金属工艺学论文

浅谈铸造成型与塑性成形的新发展

材料科学与工程学院

材料科学与工程类2011级3班

苏开军

1109100305

浅谈铸造成型与塑性成形的新发展

摘要：经过了两个月的金属工艺学学习，课程也将要接近尾声了，在梁老师的课程中，我学到了很多关于金属铸造、成型的各种原理和发展过程和发展前景，随着我国的科学技术和工业化的发展，也大大的促进了制造业和制造工艺的发展，推动了铸造成型和塑性成形的新工艺的开发和创新，使得铸造成型和塑性成形的工艺朝着批量化、工艺化、精细化、轻量化的方向有了长足的进步，接下来我就铸造成型和塑性成形的一些了解的进行一下简单的论述。

关键词：铸造成型铸造工艺新工艺塑性成形缺点技术发展

随着科学技术在各个领域的突破，尤其是计算机的广泛应用，促进了铸造技术塑性成形的飞速发展，各种工艺技术与铸造技术的相互渗透和结合，也促进了铸造新工艺、新方法的发展。通过与计算机的紧密结合，数控加工、激光成型、人工智能、材料科学和集成制造等一系列与塑性成形相关联的技术的发展大大的促进了塑性成形的飞速发展。

一、铸造成型

铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。

铸造工艺通常包括：

①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；

②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；

③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。

近年来基于汽车轻量化的要求，越来越多的汽车零件正逐步由钢、铁改为铝、镁、塑料等轻质材料，其中以铝代钢铁是当前汽车轻量化的主要发展方向。而由于效率、成本、性能的综合考虑，目前采用压铸成形的零件越来越多，零件结构越来越复杂。

压铸合金材料也从常规的亚共晶Al-Si-Cu系（ADC12，A380）或共晶Al-Si 系（YL102）合金向特殊的合金材料发展，如过共晶的Al-Si-Cu系合（ADC14A390）、亚共晶的Al-Si-Mg系（AlSi10MgFe）以及Al-Mg系（AlMg5）合金等也正逐步大量应用于压铸零件中。过共晶Al-Si合金由于具有热膨胀系数小、密度小、耐磨及高温性能好、铸造性能优良等特点，是高强度、耐磨、低膨胀零件如汽车活塞汽缸体、斜盘、离合器齿轮等的理想材料但是目前国内外有关Al-Si合金的压铸件开发及应用的报道很少。

铸造成型的新工艺主要有三个方向

一是凝固理论推动的铸造技术的发展，主要的成就是定向凝固和单晶、细晶铸造、半固态铸造、快速凝固铸造和其他凝固铸造、差压铸造等通过控制凝固过程而提高材料性能，减少缩松缩孔，从而获得优质的铸件。

二是造型技术的新发展，主要有气体冲压造型，静压造型，真空密封造型，冷冻造型。

三是计算机技术推动的铸造新发展，计算机技术是21世纪的核心技术，是改造传统铸造产业的必由之路。运用计算机对铸造生产过程进行设计、仿真、模拟，可以帮助工程技术人员优化工艺设计，缩短产品制造周期，降低生产成本，确保铸件质量。现代的计算机技术在铸造方面的应用主要有铸造过程的数值模拟和制造工艺CAD两方面。

铸造产品发展的趋势是要求铸件有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁的表面。此外，节能的要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。为适应这些要求，新的铸造合金将得到开发，冶炼新工艺和新设备将相应出现。铸造生产的机械化自动化程度在不断提高的同时，将更多地向柔性生产方面发展，以扩大对不同批量和多品种生产的适应性。节约能源和原材料的新技术将会得到优先发展，少产生或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。

二、塑性成形

塑性成形是指固态金属在外力作用下产生塑性变形，获得所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零件的加工方法。各类钢和有色金属大都具有一定的塑形，均可在冷态或热态状态下进行塑形成型加工。

十六大提出来走新型工业化道路，这是一个新的概念，之所以是新的概念，强调可持续发展“十一五”计划及20lO年远景目标纲要。随着汽车的发展，2001年起锻造业就开始进入一个快速发展时期。从2001年起，锻造企业的销售额每年平均增加30％，最高的达到100％以上。为了实施锻造企业单位将推广与开拓创新塑性成形新技术，对现有的模锻工艺进行广泛调研与认识，经详细分析，感到存在“两差”、“四低”及“三高”的严重缺点：

(1)两差

①金属成形性差，固体毛坯金属在型槽中的流动性极差，难于充填型槽，不如液体及粉末状态金属在型槽中靠自重极易充满型槽。

②锻件尺寸精度差，普通模锻工艺常在1150℃高温下操作，极易形成氧化皮，所以造成较低精度等级的锻件。

(2)四低

①材料利用率低。普通模锻工艺的材料利用率一般为60％一70％，甚至更低。

②设备效率低。蒸空模锻锺的打击效率及摩擦压力机的传动效率都是极低的，而热模锻压力机因工序多也不能充分发挥较高的效率。

③模具寿命低。随着新型锻造设备的应用及发展，现有的模具寿命3000枷次只能维持生产1—2小时，就要更换模具，这样将大大影响生产。

④生产率低。德国多工位高速镦锻机的圆盘类锻件生产率每分钟可达90件，日本多工位冷镦机的火花塞生产率为100件／min，俄罗斯自动摆辗机的火车轮毂(重量约40kg)生产率为2件／mill。而现有的摩擦压力机及热模锻压力机都不能达到这样高的生产率。

(3)三高

①加热能耗高。普通模锻工艺因制坯工序多，必须要进行多次加热，如．与闭塞式模锻相比，还需增加对多余飞边金属的加热消耗。