。分析這種砂孔形成原因是沖砂,是澆注系統和型腔被衫輪嘩鐵液沖蝕而掉落的零散砂粒漂浮在液面上形成的。該廠平常並不控制型砂品質,據雲以前曾檢測濕壓強度只有25kPa。手工造型用型砂濕壓強度最好在70~80kPa左右,震壓機器造型應90~120kPa。如果是高密度造型,型砂濕壓強度可以是140~180 kPa。大件可以再增高些。為了提高型砂的濕壓強度,應避免使用劣質膨潤土,0.2g膨潤土吸藍量最好在35mL以上。型砂還需要含有足夠的有效膨潤土,例如高密度造型的型砂5g吸藍量大多在55~65mL。摺合優質有效膨潤土量6~7%。
2.山東某鑄造工桐悔廠只有一台震壓造型機,上班後先造下型鋪滿地面和下芯。半天以後更換模板製造上型和扣箱合型,准備澆鑄。鑄件經常出現砂孔等缺陷。其原因是濕砂型表面脫水乾燥後表面強度急劇下降,表面砂粒很容易被沖蝕落入鐵液中。天氣乾燥季節中「風干」現象更加嚴重。濕型砂下箱敞開時間最好不超過半小時。如果發覺砂型表面有乾燥脫水的跡象,合型前應用噴霧器向砂型表面噴水使恢復潮濕狀態。天津某日資汽車發動機廠過去曾用進口表面強化劑噴塗型腔表面,現也改用噴水。
3.四川某汽車件鑄造廠使用靜壓造型機流水線生產汽缸體和汽缸蓋,鑄件表面都有多少不等的砂孔。該廠型砂採用本省品質不高的膨潤土和煤粉,未對舊砂進行經常性除塵處理,致使舊砂中含泥量有時升高達到24%。為了保持型砂含水量4.0%左右以防止產生氣孔缺陷,不得不將型砂緊實率壓低在27~32%范圍內。型砂的濕壓強度並不低,在170~210kPa,不是產生砂孔的原因。由於型砂的灰分過高和緊實率很低,影響韌性不足,破碎指數只有65~75%左右。這種型砂性能太脆,起模性差,砂型的稜角和邊緣容易破碎,因而引起砂孔缺陷。該廠應當改用優質膨潤土和煤粉;還應使用舊砂除塵設備,將舊砂含泥量控制在12%以下,型砂含泥量不超過13%;將型砂破碎指數控制為80~85%。在造型處的型砂緊實率提高為35~38%,含水量為3.2~3.6%,使(緊實率)/(含水量)的比例在10~12的范圍內。這樣就能提高型砂韌性和減少砂孔缺陷。上海、北京、哈爾濱有幾家工廠在砂子中加入少量α-澱粉用來改善型砂韌性,降低起模摩擦阻力,增強表面風干強度。對防止砂孔缺陷和改善鑄件表面光潔程度都有益處。
4.河南某拖拉機廠的發動機鑄造分廠由於大量冷芯盒砂芯的混入,使型砂變脆,起模性能越來越差。不但砂型邊棱易碎,而且吊砂易斷。根據工廠規定,碾輪混砂機的周期時間只有3min,不能加長混砂時間以免影響造型機用砂需要。後來盡最大努力使混砂周期延長了1min,發現型砂的手感起了變化,起模性也有了改善。這說明原來的混砂時間太短,不能混制出優良的型砂性能。
三.夾砂(結疤、起皮)
自從國內有多家公司供應優質活化膨潤土以來,濕型鑄件表面夾砂缺陷已大為減少。但是個別濕型鑄造工廠還會意外地產生夾砂缺陷。
1.江西一家小型汽車修配廠希望用濕型生產摩托車發動機鋁鑄件。開始時曾借來兩只牛皮紙袋的仇山「陶土」供混砂使用。後來又到物資部門購買了兩只麻袋包裝的陶土。但是發現新購來陶土的型砂粘結力很低,砂型在火爐旁烘烤後開裂起皮,澆注鑄件出現嚴重夾砂缺陷。當時用極為簡陋的條件檢查兩種粘土的泥漿是否能用鹼活化變稠。證明麻袋中不是膨潤土而是真正陶土,不可用於濕型鑄造。出現問題的原因是當初地質部門將呈微弱酸性的鈣基膨潤土稱為「酸性陶土」。而很多鑄造工廠又將「酸性陶土」簡稱為「陶土」。結果把以蒙脫石為主要礦物成分的膨潤土與以高岺石為主要礦物成分的真正陶土(即普通粘土)混淆在一起。真正的陶土主要用來燒制陶瓷,不適合濕型鑄造使用。鑄造工廠也可以用吸藍量來鑒別兩種不同的粘土礦物,0.2g膨潤土吸附亞甲基藍在25~45mL,而普通粘土吸藍量只有膨潤土的十分之一。
2.水質的影響:天津的一家台資鑄造工廠,使用擠壓造型機生產出口鑄鐵煎鍋。用優質活化膨潤土混砂,型砂的濕壓強度200~250kPa,緊實率35~38%,含水量3%左右。但是後來鑄件靠近內澆道處產生夾砂缺陷,懷疑混砂所用井水有問題。該廠原來混砂用深井水的井管被堵塞。老闆為了節約,打了一口20m淺井供混砂加水之用。工人發現這口井的水咸不能喝,洗手搓肥皂也不起泡沫。經化驗這種淺井水中含有大量鈉、鎂、氯離子,對活化膨潤土有強烈的反活化作用,用來混砂生產鑄件容易產生夾砂缺陷。從鄰近工廠引來飲用水混砂後,仍不能完全消除原來水質的影響。江蘇有一家擠壓造型生產冰箱壓縮機鑄件工廠,使用流經工廠外面小河中的河水混砂,適逢河水上游有化工廠向水中排廢水而引起鑄件產生夾砂缺陷,其原因也是由於廢水的反活化效應。如果懷疑水質是否適合混砂,可以取2g或3g膨潤土分別用純凈水和待試水測定膨潤值,或膨脹倍數和自由膨脹量,如果待試水的測試結果比純凈水低很多,就表明待試水的品質不可用。
四. 氣孔
鑄件的氣孔缺陷主要有裹攜氣孔、侵入氣孔、析出氣孔和反應氣孔四個類型。以下舉例說明工廠中常見氣孔的生成原因和防止措施。
1.鑒別氣孔的類型和生成原因都是不容易的。根據生產經驗,提高澆注溫度30~50℃經常可以減少任何類型氣孔缺陷的發生。應當注意每包鐵液澆注最後一兩個砂型的溫度,因為這時包中鐵液溫度已然下降而容易產生氣孔缺陷。天津某台資鑄造廠生產工業縫紉機殼體,每台鐵液本可以澆注7個砂型,但是只澆5個砂型。剩在包中鐵液倒回電爐中,然後再重新接一滿包鐵液去澆注砂型,就是為了保持澆注溫度,減少氣孔缺陷。
2.北京某日資工廠曾發現一個有氣孔缺陷的鑄件,鋸開後看到氣孔呈一個個連續上浮狀態。估計在產生氣孔的界面上背壓力超過了鐵液的靜壓力引起侵入氣孔,但已無法判斷氣源是何物。有的工廠將舊砂堆當做垃圾堆,香煙頭、冰棍捧、廢紙團、瓜籽皮……扔到舊砂,混入型砂中都可能形成氣孔缺陷。有些外資鑄造工廠嚴格禁止在廠區中吸煙也是預防氣孔的有效措施之一。
3.山東某廠生產中等大小出口閥門鑄鐵件,用震擊造型機造型,冷芯盒制砂芯。該廠採取兩天連續造型和下芯、合型,每隔一天沖天爐開爐澆注一次。所生產鑄件氣孔廢品率極高。分析其原因是砂芯吸潮發氣進入鐵液中造成的侵入氣孔。冷芯盒砂芯長時間放置在相對濕度極高的砂型中很容易吸潮。澆注時不僅粘結劑發氣,而且砂芯吸收的水分也發出大量水汽,因而容易產生氣孔缺陷。應當將隔日開爐攺為每日開爐,或者造型後先合空型,待開爐日再開箱下芯、合箱澆注。既可以防止砂芯吸潮,又可以減少砂型風干脫水,使氣孔缺陷大為減少。多開出氣冒口,增大排氣能力。適當提高澆注速度,迅速建立靜壓力抵制界面氣體侵入,也對防止侵入氣孔有好處。
4.從河南、山東、遼寧、吉林…等發動機鑄造工廠的氣孔缺陷生成情況來看,所遇到的氣孔仍多屬於砂芯發生氣體的侵入氣孔缺陷,很少是析出性的氮針孔。因為所用砂芯的粘結劑都改為含氮量較低的樹脂,而且必要時在芯砂中和塗料中加入適當的氧化鐵。因此首先應當加強砂芯的排氣能力。砂芯中間應開通暢的排氣孔。對於厚大斷面砂芯可以抽成空心或分半挖成網格形內腔而後粘合。樹脂自硬砂芯最常用的排氣辦法是使用尼龍編織管,制芯時可以方便地沿砂芯的任意形狀預埋在砂芯中。熱芯盒、冷芯盒和殼芯都是整體射制的,不能預埋排氣管路,可以安放通氣針或棒,在取芯之前或之後抽出。但是更多的是在砂芯硬化後用硬質合金鑽頭從芯頭鑽孔幫助排氣。例如山西某液壓件廠生產形狀極為復雜的液壓閥,將殼芯所有芯頭都角鑽頭鑽盲孔幫助排氣。西班牙有一家生產小轎車的鑄造工廠,制出氣缸蓋的水套砂芯用專門多頭鑽床自下向上地將水套砂芯的各個冷卻水通道芯頭同時鑽出盲孔。較大砂芯下芯時,如果芯頭與芯座的間隙過大,會出現鐵液鑽入砂芯通氣孔現象。應當用耐火纖維氈墊、泥條、石棉繩等密封材料圍封砂芯芯頭。還要注意高溫快澆,迅速建立起鐵水壓力超過發氣點背壓力使氣體不能鑽入鐵液中成為氣泡。即使氣體已經鑽入鐵液中,也能漂浮和隨著鐵液進入排氣冒口排出。另外,採用低發氣量粘結劑對防止氣孔缺陷是必要的,例如北京某工廠生產英國的煤氣爐燃燒圈只有一個芯頭,排氣困難,就盡量將殼芯的發氣量控制在12mL/g以下,而且高溫快速澆注。
5.山西某廠使用擠壓造型機生產灰鑄鐵曲軸,在鑄件表面和皮下形成宻集的小氣孔。一般為直徑1~3mm的小孔,大多存在於表皮內1~3mm處,拋丸清理或粗加工時露出。此工廠不用樹脂砂芯,不會產生氮氣孔,缺陷應當屬於反應氣孔。即金屬液與鑄型在界面處發生化學反應,產生的氣體溶解在金屬液中。冷卻時溶解度降低析出成氣泡。鑄件材質為灰鐵,也排除掉鐵液中鎂或稀土與砂型中水分引起反應。懷疑是爐料和孕育劑有可能將鋁、鈦帶入鐵液中。因為鋁、鈦與水反應放出極易溶入鐵液層中的原子態[H]。該層凝固時氫的溶解度降低而以分子態氣相析出和長大成氫氣泡。由該廠硅鐵孕育劑的分析報告中看到含鋁量達到1.86%,可能是產生皮下氣孔的主要原因。硅鐵孕育劑的含鋁量最好為1.0%左右,最多不可超過1.5%。對於隨流孕育用硅鐵,不但要控制較低的含鋁量,而且要限制加入量一般不超過0.08~0.10%。為了防止鋁、鈦等元素與水的反應,擠壓造型的型砂含水量也必須控制在不高於4%。
6.球墨鑄鐵的鐵液澆注入濕砂型後,殘留鎂同水分子中氧強烈反應而產生原子態[H],是產生皮下氣孔缺陷的主要原因。必須採取冶煉和工藝兩方面的措施才能防止反應氣孔的產生。河北某球墨鑄鐵工廠是生產載重汽車離合器壓盤等球墨鑄鐵件的專業廠,鑄件無皮下氣孔。從該廠冶煉角度來分析其避免氣孔的原因是各項指標都未超出常規范圍。例如使用優質鑄造焦,沖天爐出爐溫度在1480℃以上,球化處理包的內腔深度為直徑的1.5~2倍,澆包和型腔表面抖冰晶石粉,鐵水含硫0.03~0.04%,殘留鎂量為0.40~0.46%。但是從工藝角度來分析:面砂含水量高達7.0~7.6%,遠遠超過通常認為的最多不可超過5.5%。分析其不出氣孔的原因可能是:(1)型砂加入了大量煤粉,灼減量高達7.0~7.9%。超過通常的4~5%。未測型砂發氣量,估計在35mL/5g以上。澆注後露出的鑄件表面呈現深藍色,表明澆注時型腔中為大量強烈還原性氣氛,將型腔中水汽沖淡。(2)砂型透氣性100,並扎有大量排氣孔,澆注生成的水汽大部分排出型腔以外,減少了可能參與反應的水汽。(3)面砂含水量雖然相當高,但含泥量高達21%。因此測得緊實率只有36%左右,說明型砂並不潮濕。可能泥分吸收了大量水分,減緩了化學反應的速度。因此可以設想產生反應氣孔缺陷主要取決於緊實率(即型砂干濕程度),而不是含水量。
五. 討論
1.獲得優質型砂的條件首先是選用優質原材料,也還需要應用優良的混砂過程。一些技術管理比較嚴格的濕型砂鑄造工廠要求在每班結束前將混砂機中的砂子完全清除干凈。美國主要的濕型鑄造廠大多要求混砂機刮板與底盤的距離為一個硬幣厚度。日本幾家使用碾輪式混砂機的汽車件鑄造工廠的混砂周期都是6min。但是我國有的鑄造廠的混砂機碾盤中和碾輪上的砂子都長期不清理,刮板磨損也不調整,碾輪混砂時間最多3min。這怎樣能夠混制出優良品質的型砂呢?
2.型砂品質表現在於性能如何,加強型砂性能的檢測和控制才能制備出優等型砂。江蘇某日資汽車件鑄造工廠靜壓造型線用面砂的日常檢測項目有二十餘種,還未包括背砂和原材料的檢測項目在內。我國有的鑄造工廠的型砂實驗室中儀器設備簡陋,濕型砂性能的日常檢測項目可能只有三、四種。怎能根據測得結果說明鑄件表面缺陷產生原因呢?又怎能用來降低鑄件廢品率呢?

② 熱撕裂代表金屬材料什麼缺陷

用樹脂砂生產薄壁、形狀復雜的鑄鋼件時,最容易產生的一種缺陷是熱裂。其原因有三:
1、使用樹脂砂流動性好,易緊實;樹脂加入量少,砂粒上包覆的粘結劑膜薄,這樣砂粒受熱膨脹,砂芯、砂型的熱膨脹率會比水玻璃砂芯(型)高。
2、樹脂砂受熱後,在還原性氣氛下樹脂炭化結焦而形成堅硬的焦炭骨架,能提高砂芯熱強度(如1000℃時樹脂砂的抗壓強度是水玻璃砂的5~10倍),嚴重阻礙砂芯(型)退讓。呋喃樹脂中糠醇的含量越高(氮含量越低),鑄件的熱裂傾向越大,因為糠醇提高了樹脂的熱分解溫度,降低了樹脂的熱分解速度,從而降低了砂型或砂芯的潰散性,使砂型或砂芯更加阻礙鑄件收縮,造成鑄件熱裂傾向加重。由於鑄鋼凝固時液一固兩相區的區間較寬,因此呋喃樹脂砂鑄鋼時更易產生熱裂缺陷,尤其是框架結構件。
3、用呋喃樹脂砂時,採用對甲苯磺酸作催化劑會增硫,從而加大熱裂傾向性。
高溫金屬凝固時產生的收縮受到砂芯(型)較大的阻力,使鑄件產生應力和變形,而合金錶面增硫,又降低了抗熱裂的能力。當應力或變形超過合金在該溫度下的強度極限或變形能力時,就會形成熱裂。
為使樹脂砂,尤其呋喃樹脂砂避免或減少熱裂,可採取以下幾個方面的措施:
1、合金方面
(1)控制鑄件的含硫量,宜在0.03%以下,並且避免鑄件中出現Ⅱ型硫化物。(鑄鋼件中的硫化物呈三種形態,即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布,呈斷續狀,容易引起鑄件熱裂。)通過調整錳硫比來改變硫的分布型態。
(2)對於碳鋼件,應使S+P≤0.07%,因為硫與磷的疊加作用,使熱裂傾向性增加。
(3)用A1脫氧時,應將鋁的殘留量A1殘留控制≤0.1%;過高的A1殘量,有利於形成A12S3,甚至可能形成A1N,使鋼的斷口呈現「岩石狀」,大大降低鑄鋼件的抗熱裂能力。
(4)使鋼的晶粒能細化。如在鋼液中加入稀土和硅鈣,既可脫氧、脫硫,又可以細化晶粒。對NiCrMoV鋼的測定表明:在相同的條件下,經稀土+硅鈣處理的鋼液,較之未處理的鋼液,其抗裂能力高2倍以上。
2、鑄造工藝方面
(1)在滿足鑄件的充填性的要求時,盡量降低鋼液的澆注溫度。對0.19%C的碳鋼,在1550℃時澆注比在1600℃時澆注,其抗熱裂能力幾乎高一倍。
(2)對於薄壁鑄件,宜採用較高的澆注速度。如對某鑄鋼件,重量為 125Kg,壁厚為15mm,澆注時間為14秒時不出現熱裂;延長至40秒就觀察到裂紋。
(3)在鑄件易發生裂紋處設置防裂筋,是防止鑄鋼件熱裂的有效措施。
(4)及時松箱,也有助於減少熱裂,因為可以減少鑄件的收縮應力。
3、造型材料方面
(1)降低樹脂加入量,或對樹脂改性,使樹脂具有熱塑性,讓呋喃樹脂在高溫時不結焦或少結焦,從而保證其有良好的高溫容讓性。
(2)在呋喃樹脂砂中加入附加物,使樹脂砂具有熱塑性;或者在收縮受阻最嚴重處,加入木粉、泡沫珠粒;或者在鑄型中相應部位放塑性好的退讓塊,提高其高溫退讓性。
(3)採用磷酸固化劑。因為磺酸類固化劑容易引起鑄件表面滲硫,在鑄件表面引起微裂紋,成為龜裂源。
(4)使用熱膨脹系數較小的造型材料,如用鉻鐵礦砂等代替石英砂等。
(5)減薄砂芯(型)的砂層厚度,如採用中空砂芯。例如:某類閥門鑄件,僅僅通過減薄型芯砂層厚度,改變芯骨的連接方法,就消除了鑄件的熱裂缺陷。
(6)在易產生裂紋的地方合理使用冷鐵或找其它激冷措施。
(7)採用能有效減少滲硫的塗料。
4、鑄件結構方面
鑄件的形狀與尺寸,是由設計者決定的,生產方無法改變。但是,對於園角的大小,壁厚過渡處的處理等,可以與有關設計部門協商,按照鑄造生產要求作適當修改。
上述幾方面的因素對鑄鋼件熱裂都有影響,但對於某一具體鑄件,可能只有其中的部分因素是主要的。

③ 熔模精密鑄造發展歷史

我國鑄造行業的現狀
(1)我國鑄造行業的基本情況
據有關資料分析估計,我國有各類鑄造廠點約2萬余家,從業人數約120多萬人,年產鑄件1200萬噸左右,鑄件產值超過400億元,居世界第二位,1994年出口鑄件約55萬噸,總值3.3億美元。從產業結構看,現有大量從屬於主機生產廠或公司的鑄造分廠或鑄造車間;也有在推行專業化生產過程中發展起來的一大批獨立的專業鑄造廠(以工藝專業化為主);還有改革開放以來鄉鎮建立的為數眾多的小型鑄造廠點。就規模和水平而言,既有工藝先進、機械化程度高、年產鑄件達數萬噸的大型鑄造廠;也有工藝落後、設備簡陋、基本上手工操作,年產鑄件百噸的小鑄造廠。全員勞動生產率,以鑄鐵件為例全國平均水平為8~10噸/人 年左右。一般鑄造廠的鑄鐵件與鑄鋼件每噸能耗分別為550~650公斤標准煤與900~1000公斤標准煤。近十年來,通過技術改造,一批企業有了較大的進步和改觀,形成一批具有先進水平的鑄造骨幹生產廠,但總體來說,我國鑄造成業仍面臨著經濟效益差,鑄件質量低,能源、材料消耗高,勞動條件惡劣,環境污染等嚴重問題。
1989—1992年統計分析表明,市場對鑄件的需求呈上繁榮昌盛趨勢,我國鑄件產量按合金種類分,鑄鐵件佔81%~83%,鑄鋼件佔13%~15%,非鐵合金鑄件佔3.5%~4.5%。熔模精鑄件年產量17萬噸,壓鑄件年產量約25萬噸,佔2%。
1994年我國各類鑄件的產量見表1—1—1,各類鑄件產量在各地區頒的情況見表1─1─2。
(2)近5—10年來我國鑄造行業的技術進步和發展變化
隨著改革開放,以及「七五」、「八五」的技術改造,使我國鑄造行業發生了不少變化。鑄造工藝、技術水平和鑄件質量水平在總體上比前10年有了一定的提高,出現了一批具有國際80年代水平的重點骨幹鑄造廠。我國鑄造行業的技術進步和發展變化主要表現在:
1)新裝備的應用提高了我國鑄造生產機械化水平。
──機床、石油、通用和重型機械等行業的成批量生產已先後引進80多條樹脂砂生產線。同時國內開發裝備了5~20噸/時能力的樹脂砂技術和裝備的應用形成了一批以樹指砂工藝為主的鑄造生產,提高了鑄造生產的技術水平,使我國大中型鑄件的尺寸精度達到CT9—11級,表面粗糙達Ra12.5~50μm,其質量接近國際80年代水平。目前我國已形成年產70多萬噸的樹脂砂鑄件生產能力,並能成功地生產出150噸重的樹脂砂鑄鋼件。國內部分工廠已能適應國際市場要求,用樹脂砂工藝生產出口的機床鑄件和其他鑄件。
——汽車、內燃機等行業的大批量流水生產中已先後引進沖造型線31條。在消化吸收的基礎上,國內自主開發研製氣沖造型機和線29台(條)。由於這些自動造型線投入生產並採用了優質細鋼丸清理,在我國形成了一批採用先進工藝大指生產鑄件的廠點,使部份鑄造廠生產的缸體、缸蓋和箱體等鑄件的尺寸精度達到ISOCT6—8級,表面粗糙度達到Ra12.5~25μm,接近國外同類鑄件的質量水平。此外,我國還先後引進垂直和水平分型的高壓、射壓、擠壓和靜壓以及「V」法等先進的造型生產線70多條,這對提高我國高強度薄壁鑄件的質量水平起到了顯著的促進作用。
──消失模工藝由於尺寸精度高(可達0.2mm以內),表面光潔(Ra5~6μm),生產成本低,投資省等優點,近幾年在歐美等國已得到較快的發展。我國已應用消失模技術生產汽車用鋁合金進氣管,以及閥門、管件等鑄鐵件。
──鑄鐵管待業先後引進約10套直徑1m以下中型球墨鑄鐵管離心鑄造成套設備,每個工廠形成3~5萬噸/年的生產能力。同時國內已研製開發出球墨鑄鐵管的水冷金屬型離心機和多種配套輔機,預計在今後2~3年內我國離心球墨鑄鐵管的年產量將會迅速增加。
──重型機械行業引進AOD與VOD等爐外精煉技術與設備,有自動控制的80噸大型電弧爐等先進裝備,大大地提高了高級合金鑄鋼件的內在質量。
──近幾年我國共引進各類制芯機110多台(套)。我國已能批量生產各種類型、型號的熱芯盒機、殼芯機。三乙胺法的冷芯盒裝備和制芯單元經過消化吸收已研製成功或投入使用。制芯水平有了很大提高。
──近幾年引進壓鑄機100多台,並自行研製成功1.6萬Kn的壓鑄機。鋁壓鑄件水平也有了很大提高。
2)新材質的研製應用提高了整機的使用壽命和可靠性。
──我國富有的稀土資源在鑄造生產中得到廣泛的應用。稀土鎂球墨鑄鐵已在汽車、柴油機,以及其他機械產品中大量應用。稀土中碳低合金鑄鋼和耐熱鑄鋼在機械和冶金產品中得到良好應用,並獲得可觀的技術經濟效益。
──高強度、高彈性模數的灰鑄鐵已成功地應用於機床鑄件,提高了機床的精度;高強度薄壁灰鑄鐵件鑄造技術的應用,使最薄壁厚僅4~6毫米的缸體、缸蓋鑄件的本體斷面硬度差HB<30,組織細密均勻。
──蠕墨鑄鐵已在汽車排氣管和大馬力柴油機缸蓋上應用,使汽車排氣管的使用壽命提高了4~5倍,達到10萬里以上。
──高磷、含硼和釩鈦等耐磨鑄鐵已在機床導軌、缸蓋和活塞環上大量應用,使其耐磨性和使用壽命提高了1~2倍;高鉻和低鉻抗磨鑄鐵已在耐磨件上大量應用,使用壽命比原材質分別提高8~10倍和2~3倍。
──研製出ZL206高溫耐熱鋁合金和ZM6耐熱高強稀土鎂合金等新型航空材料。
3)新工藝和新技術的推廣應用促進了鑄造技術水平及鑄件內在和外觀質量的提高。
──經過十多年的研製和攻關,已形成我國自己的孕育劑、球化劑和蠕化劑系列,逐步形成按國愛標准商品化供應三劑的生產基地,有力地促進了我國鑄鐵件內在質量的提高。
──近幾年開發和推廣了各種先進的鑄鐵熔煉設備,從而進一步提高了鐵液溫度,減少鐵液氧化。外熱式熱風(風溫500~600)沖天爐已開始在我國應用,使鐵液溫度達到1500。沖天爐──電爐雙聯熔煉工藝已在大批量流水及批量生產中較廣泛應用。
──在缸體、缸蓋等高強度薄壁鑄件等方面的大批量流水生產中應用了過濾網技術,改善了鑄件內在質量,減少了渣孔缺陷。
──金屬型覆砂鑄造技術在柴油機曲軸上得到了成功的應用,它有效地提高了曲軸的質量和成品率。
──成功地生產出60萬千瓦的汽輪機高中壓缸體,12.5~17萬千瓦水輪機不銹鋼葉片,毛重330噸的大型鑄鋼件,以及毛重5噸、凈重2.7噸的大型鋁合金鑄件。
──熱芯盒、殼芯、冷芯盒等先進的樹脂砂制芯工藝技術已在汽車、內燃機、拖拉機、機床等行業的鑄件上得到較普遍應用,大大提高了鑄件的尺寸精度。
──國內已成功地開發出水平連續鑄造技術和裝備,並生產出60~200和40x40~200x200的墨鑄鐵和灰鑄鐵型材。該材質具有組織緻密、強度高、耐壓、尺寸精度高和表面光潔等一系列優點。
──我國精鑄技術有了長足的進步,採用近凈形技術生產出無餘量航空發動機葉片,達到國際80年代水平。目前生產的不銹鋼精鑄件能力已達1萬噸/年,其尺寸精度和表面粗糙度達到國際水平,滿足出口要求。
4)原輔材料的供應開始有了好轉。
鑄造原輔材料的質量和供應長期以來一直制約著我國鑄造業的發展和鑄件質量的提高。經過廣大鑄造工作者四十多年的呼籲和艱苦奮斗,此局面開始有所好轉。
──對鑄造用原砂、膨潤土等資源進行了較系統的調研和基礎工作。在統一規劃下,內蒙大林、巴胡塔、東西都昌、河南鄭庵、福建東山、平潭等30多個采砂場全部實現了原砂的水洗,使原砂的含泥量低於0.8%。目前這些采砂場的水洗砂年產量達150~200多萬噸,擦洗砂年產量為50多萬噸。
──我國已能批量生產和商品化供應樹脂砂造型和制芯用各種樹脂、硬化劑及輔料,以及商品化供應復膜樹脂砂。
──塗料、結合劑等各種輔助材料已有了引進和商品化生產供應,為今後系統發展奠定了基礎。
──生產高溫優質鐵液所需的鑄造焦已在我國初步建成生產基地,形成一定的指規模,為穩定球墨鑄鐵件和高強度灰鑄鐵件的質量創造了有利條件。
5)先進的測試手段和電子技術在鑄造生產中得到應用和發展。
──近年來在許多重點待業的骨幹鑄造廠點較多地採用直讀光譜儀和熱分析儀,快速且有效地控制了爐前金屬液萬分和雜質元素會計師,採用聲頻、聲速等測試方法控制鑄件的質量,保證了鑄件內在質量的可靠和穩定。
──三坐標測量儀已在少數大型鑄造廠開始應用,有效地保證了模具、芯盒及至鑄件的尺寸精度。
──電子計算機已在鑄造生產中得到應用。目前已用於生產管理和各種數據處理,生產過程自動化控制,以及鑄造工藝輔助設計等領域。
──機械手和機器人在鑄造生產的落砂、清理工序,以及壓鑄熔模精鑄中開始得到應用。
1.2 市場需求分析
(1)從鑄造生產現狀和產量增長趨勢對鑄件需求分析
按照我國國民經濟總體發展規劃設想,90年代我國國民生產總值將以8%~9%速度增長。經濟建設規模會繼續擴大,鑄件出口量也將有所增加,預計我國鑄件產量會繼續增長。同時,由於技術進步因素,如提高鑄件尺寸精度,減薄鑄件壁厚,處長鑄件使用壽命,擴大應用輕合金鑄件,採用工程塑料骯臟沖壓──焊接結構件等,預測鑄件產量以平均每年約4%的速度繼續增長。到2000年,我國鑄件年產量將達到1350萬噸左右。
(2)從重點主機產品發展對鑄件需求分析
──汽車鑄件上升幅度較大,到2000年汽車用種類鑄件年用量將達150萬噸。
──由於建築業的興旺和國家大力發展水、油、氣的管道輸送,鑄鐵管的產量會以較快的速度增長,到2000年將超過230萬噸。其中離心球墨鑄鐵管由於引進的近10套主機相繼投產,到2000年時其產量會超過50萬噸,使其在鑄鐵管中的比例由目前的5%上升到20%~25%。
──鐵道機車、發電設備、冶金礦山和各種專業機械等由於國家投資向基礎設施傾斜而有較大的增長,預計到2000年時的產量比目前產量增長30%以上,鑄件產量也會有所增加。
──農機、內燃機鑄件的產量仍會有穩定的增長,到2000年預計產量會超過200萬噸。
──機床、閥門、液壓鑄件產量也會有一定的增長,由於樹脂砂的應用,該類鑄件出口量會有所增加。機床鑄件佔全部鑄件重量的比例可能仍在7%左右。
(3)從重點主機產品發展對各類鑄造合金需求分析
1)鑄鐵件產量繼續增長,但在鑄件總產量中所佔的比例仍維持在80%~82%左右,其內部的構成比例將產生較大的變化。
──球墨鑄鐵件由於汽車產量的急劇增加和近10套離心球隊墨鑄鐵管生產線的陸續投產,以及它進一步代替部分鑄鋼件和可鍛鑄鐵件而有較大幅度的增長,預計到2000年,我國球隊墨鑄鐵件所佔的比例將超過15%,年產量達200萬噸。
──可鍛鑄鐵件雖在管接頭、緊固件和線路金具等產品上仍有一定的市場,但由於它在汽車行業用量的急劇減少而下降幅度較大。預計到2000年,其比例將下降至2%~3%,年產量為30~40萬噸。
──灰鑄鐵件由於在幾個主要產品,如汽車、柴油機、拖拉機、機床、各種專業機器中仍大量應用,其產量會繼續增長。預計到2000年,年產量900萬噸,它佔全部鑄件重量的比例會稍有下降,在65%左右。
2)非鐵合金鑄件產量和比例上升幅度較大。
──由於未來5~10年內我國小轎車、摩托車和休閑辦公室用品的產量迅速增加,我國鋁合金鑄件和鋁、鋅合金壓鑄件的產量會大幅度增加。預計到2000年,鋁合金鑄件產量有可能達到80萬噸左右,占鑄件總產量的6%,由於受到有色產量的限制,增長速度也將受到制約。
──銅合金鑄件產量變化不大,所佔比例會有所下降。
3)鑄鋼件年產量將下降,約在120萬噸左右,它在全部鑄件中所佔比例會略有下降,但其中合金鑄鋼件的需求將進一步增加,使它佔全部鑄鋼件的比例上升到25%~30%。
(4)國際市場需求分析
近幾年世界鑄件年產量牌穩定時期,一般在7000~7500萬噸,其中球墨鑄鐵件和鋁合金鑄件以較高幅度增長,而一般灰鑄鐵件、可鍛鑄鐵件和鑄鋼件有所下降。由於受能源勞動力價格和環境等因素的影響,今後西方工業發達國家的鑄件產量將會逐漸減少,轉而向發展中國家采購一般鑄件,但同時又會向發展中國家出口高附加值、高技術含量的優質鑄件。如按1990~1993年我國鑄件出口平均每年增長15%計算,至2000年我國鑄件出口量可能達到100萬噸,比現在增長1倍多。
1.3 振興目標
(1)振興總目標
可以設想用十五年或更多一點時間從根本上改變我國鑄造生產的落後狀況,力爭基本上能滿足國家支柱產業──機械工業、汽車工業及高機關報技術產業對高質量鑄件的需求,以及國民經濟基礎設施和人民生活的需求,使我國鑄造工業的總體技術水平接近世界水平。
2000年以前為振興的第一階段。在加速消化吸收引進的工藝技術和裝備的同時,結合我國具體的生產條件和資源情況,積極研究開發鑄造新工藝、新材料、新技術和新裝備,切實解決好鑄造原輔材料的商品化,使其質量與品種適合鑄造技術發展的要求,形成一批在國際市場上具有競爭力的骨幹鑄造生產企業。提高國產鑄造機械和工藝裝備的質量和可靠性,以促進我國鑄造生產的優質、低耗、高效益、少污染,為振興總目標打下基礎。
2001年到2010年為振興的第二階段。主要鑄件產品性能、質量和可靠性達到當時的國際水平,在我國形成比較完整的原輔材料供應體系,以及自主開發的鑄造機械和工藝裝備體系。
(2)近期目標
預計到2000年,我國鑄件產量將達到1350萬噸。主要矛盾是提高鑄件質量檔次、技術經濟效益,以及解決工作條件和環境污染問題。力爭「九五」或更長一些時期內通過市場競爭,優勝劣汰,深化體制改革和宏觀控制,使我國鑄造廠點逐步調整至一個較合理的水平,形成約6000家左右廠點,從業人數為60~80萬人的行業基本隊伍,並使其中1/4成為重點鑄造廠,達到規模經濟。這些重點鑄造廠中的10%(約150家)分別成為各行業的骨幹廠,達到或接近工業發達國家80年代末90年代初的生產技術水平;90%(約1400家)重點鑄造廠達到工業發達國家80年代中的水平。
1.4 近期規模經濟生產發展目標
按產品種類生產指和方式的不同,各類鑄件的骨幹鑄造廠的規模經濟生產發展目標為:
1)大批量流水生產的汽車、內燃機、拖拉機鑄件和鑄鐵管,規模經濟批量為1.5~2萬噸/年•廠以上。其中,某些大型鑄造廠(集團公司)和離心球墨鑄鐵管廠應達到5萬噸/年•廠以上。首先是汽車鑄造待業在鑄件質量、機械化和自動化程度、工藝技術水平、人員素質和環保質量等方面在「九五」期間進一步提高,總體生產水平達到工業發達國家80年代末的水平,一部分達到90年代初的水平,並具有在國際市場上的競爭能力。
2)成批量生產的機床、閥門、鐵道機車和通用的專用的機械類鑄件,規模經濟批量為0.7萬噸/年•廠以上。在技術與裝備上應大力推廣樹脂砂技術,使該類鑄件在內在質量、尺寸精度和表面粗糙度等方面達到當今國際標准,總體生產水平,包括機械化程度,達到工業發達國家90年代初水平。環保質量符合國家標准,建立起該類鑄件的出口基地。
3)單件、小批量生產的重、大型礦山、電站、冶金等機械鑄件,規模經濟批量應在0.7萬噸/年•廠以上。工藝技術和裝備水平、環保質量達到工業發達國家80年代末90年代初的水平,能為國家重大工程項目的關鍵設備提供優質可靠的鑄件,並在國際市場上具有競爭力。
4)批量生產的精密小鑄件(如液壓件、小型壓縮機以及高新技術用鑄件等),應按工藝要求盡可能集中生產,規模經濟批量應達到1000~2000噸/年•廠以上;熔模精鑄件在品種相對集中專業化生產基礎上力求提高經濟規模,達到500噸/年•廠以上。應用當時國際先進水平的工藝技術、材料和裝備,使液壓件毛壞質量問題得到徹底解決,溶模精鑄件的精度和表面粗糙度達到國際同類產品水平。環保質量達到國家標准並建立起部分附加值高的鑄件出口基地。
5)鋁合金鑄件的規模經濟批量應在500~1000噸/年•廠以上。鑄件質量和經濟效益應達到工業先進國家90年代初水平,滿足汽車、儀器儀表等行業的需求,環保質量應達到國家標准。
(3)遠景目標
到2010年,採用適合我國國情的世界上先進的鑄造技術和裝備,形成比較完整的我國鑄造原輔材料供應體系和能自主開發的鑄造機械和工藝裝備體系。鑄件在數量上和質量上能完全滿足機械工業的需求,並有部分中、高檔鑄件出口。調整鑄造廠點到5000點鑄造企業,並使其中60%(約3000家)成為重點鑄造企業,其中30%(約900家)為骨幹企業,其生產技術水平、鑄件產品性能和環保質量等均達到當時國際水平,70%(約2000家)達到工業發達國家20世紀90年代末水平。

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