節(jié)能和環(huán)保是實(shí)施綠色鑄造生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵 , 必須研究和推廣適合中國(guó)國(guó)情的節(jié)能、環(huán)保新技術(shù)和新設(shè)備。
(1) 以熔化和加熱系統(tǒng)為重點(diǎn) , 全方位挖掘節(jié)能潛力 , 采用各項(xiàng)新技術(shù) , 消除對(duì)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(kāi)發(fā)材料的再生技術(shù)、回收利用鑄造廢棄物、創(chuàng)造最高價(jià)值的回用。如采用舊砂回用新技術(shù)。
(3) 從材料、工藝和設(shè)備多方面入手 , 解決環(huán)境污染問(wèn)題。開(kāi)發(fā)元毒精煉、 變質(zhì)技術(shù) , 元毒、元味粘結(jié)劑及白色鑄造輔料 , 除塵技術(shù) , 型砂再生技術(shù) , 元粉塵鑄造技術(shù)。
(4) 加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化 , 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 , 實(shí)現(xiàn)近、無(wú)余量的鑄造生產(chǎn)技術(shù)。
計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用正從各方面推動(dòng)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(shí)又能促使新技術(shù)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(yàn)走向科學(xué)理論指導(dǎo)生產(chǎn)的階段。
模擬分析及計(jì)算機(jī)輔助工程 (CAE) 的應(yīng)用 , 可以科學(xué)地預(yù)測(cè)液體金屬充型過(guò)程、凝固過(guò)程中的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng) , 以及宏觀缺陷和微觀組織等。它可優(yōu)化委宣過(guò)程 , 確保鑄件質(zhì)量 , 縮短試制周期 , 提高競(jìng)爭(zhēng)能力 ; 可以在提高鑄造生產(chǎn)手二的同時(shí)獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算機(jī)在鑄造技術(shù)中的應(yīng)用在下述幾個(gè)方面發(fā)聲音前所未有的作用 .
1. 鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)以下功能 , 如鑄件的 幾何、物理量計(jì)算 ( 包括鑄件體積、表面積、重量及熱模數(shù)的計(jì)算 ) ; 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ( 包括選擇澆注系統(tǒng)的類(lèi)型和各組元的尺寸計(jì)算 ) ; 補(bǔ)縮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ( 包括冒口、冷鐵及合理的補(bǔ)縮通道的設(shè)計(jì)計(jì)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(shè)計(jì)相比 , 采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)鑄造工藝的特點(diǎn)是 : 計(jì)算準(zhǔn)確、迅速 , 消除了人為計(jì)算誤差 ; 能夠大量?jī)?chǔ)存并利用眾多鑄造工作者的經(jīng)驗(yàn) , 使得使用者能夠設(shè)計(jì)比較合理的鑄造工藝 ; 能夠?qū)﹁T造工藝方案進(jìn)行優(yōu)化以便確定最佳的方案 ; 具有自動(dòng)打印記錄并繪制各種技術(shù)文件的能力 。
2. 凝固過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)即用數(shù)值計(jì)算方法求解凝固成形的物理過(guò)程所對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)離散方程 , 并由計(jì)算機(jī)顯示其計(jì)算的結(jié)果。這項(xiàng)技術(shù)誕生 30 多年來(lái) , 近 10 年獲得了很大的進(jìn)展 , 在許多方面已達(dá)到實(shí)用程度 , 成為提高鑄造業(yè)技術(shù)水平和鑄件競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵技術(shù)之一。可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)有 : 預(yù)知凝固時(shí)間、開(kāi)箱時(shí)間、確定生產(chǎn)率 ; 預(yù)測(cè)縮孔和縮松形成的位置和大小 ; 預(yù)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(shè)計(jì) ; 控制凝固條件 , 為預(yù)測(cè)鑄件應(yīng)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(jì)算的數(shù)據(jù)。凝固過(guò)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(jìn)程 , 還可預(yù) 測(cè)可能產(chǎn)生的缺陷 , 所以可在制造計(jì)劃現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施前 , 綜合評(píng)價(jià)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(chǎng)試制 , 這對(duì)大型復(fù)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(jì)效益尤為突出 . 由于凝固過(guò)程數(shù)值模擬可以揭示 許多物理本質(zhì)過(guò)程 , 所以也促進(jìn)了凝固理論的發(fā)展, 近年來(lái)研究和發(fā)展的微觀組織模擬 , 可預(yù)測(cè)晶粒大小和力學(xué)性能 , 可望在不久的將來(lái)用于生產(chǎn)實(shí)際。
3. 快速成形制造技術(shù)這是將 CAD 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化為實(shí)物的過(guò)程 , 它集成了 CAD/CAM 技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和新型材料技術(shù) , 無(wú)需圖樣、元需進(jìn)行傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)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(shù)在砂型鑄造、熔模鑄造和實(shí)型鑄造中快速制出形狀復(fù)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(shù)正在從根本上改變著 鑄造生產(chǎn)中鑄造模具制作的過(guò)程 , 表現(xiàn)出高效、優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn) 。
4. 鑄造工藝參數(shù)檢測(cè)與生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)作為生產(chǎn)過(guò)程和凝固過(guò)程的控制手段已得到了廣泛的應(yīng)用 , 鑄造生產(chǎn)工序繁多、工作條件相對(duì)惡劣、影響因素復(fù)雜 , 有必要在鑄造生產(chǎn)中深入研究和廣泛應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)檢測(cè)與 控制技術(shù)。近年來(lái) , 已經(jīng)出現(xiàn)了很多用計(jì)算機(jī)分析生產(chǎn)過(guò)程的變化 , 用計(jì)算機(jī)選擇最佳參數(shù)、調(diào)節(jié)控制生產(chǎn)過(guò)程 , 使鑄造生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 , 從而達(dá)到穩(wěn)定鑄件質(zhì)量 , 提高勞動(dòng)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(jì) 算機(jī)控制 , 以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的自控系統(tǒng)己用于熔化、澆注、砂處理、質(zhì)量檢驗(yàn)等工序中。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)是生產(chǎn)高質(zhì)量鑄件的必備條件,也是鑄造過(guò)程控制的主要發(fā)展方向。
