引言

铸造成型是制造复杂零件的最灵活的方法。先进铸造技术的应用给制造工业带来了新的活力。近年来铸造技术有重大的发展，世际之交的各国铸造行业在不同程度上遇到来自行业内部和外部的巨大挑战。提高铸件质量和可靠性，生产优质近终形铸件；加强环保，实现可持续性发展；降低生产成本；积极地将信息技术应用到铸造生产中是铸造厂使自己能在21 世纪激烈的竞争中生存和发展的关键措施。

    1 我国铸造技术现状。

总体上，我国铸造领域的学术研究并不落后，很多研究成果居国际先进水平，但转化为现实生产力的少。国内铸造生产模样仍以手工或简单机械进行模具加工；铸造原辅材料生产供应的社会化、专业化、商品化差距大，在品种质量等方面远不能满足新工艺新技术发展的需要；铸造合金材料的生产水平、质量低；生产管理落后；工艺设计简单；生产过程手工操作比例高，现场工人技术素质低。

    2 发达国家铸造技术现状。

    发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。生产普遍实现机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天炉。重要铸件生产中，对材质要求高，采用先进的无损检测技术有效控制铸件质量。普遍采用液态金属过滤技术，广泛应用合金包芯线处理技术，使球铁、蠕铁和孕育铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理过程无污染，实现了微机自动化控制。铝基复合材料以其优越性能被广泛重视并日益转向工业规模应用，在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺，砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统，制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法。熔模铸造普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂的制壳工艺。使用互联网技术，铸件的远程设计与制造、虚拟铸造工厂等飞速发展。

    3 我国铸造生产技术的发展趋势。

    3.1 铸件凝固过程的数值模拟（铸造工艺CAD）

    由计算机、网络技术、传感技术、人工智能等所构成的信息技术近年来在铸造生产中得到更为广泛的应用。现代铸造技术的主要特征就是将传统的铸造工艺与信息技术溶于一体，对铸造生产过程进行仿真研究。人们可以通过在屏幕上进行整个铸造厂或其中某一局部的生产，以找出其中的薄弱环节，提出优化生产组织和车间设计的方案。

    3.2 快速成形在铸造中的应用。

    快速成形技术在铸造生产中的应用也有了新的发展。它除了可应用于制造新产品试制用的模样及熔模铸造的蜡模外，还可用于直接造出酚醛树脂壳型、壳芯，它们可直接用来装配成砂型。

    快速成形：利用材料堆积法制造实物产品的一项高新技术。它能根据产品的三维模样数据，不借助其他工具设备，通过快速成形机，将一层层的材料堆积成实物原型，迅速而准确地制造出该产品。集中体现在计算机辅助设计、数控、激光加工、新材料开发等多学科、多技术的综合应用。传统的零件制造过程往往需要车、钳、铣、刨、磨等多种机加工设备和各种工装、模具，成本高又费时间、一个比较复杂的零件，其加工周期甚至以月计，很难适应低成本、高效率生产的要求。快速成形技术是现代制造技术的一次重大变革。是近代制造技术领域的一次重大突破，可与数控技术的出现相媲美。

    快速成形工艺有以下几种：

    (1) 纸层叠法（薄形材料选择性切割）。

    计算机控制的CO2 激光束按三维实体模样每个截面轮廓对薄形材料（如底面涂胶的卷装纸、或金属薄形材料）进行切割，逐步得到各个轮廓，并将其粘结快速形成原型。用此法可以制作铸造母模或用于“失纸精密铸造”。

    (2) 激光立体制模法。（液态光敏树脂选择性固化）：

    液槽盛满液态光敏树脂，在计算机控制的激光束照射下会很快固化形成一层轮廓，新固化的一层牢固地粘接在前一层上，如此重复直至成形完毕，即快速形成原型。激光立体制模法可以用来制作消失模，在熔模精密铸造中替代蜡模。

    (3) 烧结法（粉末材料选择性激光烧结）。

    粉末材料可以是塑料、蜡、陶瓷、金属或它们复合物的粉体、覆膜砂等。粉末材料薄薄地铺一层在工作台上，按截面轮廓的信息，CO2 激光束扫过之处，粉末烧结成一定厚度的实体片层，逐层扫描烧结最终形成快速原型。用此法可以直接制作精铸蜡模、实型铸造用消失模、用陶瓷制作铸造型壳和型芯、用覆膜砂制作铸型、以及铸造用母模等。

    (4) 熔化沉积法（丝状材料选择性熔覆）：

    加热喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息作X-Y 平面运动和高度Z 方向的运动，塑料、石蜡质等丝材由供丝机构送至喷头中加热、熔化，然后选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层截面轮廓，层层叠加最终成为快速原型。用此法可以制作精铸蜡模、铸造用母模等。

    3.3 先进的造型技术。

    （1） 垂直分型无箱射压造型、气流一压实造型、空气冲击造型这三类造型线的出现带来以下优点：减少了对铸件后处理的要求，降低了成本；能生产出薄壁铸件，减少了铸件重量。

    （2） 型砂处理向智能化质量控制方向发展为造型机提供性能好而稳定的型砂是生产优质铸件的必要的条件。型砂处理的关键是旧砂处理，回用砂的温度降到不高于室温10℃。砂处理是一循环系统，砂处理系统的基本任务是保持系统砂各组成物料的动态平衡。由于浇注不同的铸件时砂铁比不同，砂芯量及所用芯砂不同，浇注后型砂各组分受热烧损及混入型砂中的芯砂量也不一样。因此应根据所浇铸件的具体情况来确定新砂、膨润土、煤粉的补加量，并排除适量的旧砂，从而使砂系统的组分保持不变。随着计算机应用的迅速发展，采用按模板（所浇注的铸件品种）来调整向混砂机加料的配比，由此来实现使系统砂的组分保持动态平衡。为了实现砂处理的闭环控制，对型砂性能进行在线检测是必不可少的重要环节。

    （3）清理设备不断改进对铸件进行表面清理主要采用抛丸清理机。铸造生产对清理设备的主要要求是：（1）迅速地将铸件内外表面全部清理干净；（2）零部件的使用寿命长。可以说抛丸清理设备基本上就是围绕这两个要求而不断发展的常规的清理工艺为：铸件经去除浇冒口后，在清理线上打磨外表面，然后进入鼠笼式抛丸室清理，也有部分厂家采用夹持式高效抛丸清理机进行抛丸。以后的发展方向为各种自动化和机械化专用清理线和高效缸体鼠笼抛丸机以及机械手对铸件进行整体清理，采用机器人分拣铸件，以及采用X 射线和超声波探伤仪检验内部缺陷等方法。机械手、机器人在落砂、铸件清理、压铸及熔模铸造生产中的应用。

    3.4 铸造合金材料。

    以强韧化、轻量化、精密化、高效化为目标，开发新型铸造功能材料，如铸造复合材料、阻尼材料和具有特殊磁学、电学、热学性能和耐辐射材料。开发薄壁高强度灰铸铁件制造技术、铸铁复合材料制造技术(如原位增强颗粒铁基复合材料制备技术等)、铸铁件表面或局部强化技术(如表面激光强化技术等)。采用具有高比强和特种性能的材料，如球墨铸铁、合金钢、钛合金等材料；研制耐磨、耐蚀、耐热特种合金新材料；开发铸造合金钢新品种(如含氮不锈钢等性能价格比高的铸钢材料)，提高材质性能、利用率、降低成本、缩短生产周期。开发优质铝合金材料，特别是铝基复合材料。研究铝合金中合金化元素的作用原理及铝合金强化途径。研究降低合金中Fe、Si、Zn 含量，提高合金强韧性的方法及合金热处理强化的途径。

    3.5 特种铸造。

    开发熔模铸造模具、模料新技术，用硅溶胶或硅酸乙酯做粘结剂造型；采用精密、大型、薄壁熔模铸件成形技术；采用快速成形技术替代传统蜡模成形技术，简化工艺，缩短生产周期；研制适合我国的压蜡设备、制壳机械手、燃油型壳焙烧炉；开发优质型壳粘结剂，增加可铸合金种类、扩大工艺适用面。

    6、质量保障

    改进、完善现有较成熟、实用的各类铸造仪器、设备，努力实现多功能、集成化、自动化、智能化，对铸造生产各环节进行分散在线测控。采用微机和CAD 专家系统模块将相关环节的自动化测控仪器设备联机，配以执行机构，实现各环节闭环自动控制。将各环节智能测控系统与工厂管理中心计算机系统相联，组成工厂智能化闭环自控系统，实现生产质量预测与控制。将工厂自控系统通过高速信息通道与行业信息网络、专家系统相联，实现远程“会诊”与控制。

    4 结束语。

    铸造技术的发展必然要为社会进步和经济发展的大局所左右，也必然为国民经济发展做出重大贡献，研究铸造技术发展的趋势，提高铸造技术水平，是铸造企业能在21 世纪激烈的竞争中生存和发展的关键。