探讨中国铸造新技术发展趋势

探讨中国铸造新技术发展趋势
摘要：在评介工业发达国家铸造技术发展现状和中国大陆铸造技术发展现状的
基础上，从铸造合金材料、铸造原辅材料、铸造合金熔炼、砂型铸造、特种铸造、铸件质量保障和铸造信息化七个方面概括描述了近期可以看到的中国大陆铸造技
术的发展趋势，“绿色铸造”已是大势所趋。

关键词：中国铸造；铸造技术；铸造合金；绿色铸造
1、发达国家铸造技术发展现状
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、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，普遍使用铸造焦碳，冲
天炉或电炉与冲天炉双联熔炼，采用氮气连续脱硫或摇包脱硫使铁液中硫含量达0．01％以下：熔炼合金钢精炼多用AOD、VOD等设备，使钢液中H、O、N达到
几个或几十个ppm的水平。

在重要铸件生产中，对材质要求高，如球墨铸铁要求P≤0.04％、S≤0.02％，0.025%≤Mg≤0.045%，铸钢要求P、S均≤0.025％，采用热分析技术及时准确控制C、Si含量及测量铁水过冷度等参数，用直读光谱仪2～3分钟分析出十几个元素含
量且精度高，C、S分析与调控可使超低碳不锈钢的C、S含量得以准确控制，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，过滤器
可适应高温诸如钴基、镍基合金及不锈钢液的过滤。

过滤后的钢铸件射线探伤A
级合格率提高13个百分点，铝镁合金经过滤，铸件抗拉强度提高50％、伸长率
提高100％以上。

广泛应用合金包芯线处理技术，使球铁、蠕铁和合金铸铁工艺
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，如汽车驱动杆、缸体、
缸套、活塞、连杆等各种重要部件都可用铝基复合材料制作，并已在高级赛车上
应用；在汽车向轻量化发展的进程中，用镁合金材料制作各种重要汽车部件的量
已仅次于铝合金。

2、我国铸造技术发展现状
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。

国内铸造生产技术水平高的仅限于少数骨干企业，行
业整体技术水平落后，铸件质量低，材料、能源消耗高，经济效益差，劳动条件
恶劣，污染严重。

具体表现在，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；工艺设计多凭个人经验，计算机技术应用少；铸造技术装备等基础条件差；生产
过程手工操作比例高，现场工人技术素质低；仅少数大型汽车、内燃机集团铸造
厂采用先进的造型制芯工艺，大多铸造企业仍用震压造型机甚至手工造型，制芯
以桐油、合脂和粘土等粘结剂砂为主。

大多熔模铸造厂以水玻璃制壳为主；低压
铸造只能生产非铁或铸铁中小件，不能生产铸钢件；用EPC技术稳定投入生产的
仅限于排气管、壳体等铸件，生产率在3O型／1Hr以下，铸件尺寸精度和表面粗糙度水平低；虽然建成了较完整的铸造行业标准体系，但多数企业被动执行标准，企业标准多低于GB(国标)和ISO(国际标准)，有的企业废品率高达3O％；质量和
市场意识不强，仅少数专业化铸造企业通过了ISO9000认证。

结合铸造企业特点
的质量管理研究十分薄弱。

3、未来铸铁铸造业在以下若干方面将得到发展
(1)以机床工业、能源工业、石化工业及海洋工程为主要目标，以重、高、大、难为特点，开展重大技术装备、铸造技术的基础理论研究。

发展数值模拟、物理
模拟及专家系统．使铸铁技术由“经验”走向“定量”
(2)以汽车工业、航空航天及核能工业为主要目标．以强韧化、轻量化、精密
化和高效化为特点，开展铸铁新材料、新工艺的研究。

(3)为提高产品质量和生产率，增强我国工业产品在国际市场上的竞争能力，
开展铸造过程自动化、柔性生产单元和系统及集成制造技术的研究。

(4)激励开展有潜在应用前景的铸铁技术应用基础理论的研究。

(5)大力发展提供铸铁工艺材料及辅料的专业化、现代化的企业。

(6)发展绿色集约化铸造，加大治理铸造过程对环境污染的力度，加强对铸造
材料的再生和回用。

4、我国铸造技术发展趋势
4.1、铸造合金材料
以强韧化、轻量化、精密化、高效化为目标，开发铸铁新材料；重点研制奥
贝球墨铸铁(ADI)热处理设备，推广奥贝球墨铸铁新技术(如中断热落砂法、中断正火法等)；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。

研制耐磨、耐蚀、耐热特种合金新材料。

开发优质铝合金材料，特别是铝基复合材料。

4.2、铸造原辅材料
建立新的与高密度粘土型砂相适应的原辅材料体系，根据不同合金、铸件特点、生产环境，开发不同品种的原砂、少无污染的优质壳芯砂。

将湿型砂粘结剂
发展重点放在新型煤粉及取代煤粉的附加物开发上。

加强涂料性能及其胶体化学、流变学的基础研究。

改进球化剂及镁线配方，降低镁、稀土含量，保证铸件残留
镁含量，提高镁线吸收率；开发特种合金用球化剂或镁线，开发强效孕育剂，稀
土硅铁等合金；
4.3、合金熔炼
推行冲天炉+感应电炉双联熔炼工艺,提高生产效率；增加灰铸铁件出汤前预
处理工艺，延长孕育效果，减少衰退；开发试验多样配料方式，提高熔化效率，
减少高温保温时间；推广喂丝球化工艺取代三明治球化工艺；配备直读光谱仪、
碳当量快速测定仪、铁水热分析仪、定量金相分析仪，球化率检测仪；采用氮气
或氩气搅拌，钙线摄入净化，AOD、VOD等精炼技术，提高钢液的纯净度、均匀
度与晶粒细化程度，减少合金加入量，提高铸件成品率。

4.4、砂型铸造
大力提高铸件内在、外部质量如尺寸精度与表面光洁度，减少加工余量，进
一步推广应用气冲、高压、射压和挤压造型等高度机械化、自动化、高密度湿砂
型造型工艺是今后中小型铸件生产的主要发展方向采用纳米技术改性膨润土，或
采用在膨润土中加助粘结剂技术来提高膨润土质量．是推广应用湿型砂造型工艺
的关键。

4.5、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。

4.6、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。

4.7、信息化
开发既分散又集成、形式多样的适用于铸造生产各方面(如设计、制造、诊断、监督、规划、预测、解释及教学等)需要的计算机专家系统。

并在生产使用中不断
完善，向多功能、高效率、实用化目标发展，使之与铸造CAD／CAPP／CAE／CAM集成；推进在线专家系统控制的前沿性研究。

5、结束语
“绿色铸造”是社会可持续发展战略在制造业中的一个体现，是一种可持续发
展的企业组织、管理和运行的新模式。

和传统铸造生产模式相比，“绿色铸造”模
式对企业信息化运作水平提出了相当高的要求，“绿色铸造”模式下铸件生产面临
的关键是即时采用先进适用的铸造新技术来实现铸件“绿色生命周期”的全过程。

参考文献：
[1]黄天佑．我国砂型铸造工艺与造型材料技术发展回顾[J]铸造，2002，51，(5)：257
[2]罗吉荣，肖泽辉我国熔模铸造和实型铸造的回顾与展望[J]铸造，2002，51，(6)：323
[3]张武城，涂思柏，张乃蕴．我国铸造质量控制与测试技术发展的回顾与展
望[J]．铸造，2002，51，(8)：457。