2016-2022年全球铸造产业市场分析与发展前景预测报告

汇智联恒--2016-2022年全球铸造产业市场分析与发展前景预测报告汇智联恒|STYLEREF"1"报告目录汇智联恒汇智联恒20162016-2022年全球铸造产业市场分析与发展前景预测报告报告目录TOC\o"1-7"\h\z\u报告目录 2图表目录 6第一章铸造产业相关概述 9第一节铸造阐述 9一、铸造的发展与演进 9二、铸造的分类 10三、绿色铸造 11四、铸造的优点 12第二节铸造工艺 13一、铸造工艺的特点及要求 13二、铸造工艺及流程 15第三节铸造机械 17一、铸造机械熔炼设备简述 17二、铸造机械的安全技术要求 18第四节铸造产品材质 19第五节全球铸造技术发展趋势 20一、铸造生产工艺研究 20二、熔模铸造亨金公式适用性分析 32三、虚拟制造在铸造生产中的应用趋势 43四、铸造温度对铸锭质量的影响 50五、压铸车间合金熔炼工艺的发展趋势 51六、模具热处理技术的走势 54七、铸造粘结剂的发展趋势 55第二章2013-2015年全球铸造行业整体运营状况分析 59第一节全球铸造行业环境浅析 59第二节全球铸造行业市场发展格局 66一、全球铸造市场特征分析 66二、全球发达国家铸造技术发展现状 68三、全球铸造市场发展动态分析 74四、市场发展现状分析 78五、市场竞争格局分析 79六、全球市场发展特点 79第三节美国铸造产业发展分析 81一、2015年美国铸造产业发展现状 81二、美国铸造产业市场现状分析 85三、美国铸造产业发展趋势分析 86第四节日本铸造产业发展分析 87一、2015年日本铸造产业发展现状 87二、日本铸造产业市场现状分析 90三、日本铸造产业发展趋势分析 90第五节德国铸造产业发展分析 91一、德国铸造产业市场现状分析 91二、德国铸造产业发展趋势分析 92第三章2013-2015年全球金属铸造加工行业数据监测分析 94第一节全球金属铸造加工行业规模分析 94一、企业数量增长分析 94二、从业人数增长分析 95三、资产规模增长分析 95第二节全球金属铸造加工行业结构分析 96一、企业数量结构分析 96二、销售收入结构分析 97第三节全球金属铸造加工行业产值分析 97一、产成品增长分析 97二、工业销售产值分析 98第四节全球金属铸造加工行业成本费用分析 99一、销售成本统计 99二、销售费用统计 100第五节全球金属铸造加工行业盈利能力分析 101一、主要盈利指标分析 101二、主要盈利能力指标分析 102第四章2013-2015年全球铸造业供需数据统计分析 103第一节全球铸件供给数据统计分析 103一、2013-2015年全球铸件产量数据分析 103二、2013-2015年全球铸件供给数据分析 104第二节全球铸件需求数据统计分析 104一、2013-2015年全球铸件需求数据分析 104二、2013-2015年全球铸件市场规模分析 105第五章全球铸造子行业分析 107第一节钢铁铸造业 107一、铸铁的生产水平 107二、铸铁熔炼技术 108三、铸铁件的生产状况和趋势 110四、未来的发展方向 114第二节铝合金铸造业 115一、铝合金铸造种类分析 115二、铸造铝合金技术分析 116三、铝合金铸造业的发展动向 117第三节镁合金铸造业 118一、镁合金概况 118二、镁合金铸造技术研究 121三、镁合金铸造方面的发展 124四、全球镁合金研究现状及前景展望 129第四节精密铸造业 130一、熔模精密铸造业发展现状 130二、熔模精密铸造业发展特点 132三、全球精密铸造设备的发展趋势 134第五节汽车铸造业 137一、汽车铸造业现状综述 137二、汽车铸造技术研究 143三、全球汽车铸造业面临的问题及策略 152第六章2013-2015年全球铸造市场竞争格局透析 155第一节全球铸造市场竞争格局 155第二节全球铸造行业重点地区发展透析 155第三节全球铸造行业竞争趋势分析 156第七章2013-2015年全球铸造材料市场透析—耐火材料 158第一节耐火材料相关概述 158一、耐火材料的性能特点 158二、耐火原料的性质 160第二节全球耐火材料产量数据分析 161第三节全球耐火材料分类结构产量数据分析 162第四节2016-2022年全球耐火材料行业发展趋势 162一、不定型耐火材料的发展趋势 162二、新型隔热耐火材料前景 163第八章2013-2015年全球铸造机械行业运营形势探析 166第一节全球铸造机械行业总体发展情况 166第二节全球铸造机械产量数据分析 166第三节全球铸造机械细分热点产品透析 167一、压铸机 167二、抛丸机 174第五节2016-2022年全球铸造机械行业发展前景 182第九章2016-2022年全球铸造行业发展趋势与前景展望 184第一节全球铸造行业发展前景分析 184一、全球铸造业生产前景分析 184二、全球铸造业销售前景分析 185三、全球铸造业供给前景分析 186第二节全球铸造产业发展方向分析 187第三节全球铸造行业市场预测分析 188一、全球铸造行业市场预测分析 188二、全球铸造市场需求情况分析 189三、全球铸造市场销售收入预测分析 190第四节全球铸造市场盈利预测分析 191第十章全球铸造行业投资研究 193第一节全球铸造行业投资周期分析 193第二节全球铸造行业投资机会分析 193第三节全球铸造行业投资风险预警 194图表目录TOC\h\z\t"图表标题"\c图表1 铸造生产工艺图 20图表2 铸造成形过程 21图表3 型砂结构示意图 22图表4 整模造型 23图表5 套管的分模两箱造型过程 24图表6 三箱分模造型举例 25图表7 角铁的活块模造型工艺过程 26图表8 手轮的挖砂造型的工艺过程 27图表9 芯盒制芯示意图 28图表10 零件、模样、芯盒与铸件的关系 29图表11 常见铸件缺陷及产生原因 29图表12 常见铸件缺陷及其预防措施 30图表13 熔模铸件及其直、横浇道浇注系统的相关数据 36图表14 熔模铸件及其直、横浇道浇注系统的实际设计数值与亨金公式计算值比较数值 36图表15 内浇口截面模数与铸件重量、热节模数的关系 39图表16 内浇口截面热模数计算与实际值之比K的分布 40图表17 横浇道截面处模数与铸件重量、热节模数的关系 41图表18 横浇道截面热模数计算值与实际值之比K的分布 42图表19 虚拟制造与实际制造系统的关系 44图表20 仿真分析周数 48图表21 2014-2017年世界经济增长趋势（单位：%） 60图表22 2014-2017年世界贸易增长趋势（单位：%） 61图表23 高衰减制动鼓材料的化学成分及力学性能 72图表24 新开发的合金与过去用的合金的力学性能比较 73图表25 2012-2016年1-5月全球铸造行业市场规模 78图表26 2015年美国铸造厂按合金分类的数量（单位：家） 82图表27 2015年美国铸造厂按工艺分类的数量（单位：家） 83图表28 2015年美国铸造厂按地图分类的数量（单位：家） 84图表29 2015年美国铸造厂按增值服务分类的数量（单位：家） 84图表30 2015年美国铸造厂按制芯工艺分类的数量（单位：家） 85图表31 2012-2016年1-5月美国铸造行业产量 85图表32 2016-2023年美国铸造行业产量预测 86图表33 2012-2016年1-5月日本铸造行业产量 90图表34 2016-2023年日本铸造行业产量预测 90图表35 2012-2016年1-5月德国铸造行业产量 91图表36 2016-2023年德国铸造行业产量预测 92图表37 2012-2016年1-5月全球铸造行业规模以上企业数量 94图表38 2012-2016年1-5月全球铸造行业从业人数 95图表39 2012-2016年1-5月全球铸造行业资产规模 95图表40 2012-2016年1-5月全球铸造行业企业数量结构分析（单位：家） 96图表41 2012-2016年1-5月全球铸造行业销售收入结构分析（单位：亿美元） 97图表42 2012-2016年1-5月全球铸造行业产成品 97图表43 2012-2016年1-5月全球铸造行业工业销售产值 98图表44 2012-2016年1-5月全球铸造行业销售成本总额分析 99图表45 2012-2016年1-5月全球铸造行业销售费用 100图表46 2012-2016年1-5月全球铸造行业利润总额 101图表47 2014-2016年1-5月全球铸造行业盈利能力指标分析表 102图表48 2012-2016年1-5月全球铸造行业产量 103图表49 2012-2016年1-5月全球铸造行业供给量 104图表50 2012-2016年1-5月全球铸造行业需求量 105图表51 2012-2016年1-5月全球铸造行业市场规模 105图表52 2015年全球铸造行业主要国家生产量占比 155图表53 2012-2016年1-5月全球耐火材料产量 161图表54 2015年全球耐火材料分类产品产量分析 162图表55 2012-2016年1-5月全球铸造机械行业产量 166图表56 2016-2023年全球铸造机械行业产量预测 182图表57 2016-2023年全球铸造行业产量预测 184图表58 2016-2023年全球铸造行业销售量预测 185图表59 2016-2023年全球铸造行业供给量预测 186图表60 2016-2023年全球铸造行业市场规模预测 188图表61 2016-2023年全球铸造行业需求量预测 189图表62 2016-2023年全球铸造行业销售收入预测 190图表63 2016-2023年全球铸造行业利润预测 191版权申明本报告是北京汇智联恒咨询有限公司的研究成果。本报告内所有数据、观点、结论的版权均属北京汇智联恒咨询有限公司拥有。未经北京汇智联恒咨询有限公司的明确书面许可，任何人不得以全文或部分形式（包含纸制、电子等）传播。不可断章取义或增删、曲解本报告内容。北京汇智联恒咨询有限公司对其独立研究或与其他机构共同合作的所有研究数据、研究技术方法、研究模型、研究结论及衍生服务产品拥有全部知识产权，任何人不得侵害和擅自使用。本报告及衍生产品最终解释权归北京汇智联恒咨询有限公司所有。免责声明本报告所载资料的来源及观点的出处皆被北京汇智联恒咨询有限公司认为可靠，但北京汇智联恒咨询有限公司对这些信息本身的准确性和完整性不作任何保证。尽管北京汇智联恒咨询有限公司相信本报告的研究和分析成果是准确的并体现了行业发展趋势，但所有阅读本报告的读者在确定相关的经营和投资决策前应寻求更多的行业信息作为依据。读者须明白，本报告所载资料、观点及推测仅反映北京汇智联恒咨询有限公司于最初发布此报告时的判断，北京汇智联恒咨询有限公司可能会在此之后发布与此报告所载资料不一致及有不同观点和推测的报告。北京汇智联恒咨询有限公司不对因使用此报告的材料而引致的损失负任何法律责任。第一章铸造产业相关概述第一节铸造阐述一、铸造的发展与演进铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间．铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。铸造是指将固态金属熔化为液态倒入特定形状的铸型，待其凝固成形的加工方式。被铸金属有：铜、铁、铝、锡、铅等，普通铸型的材料是原砂、黏土、水玻璃、树脂及其他辅助材料。特种铸造的铸型包括：熔模铸造、消失模铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造等。（原砂包括：石英砂、镁砂、锆砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂、兰晶石砂、石墨砂、铁砂等）早期中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎，战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，都是古代铸造的代表产品。早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩浓厚。那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的，受陶器的影响很大。发展中国在公元前513年，铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件－晋国铸型鼎,重约270公斤。欧洲在公元八世纪前后也开始生产铸铁件。铸铁件的出现，扩大了铸件的应用范围。例如在15～17世纪，德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。18世纪的工业革命以后，蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起，铸件进入为大工业服务的新时期，铸造技术开始有了大的发展。近代进入20世纪，铸造的发展速度很快，其重要因素之一是产品技术的进步，要求铸件各种机械物理性能更好，同时仍具有良好的机械加工性能；另一个原因是机械工业本身和其他工业如化工、仪表等的发展，给铸造业创造了有利的物质条件。如检测手段的发展，保证了铸件质量的提高和稳定，并给铸造理论的发展提供了条件；电子显微镜等的发明，帮助人们深入到金属的微观世界，探查金属结晶的奥秘，研究金属凝固的理论，指导铸造生产。二、铸造的分类铸造分类主要有砂型铸造和特种铸造2大类。1普通砂型铸造，利用砂作为铸模材料，又称砂铸，翻砂，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类，但并非所有砂均可用以铸造。好处是成本较低，因为铸模所使用的沙可重复使用；缺点是铸模制作耗时，铸模本身不能被重复使用，须破坏后才能取得成品。1.1砂型（芯）铸造方法：湿型砂型、树脂自硬砂型、水玻璃砂型、干型和表干型、实型铸造、负压造型。1.2砂芯制造方法：是根据砂芯尺寸、形状、生产批量及具体生产条件进行选择的。在生产中，从总体上可分为手工制芯和机器制芯。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、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。2.1金属模铸造法利用熔点较原料高的金属制作铸模。其中细分为重力铸造法、低压铸造法和高压铸造法。受制于铸模的熔点，可被铸造的金属也有所限制。2.2脱蜡铸造法这方法可以为外膜铸造法和固体铸造法。先以蜡复制所需要铸造的物件，然后浸入含陶瓷（或硅溶胶）的池中并待乾，使以蜡制的复制品覆上一层陶瓷外膜，一直重复步骤直到外膜足以支持铸造过程(约1/4寸到1/8寸)，然后熔解模中的蜡，并抽离铸模。其后铸模需要多次加以高温，增强硬度后方可用以铸造。此方法具有良好的准确性，更可用作高熔点金属(如钛)的铸造。但由于陶瓷价格颇高，而且制作需要多次加热和复杂，故成本颇为昂贵。三、绿色铸造随着全球国民经济的发展方式向调整优化结构、注重效益环保、提升产业层次政策的转变，铸造行业的转型跨越发展也势在必然，基于循环经济模式的绿色、环保、节能型铸造企业将是今后的发展方向。随着近年来全球对铸造行业环保执法力度的日渐加强，迫使发热冒口厂家业开始重视环保技术，重视铸造烟尘治理、污水净化、废砂废渣利用，并开发出多种铸造环保设备，如震动落砂机除尘罩、移动式吸尘器、烟尘净化装置、污水净化循环回用系统，铸造旧砂干湿法再生技术及设备、铸造废砂炉渣废塑料制作复合材料技术和设备等。抓紧发热冒口厂家铸造业的技术改造，努力提高铸件质量档次，生产高性能的大型机械装备用铸件是当务之急。同时，应大力宣传、推广节能降耗、绿色铸造，清洁生产。这不仅是企业节能降耗提高产品质量、减少污染、降低成本和提高效益所必需的，也是冲破工业发达国家设置的绿色壁垒，稳固地占领国际大市场的重要途径。在绿色发展的大环境下，一些有远见的企业家主动斥巨资进行清洁生产技改和开发“绿色”铸造产品，并推行国际化企业标准，足以可见提高铸件质量，推行绿色铸造是未来铸造行业的发展趋势。四、铸造的优点1、优点：(1)可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、气缸体等。(2)适应范围广。(3)铸造可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低。(4)铸件的尺寸与质量几乎不受限制。(5)铸件的形状、尺寸与零件很接近，因而减少了切削加工的工作量，可节省大量金属材料。2、缺点(1)生产工序繁多、工艺过程较难控制、铸件易产生缺陷。(2)铸件的尺寸均一性差，尺寸精度低，(3)和相同形状、尺寸的锻件比，红外碳硫仪铸件的内在质量差，承载能力不及锻件。(4)工作环境差，温度高、粉尘多，劳动强度大。第二节铸造工艺一、铸造工艺的特点及要求成型工艺1.重力浇铸：砂铸，硬模铸造。依靠金属自身重力将熔融金属液浇入型腔。2.压力铸造：低压浇铸，高压铸造。依靠额外增加的压力将熔融金属液瞬间压入铸造型腔。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）主要有各类铸铁、铸钢和铸造有色金属及合金；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。铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时，为了达到更高要求，金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。优点：1、可以生产形状复杂的零件，尤其是复杂内腔的毛坯；2、适应性广，工业常用的金属材料均可铸造，几克到几百吨；3、原材料来源广，价格低廉，如废钢、废件、切屑等；4、铸件的形状尺寸与零件非常接近，减少了切削量，属于无切削加工；5、应用广泛，农业机械中40%~70%、机床中70%~80%的重量都是铸件。缺点：1、机械性能不如锻件，如组织粗大，缺陷多等；2、砂型铸造中，单件、小批量生产，工人劳动强度大；3、铸件质量不稳定，工序多，影响因素复杂，易产生许多缺陷。铸造的缺陷对铸件质量有着重要的影响，因此，为选择铸造合金和铸造方法打好基础，应从铸件的质量入手，并结合铸件主要缺陷的形成与防治。铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件，如燃汽轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。对于铸造工程师以及机械结构设计工程师而言，热处理是一项非常有意义，而具甚高价值用以改进材料品质的方法，借热处理可以改变或影响铸铁的组织及性质，同时可以获得更高的强度、硬度，而改善其磨耗抵抗能力等等。由于目的不同，热处理的种类非常多，基本主要可分成两大类，第一类是组织构造不会经由热处理而发生变化或者也不应该发生改变的，第二则是基本的组织结构发生变化者。第一热处理程序，主要用于消除内应力，而此内应力系在铸造过程中由于冷却状况及条件不同而引起。组织、强度及其他机械性质等，不因热处理而发生明显变化。对于第二类热处理而言，基地组织发生了明显的改变，可大致分为五类：(1)软化退火：其目的主要在于分解碳化物，将其硬度降低，而提高加工性能，对于球墨铸铁而言，其目的在于获得更多的铁素体组织。(2)正火处理：主要目的是获得珠光体和索氏体组织提高铸件的机械性能。(3)淬火：主要为了获得更高的硬度或磨耗强度，同时的到甚高的表面耐磨特性。(4)表面硬化处理：主要为获得表面硬化层，同时得到甚高的表面耐磨特性。(5)析出硬化处理：主要是为获得高强度而伸长率并不因而发生激烈的改变。(6)表面铸造的缺陷处理：可有时我们的缺陷没有很多，就不必要投入较大的成本，我们用一些修补剂就可以修补好的，方便简单，例如铁质材料的，我们可以用（劲素成）JS902修补一下就可以了，用不完可以放到以后再用，这样可以为我们的厂家节省成本，让我们的铸造厂家把更多的资金投入到提高产品本身质量上，让使用者创造更多的财富。二、铸造工艺及流程随着科技的进步与铸造业的蓬勃发展，不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例，铸型准备包括造型材料准备和造型、造芯两大项工作。砂型铸造中用来造型、造芯的各种原材料，如铸造原砂、型砂粘结剂和其他辅料，以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料，造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质，选择合适的原砂、粘结剂和辅料，然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和连续式混砂机。后者是专为混合化学自硬砂设计的，连续混合，混砂速度快。造型、造芯是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车间里，造型、造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、气冲造型机、无箱射压造型机、冷芯盒制芯机和热芯盒制芯机、覆膜砂制芯机等。铸件自浇注冷却的铸型中取出后，带有有浇口、冒口、金属毛刺、披缝，砂型铸造的铸件还粘附着砂子，因此必须经过清理工序。进行这种工作的设备有磨光机、抛丸机、浇冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时，应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如热处理、整形、防锈处理、粗加工等。铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。铸件自浇注冷却的铸型中取出后，有浇口、冒口及金属毛刺披缝，砂型铸造的铸件还粘附着砂子，因此必须经过清理工序。进行这种工作的设备有抛丸机、浇口冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时，应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如热处理、整形、防锈处理、粗加工等。铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件，如燃汽轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。另外，铸造的零件尺寸和重量的适应范围很宽，金属种类几乎不受限制；零件在具有一般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是其他金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。因此在机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件，在数量和吨位上迄今仍是最多的。铸造生产经常要用的材料有各种金属、焦炭、木材、塑料、气体和液体燃料、造型材料等。所需设备有冶炼金属用的各种炉子，有混砂用的各种混砂机，有造型造芯用的各种造型机、造芯机，有清理铸件用的落砂机、抛丸机等。还有供特种铸造用的机器和设备以及许多运输和物料处理的设备。铸造生产有与其他工艺不同的特点，主要是适应性广、需用材料和设备多、污染环境。铸造生产会产生粉尘、有害气体和噪声对环境的污染，比起其他机械制造工艺来更为严重，需要采取措施进行控制。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。质量控制技术在各道工序的检测和无损探伤、应力测定方面，将有新的发展。第三节铸造机械一、铸造机械熔炼设备简述铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。铸造作为一种金属热加工工艺，在我国发展逐步成熟。铸造机械就是利用这种技术将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的能用到的所有机械设备，又称铸造设备。铸造机械一般按造型方法来分类，习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。普通砂型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型铸造三类。特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类：一类以天然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等；一类以金属作为主要铸型材料，如金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等。铸造设备1、混砂机：用于混制型砂或芯砂的铸造设备。混砂机一般具有下列功能：将旧砂﹑新砂﹑型砂黏结剂和辅料混合均匀。2、落砂机：利用振动和冲击使铸型中的型砂和铸件分离的铸造设备。落砂机的振动源分为机械﹑电磁和气动。3、抛丸机：利用抛丸器抛出的高速弹丸清理或强化铸件表面的铸造设备。抛丸机能同时对铸件进行落砂﹑除芯和清理。4、制芯机：用于制造型芯的铸造设备。安制芯工艺分：自硬砂制芯设备、热芯合制芯机、覆膜砂制芯机、冷芯合制芯机。5、造型机：用于制造砂型的铸造设备。它的主要功能是：填砂，将松散的型砂填入砂箱中，紧实型砂。6、浇注机：为将液态金属引入铸型型的设备。7、自硬砂造型生产线，包括：连续式混砂机、振实台、运输小车、表面烘干窑、翻转起模机、合箱机。二、铸造机械的安全技术要求铸造机械包括混砂机、输送设备、清理机和各种造型机等，是现代机械化铸造生产中不可缺少的基础设备。铸造机械的控制系统较为复杂，除了一般的电气控制系统外，还有气动控制系统和液压控制系统。有的铸造机械要同时采用上述3种控制系统，这给维修和操作都带来一定的难度。在生产过程中，稍有不慎，除了会引起常见的机械事故外，还伴有挤压伤害、触电事故和环境污染等。铸造机械的通用安全技术要求：(1)铸造机械要求基础坚实无裂纹，地脚螺栓牢固可靠。(2)整台(套)设备管路有良好的密封性能，没有明显的漏油、漏气现象。(3)防护装置安全可靠。铸造机械外露传动部分除按一般设备加装防护外，还要求有防止挥发性原料扩散的防护装置和防止型砂和对象跌落的围裙型金属挡板防护装置，所有防护装置均要体现有效性。(4)控制系统清晰灵敏。要求控制系统安装位置合理，便于操作和维修;同时要求系统内各种仪表、指示灯、操作按钮设置合理、表示明确、清晰可见、灵敏有效。(5)除尘设施完好有效。每台(套)设备必须要有排除粉尘和有毒有害气体设施，并要求完好有效。(6)防护罩门电气联锁。封闭状态下生产的工序，除要求有良好的密闭防护外，还要求防护罩门安装电气联锁装置。(7)取砂样门大小合理。封闭状态下生产的工序，要求在设备的适当的位置留有专用取样小门，并要求取样门大小合理，以保证手不能伸入机内为宜。第四节铸造产品材质铸造材质分类大汇总1、钢：一般分为35号钢、45号钢和普通碳钢。2、球铁：（QT）一般分：QT400、QT700。3、灰铁：（HT）一般分：HT200、HT250。4、铜：磷铜、红铜、紫铜、青铜、黄铜、光亮铜、铜屑、铍铜、马达铜、镀白铜。5、不锈钢：304不锈钢、316不锈钢、301不锈钢、201不锈钢等。6、锌：锌合金、锌渣、粗锌、破碎锤、回炉锌等。7、锡：无铅焊锡、锡渣、锡条、锡线、锡膏、锡灰等。8、铝：铝合金、铝线、铝皮铝板、铝锭、生铝、熟铝、铝箱等。9、铁：冲压铁、生铁（灰铁）、马达铁、不锈铁、铁边料等。10、贵金属：镍、钛、铬、铑、钼、钴粉、镀金、镀银、钨丝、钻头、钨钢刀具。11、铸造材料：中性打炉料、碱性打炉料、酸性打炉料、炉衬修补料、铝矾土砂（粉）、镁砂（粉）、石英砂（粉）、莫来石砂（粉）、棕刚玉砂（粉）、铸钢铸铁覆盖剂、除渣剂、粘结剂、脱模剂、FNC系列铸铁、铸钢、消失模、金属型、及离心铸造用涂料、FNS系列铸钢、铸铁、消失模、砂型及金属型铸造用涂料等。12、特种耐火材料：粘土砖、高铝砖、莫来石转、钢包转、保温砖、耐磨砖、耐酸转、尖晶石转、炉衬捣打料、钢包铁液包浇注料、低水泥浇注料、钢纤维浇注料、耐磨耐火浇注料、高强耐磨浇注料、高铝浇注料等各种不定性耐火材料。第五节全球铸造技术发展趋势一、铸造生产工艺研究铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图。铸造生产工艺图资料整理：汇智联恒2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；3）造型与制芯；4）熔化与浇注；5）落砂清理与铸件检验等主要工序。成形原理铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。铸造成形过程资料整理：汇智联恒铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。型砂的性能及组成1、型砂的性能型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。2、型砂的组成型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤粉、锯末、纸浆等。型砂结构，如下图所示。型砂结构示意图资料整理：汇智联恒工艺特点铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。3）铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。4）铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。5）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。铸件的手工造型手工造型的主要方法砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均由手工完成；机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。泊头铸造工量具友介绍手工造型的主要方法：手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等特点，被广泛应用于单件小批量生产。但手工造型生产率低，劳动强度较大。手工造型的方法很多，常用的有以下几种：1．整模造型对于形状简单，端部为平面且又是最大截面的铸件应采用整模造型。整模造型操作简便，造型时整个模样全部置于一个砂箱内，不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简单、最大截面在端部的铸件，如齿轮坯、轴承座、罩、壳等（如下图）。整模造型资料整理：汇智联恒2．分模造型当铸件的最大截面不在铸件的端部时，为了便于造型和起模，模样要分成两半或几部分，这种造型称为分模造型。当铸件的最大截面在铸件的中间时，应采用两箱分模造型（如下图），模样从最大截面处分为两半部分（用销钉定位）。造型时模样分别置于上、下砂箱中，分模面（模样与模样间的接合面）与分型面（砂型与砂型间的接合面）位置相重合。两箱分模造型广泛用于形状比较复杂的铸件生产，如水管、轴套、阀体等有孔铸件。套管的分模两箱造型过程资料整理：汇智联恒铸件形状为两端截面大、中间截面小，如带轮、槽轮、车床四方刀架等，为保证顺利起模，应采用三箱分模造型（如下图）。此时分模面应选在模样的最小截面处，而分型面仍选在铸件两端的最大截面处，由于三箱造型有两个分型面，降低了铸件高度方向的尺寸精度，增加了分型面处飞边毛刺的清整工作量，操作较复杂，生产率较低，不适用于机器造型，因此，三箱造型仅用于形状复杂、不能用两箱造型的铸件生产。三箱分模造型举例资料整理：汇智联恒3．活块模造型铸件上妨碍起模的部分（如凸台、筋条等）做成活块，用销子或燕尾结构使活块与模样主体形成可拆连接。起模时先取出模样主体，活块模仍留在铸型中，起模后再从侧面取出活块的造型方法称为活块模造型（如下图）。活块模造型主要用于带有突出部分而妨碍起模的铸件、单件小批量、手工造型的场合。如果这类铸件批量大，需要机器造型时，可以用砂芯形成妨碍起模的那部分轮廓。角铁的活块模造型工艺过程资料整理：汇智联恒4．挖砂造型当铸件的外部轮廓为曲面（如手轮等）其最大截面不在端部，且模样又不宜分成两半时，应将模样做成整体，造型时挖掉妨碍取出模样的那部分型砂，这种造型方法称为挖砂造型。挖砂造型的分型面为曲面，造型时为了保证顺利起模，必须把砂挖到模样最大截面处（如下图）。由于是手工挖砂，操作技术要求高，生产效率低，只适用于单件、小批量生产。手轮的挖砂造型的工艺过程资料整理：汇智联恒手工制芯型芯用来形成铸件内部空腔或局部外形。由于型芯的表面被高温金属液包围，长时间受到浮力作用和高温金属液的烘烤作用；铸件冷却凝固时，砂芯往往会阻碍铸件自由收缩；砂芯清理也比较困难。因此造芯用的芯砂要比型砂具有更高的强度、透气性、耐高温性、退让性和溃散性。手工制芯由于无需制芯设备，工艺装备简单，应用得很普遍。根据砂芯的大小和复杂程度，手工制芯用芯盒有整体式芯盒、对开式芯盒和可拆式芯盒，如下图所示。芯盒制芯示意图资料整理：汇智联恒零件、模样、芯盒与铸件的关系模样用来形成铸件的外部轮廓，芯盒用来制作砂芯，形成铸件的内部轮廓。造型时分别用模样和芯盒制作铸型和型芯。下图分别表示零件、模样、芯盒和铸件的关系。制造模样和芯盒所选用的材料，与铸件大小、生产规模和造型方法有关。单件小批量生产、手工造型时常用木材制作模样和芯盒，大批量生产、机器造型时常用金属材料（如铝合金、铸铁等）或硬塑料制作模样和芯盒。零件、模样、芯盒与铸件的关系资料整理：汇智联恒铸造铸件常见缺陷分析铸造工艺过程复杂，影响铸件质量的因素很多，往往由于原材料控制不严，工艺方案不合理，生产操作不当，管理制度不完善等原因，会使铸件产生各种铸造缺陷。常见的铸件缺陷名称、特征和产生的原因，见下表。常见铸件缺陷及产生原因资料整理：汇智联恒常见铸件缺陷及其预防措施资料整理：汇智联恒铸造铸件金属液的浇注生产中，浇注时应遵循高温出炉，低温浇注的原则。因为提高金属液的出炉温度有利于夹杂物的彻底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除气，减少铸件的夹渣和气孔缺陷；采用较低的浇注温度，则有利于降低金属液中的气体溶解度、液态收缩量和高温金属液对型腔表面的烘烤，避免产生气孔、粘砂和缩孔等缺陷。因此，在保证充满铸型型腔的前提下，尽量采用较低的浇注温度。把金属液从浇包注入铸型的操作过程称为浇注。浇注操作不当会引起浇不足、冷隔、气孔、缩孔和夹渣等铸造缺陷，和造成人身伤害。为确保铸件质量、提高生产率以及做到安全生产，浇注时应严格遵守下列操作要领：（1）浇包、浇注工具、炉前处理用的孕育剂、球化剂等使用前必须充分烘干，烘干后才能使用。（2）浇注人员必须按要求穿好工作服，并配戴防护眼镜，工作场地应通畅无阻。浇包内的金属液不宜过满，以免在输送和浇注时溢出伤人。（3）正确选择浇注速度，即开始时应缓慢浇注，便于对准浇口，减少熔融金属对砂型的冲击和利于气体排出；随后快速浇注，以防止冷隔；快要浇满前又应缓慢浇注，即遵循慢、快、慢的原则。（4）对于液态收缩和凝固收缩比较大的铸件，如中、大型铸钢件，浇注后要及时从浇口或冒口补浇。（5）浇注时应及时将铸型中冒出的气体点燃顺气，以免由于铸型憋气而产生气孔，以及由于气体的不完全燃烧而损害人体健康和污染空气。二、熔模铸造亨金公式适用性分析对工艺成熟的熔模铸件浇注系统数据进行数理统计分析，检验了亨金法及其修正公式在实际直浇道、横浇道浇注系统设计中的适用性，并表明修正公式更符合实际的生产情况。一．熔模铸造浇注系统设计简介熔模铸造作为一种复杂的多因素交互作用的生产过程，其工艺设计涉及的内容很多，其中浇注系统的设计和计算是核心部分，它直接影响到铸件的质量和工艺出品率。在铸造过程中，浇注系统不仅起着充填金属的作用，而且影响着铸件的凝固、收缩和冷却时的温度场。熔模铸造浇注系统设计的主要内容是确定浇注系统结构形式，浇口杯、直浇道、横浇道、内浇口、冒口各单元的安装位置、形状、尺寸，蜡模组装方式及件数等。设计时需要考虑的因素很多，包括零件的质量的要求(致密度、晶粒度等)，铸件结构特点(尺寸、重量、壁厚和形状复杂程度等)，合金种类等；此外，生产经验也要充分重视，所以浇注系统设计是一项综合性的技术问题，其主要目的就是保证铸件的质量、尽可能高的工艺出品率和制造的便利。国内浇注系统的设计和计算一直是工艺设计的薄弱环节，还没有一种公认的行之有效的设计方法。虽然总结出一些用于熔模铸造浇注系统设计的方法，但人们对这些方法的设计结果与实际情况的偏差程度缺乏了解，如比例法、当量热节法、亨金法、浇口杯补缩容量法、浇注系统确定参考图法等。现在国内多数工厂熔模铸件浇注系统的尺寸是凭借设计人员的经验确定的，对一般的小铸件都不进行详细计算，而对热节较明显或较大的铸件，也只是根据热节圆的尺寸按照一个粗略的比例来估计内浇道、直浇道及横浇道的截面尺寸，很少根据模数的概念来分析浇注系统，直接影响了铸件的质量和工艺出品率，因此有必要根据实际的生产情况对已总结出来的一些计算方法进行适用性分析，使其能在实际的浇注系统设计中发挥积极的指导作用。二．亨金公式及其修正1．亨金公式前面提到的设计计算方法都是通过数学公式和曲线来量化各种因素之间的相互关系，其中既有理论的推导，也有实际经验的总结，但都做了一定的简化，对于浇注系统的设计具有一定的指导意义。其中亨金法较全面地考虑了影响补缩的因素，可计算出直浇道、横浇道、内浇道的尺寸。为使铸件获得补缩，内浇口应设在铸件热节处，以保证在金属液凝固时，内浇口比热节处晚凝固，而浇道又比内浇口晚冷，从而利用浇道中的金属液补缩铸件。前苏联学者亨金用不同铸件做试验，分析了内浇口截面的热模数Mg(mm)、与铸件热节处的热模数Mc(mm)、直浇道截面的热模数Ms(mm)、单个铸件重量Q(g)和内浇口长度Lg(mm)的函数关系，最后归纳出亨金公式：式中Kh－比例系数，中碳钢Kh≈2；硅黄铜Kh≈1.8；铝硅合金Kh≈1.6。这种单一直浇道的铸件组，它最大允许的铸件数量为：式中：r──合金的密度(g/cm3)；Fs──直浇道截面积(cm2)；H──直浇道高度(cm)；β──合金的体收缩系数,中碳钢β≈4%公式(1)、(2)即为亨金公式。一般工厂直浇道尺寸已标准化。利用式(1)可计算出铸件内浇口截面热模数，从而得到内浇口具体尺寸。2．亨金修正公式由于亨金公式与国内精铸厂的实际生产情况有较大的差异，因此清华大学精铸组曾根据从二汽和洛拖收集的直浇道浇注系统数据将亨金公式修正为：该修正公式是一个经验公式，适用于一般碳钢精铸件，较适合范围是：铸件重量10~2000g；铸件热节处热模数2~6mm；内浇口截面热模数2.5~7mm；内浇口长度8~14mm；直浇道截面热模数7~12mm。以上都是针对直浇道，对于横浇道浇注系统，一般用以下公式计算横浇道截面横数Mk；三.亨金法及修正公式的适用性分析本组曾收集了大量实际生产中浇注系统的数据，对比例系数法，当量热节法，参考图法，亨金法进行过分析、修正，其中当量热节法和亨金法还是适用的。但以往收集的数据是针对直浇道浇注系统的，铸件重量较小，使用的材质是碳钢，所用工艺是水玻璃型壳，因此分析出的结果还有一定的局限性。随着我国熔模铸造的发展，许多厂家大量采用了横浇道，使用硅溶胶型壳，材质也不只碳钢，还有不锈钢等其他钢种。因此本文从这类厂家收集了直浇道、横浇道浇注系统的数据，进一步分析亨金公式的适用性。1．数据收集及计算石家庄冀台精铸厂是一家以生产出口精铸件为主的企业，有两个分厂，月产约为200~220吨，主要出口到美国、日本、德国；该企业的技术人员力量比较雄厚，具有较丰富的设计经验，且工艺出品率较高。因此从石家庄冀台精铸厂收集了大量熔模铸件及其直、横浇道浇注系统的相关数据，铸件多为耐压件，因此一般无缩孔、缩松等缺陷，其浇注系统工艺已比较成熟。数据基本情况见下表，下表为部分横浇道浇注系统的有关数据。所收集的数据量比较大，也比较有代表性。该厂工艺与大多数硅溶液胶型壳熔模铸造厂相似，因此分析结果具有一定的指导意义。熔模铸件及其直、横浇道浇注系统的相关数据资料整理：汇智联恒熔模铸件及其直、横浇道浇注系统的实际设计数值与亨金公式计算值比较数值资料整理：汇智联恒2．直浇道亨金公式的适用性分析本组曾对直浇道亨金公式进行过适用性分析，并利用所收集的数据采用多元回归分析修正了亨金公式，但所收集的铸件90%质量都在0.5kg以下,且都是水玻璃型壳.下面用亨金公式(1)和修正公式(3)计算内浇口截面模数,并与实际数值进行比较。将所有铸件热节处的热模数和内浇口截面热模数关系、铸件重量和内浇口截面热模数关系分别拟合成图1所示的曲线。1-实际值2-修正亨金公式计算值3-亨金公式计算值图1内浇口截面模数与铸件重量、热节模数的关系本次收集的直浇道浇注系统数据较少，仅对亨金修正公式进行一般性验证，确定其在其他情况下是否还具有指导意义。根据以上曲线分析，可以看出内浇口截面模数的实际值与计算值均随着铸件热节模数的递增而递增。三者的趋势是基本一致的。但相比之下修正公式的计算值与实际值更加接近。3．横浇道亨金公式的适用性分析(1)内浇道截面模数计算公式的分析将公式(1)、(3)分别代入公式(4)，推导出两个关于横浇道浇注系统的内浇口截面模数计算公式：由亨金公式推导：由修正公式推导式中：公式的含义同式(1)、(4)。利用计算机将全部135个熔模铸件实际使用的横浇道浇注系统和公式(5)、公式(6)计算的数值进行比较。将所有铸件热节处的热模数和内浇口截面热模数关系、铸件重量和内浇口截面热模数关系分别拟合成下图所示的曲线。内浇口截面模数与铸件重量、热节模数的关系资料整理：汇智联恒根据以上曲线分析，可得出以下一些结论：①熔模铸件内浇口截面处模数的实际值与公式(5)、公式(6)的计算值均随着铸件重量、铸件热节模数的递增而递增。三者的趋势是一致的。②相比之下公式(6)的计算值与实际值更加吻合。曲线显示公式(6)的计算值在整个铸件重量范围内都与实际值非常接近，而且在铸件热节模数为2~5mm时同样是比较接近实际值的，但当铸件热节模数大于5mm时，则随着热节模数增加，其与实际值的偏差有增大的趋势。利用数理统计方法进一步分析计算值与实际值的偏差。下图是分别用公式(5)、公式(6)的计算值与实际值的比值K为横坐标，纵坐标轴则为K在各个区间内出现的百分数。图中清楚表明公式(5)的K值过于分散，规律性差；公式(6)的K值分布比较集中，有一定规律性，有约84.4%的数值在0.7~1.3之间。③上图只是单独分析内浇口面截面模数与铸件单重、热节模数的关系，实际上内浇口截面模数是同时受多种因素影响的，因此是会在图中曲线两侧波动的，曲线只是给出一个大致的趋势。相比较，公式(6)的计算值波动比公式(5)要小得多，甚至比实际值的波动还要小，这是由于公式中参数Mc，Q，Lg，Mk的指数都偏小，造成每个参数的变化所引起的内浇口截面模数的变化偏小，从而削弱了各个因素对内浇口截面模数计算值的影响，假如指数降为0，则影响完全消失。公式(5)公式(6)内浇口截面热模数计算与实际值之比K的分布资料整理：汇智联恒④用公式(2)计算出135个熔模铸件各自的组装件数，和这些铸件的实际装件数进行比较，除个别以外全部铸件的实际组装数均小于计算值，74%的铸件实际组装数均小于计算数的50%。(2)横浇道截面模数计算公式的分析在实际的浇注系统设计中都是根据铸件本身的情况确定内浇口的尺寸，然后再确定横浇道的尺寸，而公式(5)、(6)给出的都是内浇口截面模数的计算式，现在利用这两个公式推导横浇道截面模数的计算式：由公式(5)推导：由公式(6)推导：利用计算机将全部135个熔模铸件实际使用的横浇道浇注系统和公式(7)、公式(8)计算的数值进行比较。将所有铸件热节处的热模数和横浇道截面热模数关系、铸件重量和横浇道截面热模数关系分别拟合成下图所示的曲线。横浇道截面处模数与铸件重量、热节模数的关系资料整理：汇智联恒图中曲线表明横浇道截面处模数的实际值与公式(7)、公式(8)的计算值均随着铸件重量、铸件热节模数的递增而递增。三者的趋势是一致的。虽然公式(8)的计算值拟合曲线与实际值较接近。但实际上，公式(8)的计算值波动剧烈，这是由于公式中Mc，Q，Lg，Mg的指数都很大，夸大了各个因素对横浇道截面模数计算值的影响，而公式(7)与(5)相比各指数均无变化，故波动仍较小。下图是分别用公式(7)、公式(8)的计算值与实际值的比值K为横坐标，纵坐标轴则为K在各个区间内出现的百分数。图中清楚表明公式(7)、(8)的K值都很分散，但公式(8)的计算值更分散。横浇道截面热模数计算值与实际值之比K的分布资料整理：汇智联恒4．结论(1)推导亨金法的试验条件与国内精铸厂实际生产条件有明显差异。第一，亨金法试验的金属液浇注温度比一般工厂实际采用的温度生产高30。C~70。C，因此金属液冷却时其液态体收缩量将比生产时铸件收缩大。第二，亨金法使用的是低强度型壳，型壳被填砂装箱后焙烧，浇注时装箱的热型壳(650。C~800。C)使金属液冷却凝固变慢。所以公式(1)的计算值明显比生产中的实际数值偏大。(2)实际组装件数一般远小于计算值。亨金公式(2)在确定最大组装数量时，借用计算冒口的数据，认为浇道的20%用于补缩铸件，而实际上，由于浇道在补缩过程中液面下降等原因，其补缩量小于20%。另外，由于考虑到铸件切割问题，浇道组装件数受到限制。这都使实际组装件数小于计算值。(2)横浇道浇注系统计算公式(6)能较好的反映实际情况。在相当大的范围内该公式的计算值与实际数值相符合，可以作为横浇道浇注系统设计的参考。公式(6)是利用修正公式(3)推导的，而公式(3)是根据碳钢精铸件总结的经验公式，但可以看出公式(6)也适合于一般不锈钢精铸件的浇注系统设计，其适用范围如下：铸件重量0.1~9kg；铸件热节处热模数2~9mm；内浇口截面热模数3~10mm；内浇口长度9~21mm；直浇道截面热模数5~18mm。(4)修正公式的合理使用。由统计结果可知，采用公式(8)来计算横浇道截面模数波动很大，因此不太适于计算横浇道截面模数，一般在实际生产中，厂家的横浇道都有一个比较固定的标准系列，可选用比较合适的横浇道并利用公式(6)来计算内浇口的截面模数，由于该值波动小，可信度比较高。三、虚拟制造在铸造生产中的应用趋势1虚拟制造简介80年代以来，日趋激烈的全球化竞争，迫使制造企业必须通过不断地提高生产效率，改善产品质量，降低成本，提供优良的服务，以期在市场中占有一席之地。与此同时，计算机技术、计算机网络技术和信息处理技术也得到了迅速的发展。这些条件就使得信息技术不断地融合到传统的制造业中，并对其进行改造，这也是现代制造业的发展趋势。进入90年代后，先进的制造技术向着更高的水平发展，在原有的计算机集成制造(CIMS即ComputerIntegratedManufacturingSystem)和并行工程(CE即ConcurrentEngineering)的基础上，又出现了虚拟制造(VM即VirtualManufacturing)、虚拟企业(VE即VirtualEnterprise)等概念。其中“虚拟制造”近年来不断引起科技界和企业界的关注，成为竞相研究的热点。虚拟制造的基础是虚拟现实技术。所谓的虚拟现实技术是指利用计算机和外围设备，生成与真实环境相一致的三维虚拟环境，允许用户从不同的角度和视点来观看这个环境，并且能够通过辅助设备与环境中的物体进行交互关联。虚拟制造则是利用虚拟现实技术，在计算机上完成制造过程的技术。采用此技术，在实际的制造之前，可以对产品的功能和制造性、经济性等方面的潜在问题进行分析和预测，实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检测及企业各级的管理控制等，增强制造过程中各级的决策和控制能力。虚拟制造与实际制造系统的关系如下图所示。虚拟制造与实际制造系统的关系资料整理：汇智联恒1.1虚拟制造的特点虚拟制造是集计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助工艺设计(CAPP)于一体的技术，它是在计算机中完成制造过程的。正因为如此，虚拟制造具有下述主要特点。虚拟制造的制造模型是一个计算机模型，完成这一制造过程的主要工作集中在模型的建立过程上，一旦这个模型建立完成，就可以不断与之进行交互，模拟各种情况的生产和制造过程。模型的可反复修改性是虚拟制造过程有别于实际制造过程的一个最主要的特点，也正是这一特点使得虚拟制造可以根据不同情况快速的更改设计、工艺和生产过程，从而大幅度压缩新产品的开发时间，提高制造质量，降低成本。虚拟制造的另一个特点是它可以是分布式的，完成虚拟制造的人员和设备在空间上可以是相互分离的，不同地点的技术人员可以通过网络来协同完成同一个虚拟制造过程。此外，虚拟制造还可以是一个并行的过程，产品设计、加工过程和装配过程的仿真可以同时进行，大大加快了产品设计过程，减少新产品的试制时间。1.2虚拟制造的应用领域虚拟现实技术在制造领域中的应用主要有以下几方面：(1)虚拟原型和产品设计，即在计算机中设计虚拟的产品或零部件。(2)生产过程仿真(优化、调度)，即对车间或工段的生产过程进行仿真优化。(3)设备仿真，即对机器人等生产设备进行离线仿真，动态特性分析和模拟。(4)物流仿真，即物流规划，对AGV(自动搬运设备)进行仿真。(5)装配过程仿真。(6)复杂数据的可视化，数值模拟计算结果的可视化输出。(7)设备的远程操作，用计算机网络将空间上分散的设备结合起来，进行集成管理运行，遥控制造。(8)增强通讯效果。(9)操作培训。1.3虚拟制造的层次虚拟制造的根本目的就是利用计算机生产出虚拟产品。实际的制造系统可以抽象成由物理系统、信息系统和控制系统组成的集合。物理系统包括制造中的所有资源，如材料、机床、机器人、夹具、控制器和操作工人等;信息系统包括信息的处理和决策，如生产的调度、计划和设计等;控制系统的任务是实现信息系统和物理系统的信息交换。对应于实际的制造系统，在虚拟制造系统中可以划分出对应的层次：虚拟物理系统、虚拟信息系统和虚拟控制系统。根据不同生产阶段所面对的不同对象，可以将虚拟制造分为3类：以设计为核心的虚拟制造，以生产为核心的虚拟制造和以控制为核心的虚拟制造。以设计为核心的虚拟制造，其主要目标是优化产品设计、优选工艺和加工方案;以生产为核心的虚拟制造，其主要目标是优化资源，对选择工艺进行评价和验证;以控制为核心的虚拟制造，其目标为优化车间控制的制造过程。2虚拟制造在铸造生产中的应用铸造生产中的虚拟制造技术可以称为虚拟铸造技术。目前虚拟铸造技术主要应用于铸件设计、浇注充型或造型过程的数值模拟及结果的可视化和铸造生产过程的仿真优化3个领域。2.1铸件设计美国Wisconsin大学的Integrated-ComputerAidedResearchonVirtualEngineeringDesignandPrototyping(I-CARVE)实验室研制了一套虚拟铸造平台。该系统使用立体眼镜来观察三维图象，用语言建立各种儿何模型，用数据手套来确定几何体的尺寸和位置。目前，I-CARVE实验室已经利用这个系统成功地完成了注塑和压铸零件的设计，该系统的目标是达到传统CAD方法10～30倍的设计效率。2.2浇注充型或造型过程的数值模拟及结果的可视化许多商品化的浇注过程模拟软件，都具有利用二维图像技术开发的计算结果可视化模块，使用户可以更直观的观察模拟结果，分析铸件的成形过程。2.3铸造生产过程的仿真优化越来越多的公司和企业在作出重大投资决定之前都希望了解他们将购买设备的详细情况，传统的可行性分析往往不足以回答在规划设计过程中有关生产率、生产周期、设备利用率以及物流等方面的问题，这些对于铸造厂来说都是十分必要的。利用虚拟制造技术对生产过程进行仿真分析，恰恰可以帮助企业回答这些问题。德国的铸造设备制造商Laempe公司利用离散事件仿真和机器人模拟技术为Waupaca铸造公司的制芯生产线进行了工程分析。工程技术人员首先对初步设计的布置图进行了尽可能真实的模拟，对冲突点和机器人的运动时间进行优化，向用户展示整个生成线每个部件的运动。每个部件的生成周期确定之后，在很早的阶段就可以对生成线的生成率作出分析报告。对生产过程进行几百操作工时的模拟，综合考虑砂芯的破损率和设备部件的故障停机时间，确定各种布置方案每小时能生产砂芯的平均数量。在项目实施的最初阶段就对各种可能的情况进行分析和评估，成为项目投资分析的重要部分。高质量的三维图形充分演示了生产的实际情况，可以从任何角度进行三维放大，这种模拟过程可以取代复杂的图纸与流程图，帮助用户和设计人员理解和分析生产过程。美国的FoundryService公司(FSC)为了将其熔化设备的熔化能力从每炉1350kg增加到2000kg，计划增加一个大型浇包和相应浇包运输设备，目的是减少铁液输送系统对熔化能力的制约。该公司利用Witness仿真软件包建立了一个包括给料、预热、熔化、出铁液、铁液的运输、浇注以及造型的完整工艺过程的仿真模型。这个模型还通过和AutoCAD接口获取车间的布局信息，从而得到各种设备的位置和距离。这个模型的数据是建立在各种设备的生产报告、维修报告和生产计划等数据统计结果上的。但是，在得到的仿真分析结果中出现了与预期相反的结论。仿真分析表明，炉料的增加与快速的出铁液周期相抵触，在三次快速出铁液之后，熔化炉就只能起到铁液容器的作用，直到下一次或两次出铁液后才能继续向熔化炉中填料，这就会导致在生产周期中有一段时间生产线得不到铁液供应。仿真分析表明，适当的减少炉料加入量并调整每次加炉料后取铁液的量和次数，会加快铁液供应的周期，减少熔化工段对生产效率的制约。仿真分析铁液出炉率结果如下图所示。由下图可以看出，仿真分析过程中不断调整铁液的回炉量，当回炉量下降到改造前的58.4%时，可以使造型线的生产率提高22.1%。按照仿真结果更改设备参数后的生产实验支持了仿真结果。FSC公司成功地利用虚拟制造技术完成了生产系统的投资改造，并避免了不必要的熔化设备的投资。仿真分析周数资料整理：汇智联恒仿真分析出炉铁液回炉率美国的GredeFoundries公司在1996年5月计划改造其制芯车间，以提高福特造型线的生产能力。该公司建立了制芯车间的仿真模型，通过仿真分析确定了制芯车间的最优工人数量，并决定在制芯工部传送带的末端增加一台壳型机，用来增加砂芯产量。这一虚拟仿真模型帮助GredeFoundries公司通过重新安排操作过程以及增加一台制芯车间设备，在没有增加一名工人的情况下提高了生产能力。采用虚拟生产分析所得到的方案，以最小的改动和成本实现了预期的目标。瑞典铸造协会也为大型企业提供铸造虚拟生产分析，完成了一系列生产仿真工作，比较典型的有：(1)新建铸铝熔化线的虚拟生产分析。通过仿真分析使生产能力提高了24%，节省投资10，000英镑。(2)一个完整的铸铝厂从熔化到产品发送的虚拟生产分析。(3)一个铸铁缸体生产线熔化工段的虚拟仿真。通过仿真分析，修改了原有的投资方案，增加了工人数量，节约了大量时间和投资。(4)一个壳型造型工段的虚拟仿真。在投资分析的后期，技术人员将关注的焦点集中于机器人是否能同时处理造型机和传送带上的物料以及每班的砂型产量和造型机的设备利用率等问题上。然而，仿真分析的结果却表明，技术人员所担心的问题都不是制约生产效率的瓶颈，真正的瓶颈在于传送带的输送能力。通过仿真分析，帮助技术人员找到解决问题的关键，避免了盲目的投资和改造。瑞典铸造协会的4个虚拟仿真实例，都是在投资之前进行的。由于投资期间的决策错误可能会造成很大的损失，所以在投资前进行必要的生产过程仿真，就显得非常必要了。这4个实例都有效的帮助投资方节省了投资。目前虚拟制造技术在铸造领域中的应用主要集中在生产过程的三维动态仿真、工艺参数优化和投资前的生产分析等方面，主要解决铸造生产中的“如果…怎样(whatif)”问题。3结论虚拟制造技术将会对制造业中日益自动化、复杂化、大规模化的制造系统进行更为详细的设计、仿真及评价，并能够实现在信息空间里对大规模、复杂快速变化的生产系统给予明确的“规定”、“推断”和“预测”。铸造行业中虚拟制造技术的应用，目前主要集中于与铸件成形相关的模拟仿真分析和铸造生产过程的仿真优化两个方面。通过计算机仿真分析，可以对生产过程的各种可能情况进行虚拟运行，分析现有生产系统中制约生产率的瓶颈，预测新生产调度方案的可行性，可以帮助企业优化生产过程，减少投资的盲目性。但是必须看到，在生产过程可视化仿真过程中，仿真模型的建立是一项很费时间的工作，它需要有大量完备可靠的数据和高素质的工程技术人员。此外，国内的企业一般对虚拟制造技术的内涵和意义尚缺乏足够的认识，这些因素是制约虚拟制造技术在国内应用的不利因素。同时也应当看到，由于我国正面临产品结构调整和技术改造的艰巨任务，利用虚拟制造技术可以有助于找到影响生产发展的薄弱环节，减少投资的盲目性，提高生产效率，使企业潜力能充分发挥。因此，虚拟制造技术在国内铸造行业中具有广阔的应用前景，较高的应用价值和较大潜力。四、铸造温度对铸锭质量的影响A对组织的影响提高铸造温度，使铸锭晶粒化倾向增加。在一定范围内提高铸造温度，铸锭液穴变深，结晶前沿温度梯度变陡，结晶时冷却速度大，晶内结构细化，但同时形成柱状晶、羽毛晶组织的倾向增长。提高铸造温度还会使液穴中悬浮晶尺寸缩小，红外碳硫仪因而形成一次晶化合物倾向变低，排气补缩条件得到改善，致密度得到提高。降低铸造温度，熔体黏度增加，补缩条件变坏，疏松、氧化膜缺陷增多。B对力学性能的影响在一定范围内提高铸造温度，硬合金铸锭的铸态力学性能可相应提高，但软合金铸锭的铸态力学性能受晶粒度的影响，有下降的趋势。无论硬合金还是软合金铸锭，其纵向和横向力学性能差别很大。降低铸造温度可能导致体积顺序结晶而降低力学性能。C对裂纹倾向的影响其他条件不变时，提高铸造温度，液穴变深，柱状晶形成倾向增大，合金的热脆性增加，裂纹倾向变大。D对表面质量的影响随着铸造温度的提高，铸锭的凝壳壁变薄，在熔体静压力作用下易形成拉痕、拉裂、偏析物浮出等缺陷，但形成冷隔倾向降低。铸造温度的选择铸造温度应保证熔体在转注过程中有良好的流动性，选择铸造温度应根据转注距离、转注过程降温情况、合金、规格、流量等因素来确定。红外碳硫仪一般来说，铸造温度应比合金液相线温度高50~110℃。扁铸锭热裂倾向高，铸造温度相应低些，一般为680~735℃。圆铸锭的裂纹倾向低，为保证合金有良好的排气补缩能力，创造顺序结晶条件，提高致密度，一般铸造温度偏高。直径在350mm以上铸锭铸造温度一般为730~750℃，对形成金属化合物一次晶倾向大的合金可选择740~755℃，对小直径铸锭，因其过渡带尺寸小，力学性能好，一般以满足流动性和不形成光亮晶为准，红外碳硫仪一般温度为715~740℃。空心铸锭铸造温度可参照同合金相同外径的实心圆铸锭下限选取。隔热模热顶、横向铸造时，其铸造温度基本与普通模铸造温度相当。五、压铸车间合金熔炼工艺的发展趋势在14种特种铸造中，压力铸造因为其在工业与生产中的广泛应用而取得飞速发展。我国的压铸工业起步较晚，技术与设备等总体水平与国外正在逐步接近。而在压铸机、合金、模具三大压铸要素中，合金的熔炼是第一道工序，同时也是关键的环节。从原材料与毛胚料的配比、温控、精炼、除气、除渣等都要严格掌控，才能保证压铸工序的正常运作以及铸件的性能和品质。一．传统型坩埚熔炼炉这是一种较早期的熔炼方式，也是目前国内中、小型压铸企业普遍使用的一种熔炼方式。通常是在压铸机旁边设置单一的熔炼炉，待合金液熔化后除渣直接取汤料供压铸机作业。在生产过程中可以一边加料一边熔料使用，其使用的坩埚通常见有铸生铁和石墨体两种。但是这种传统简便的坩埚存在有许多的缺陷问题，是许多压铸件生产厂商无法解决的难题。主要突出在以下几点：1．合金液温度不稳定，经常待温待料，浪费大量人工工时；2．坩埚更换频繁。24小时作业通常在旋转埚体保养好的情况下使用不足45天；3．燃油耗费量大；4．保温性能差，热能丧失快；5．铸铁坩埚的铁，易溶熔于合金料中影响金属性能；6．安全性差，操作不当易爆料炸伤人，坩埚破损易引发火灾事故，烧毁机器；7．影响车间环境，不利于5S推行改善；8．室温升高，不利于员工作业及存在不安全因素；9．合金液体不纯净，易氧化，不利于压铸件品质。二．集中熔炼型＋电保温炉这是一种较为先进的熔炼方式，最先在国外得到广泛运用。我国许多大中型压铸企业也是用这种熔炼方式。采用中央熔炉集中熔炼，热能得到充分的集中利用,熔化精炼以后再分送到各个压铸机台旁保温炉供压铸机作业。而压铸机旁的炉体通常采用硅碳棒结构的电炉保温。这类型的熔炼也存在以下几点弊端：1．工期投入较长，成本投入较大，例如小型压铸难以推广使用；2．电保温炉每小时需要12～35

KW的电量来保证铝熔液的恒温度，在电力供应紧张的地区一旦停电，后果不堪设想；3．熔炼工序若出现停顿或者故障则可能导致整个压铸车间停产作业；4．放料口若堵塞不慎将导致严重泄漏事故。5．对合金牌号的更换频繁和合金种类多的压铸件生产厂商无法灵活使用；6．若订单生产量不足时不适用，比如，只开两至三台压铸机也需启动一台中央炉；三．新型连续熔解保温熔炉这是一类较晚投放市场的新型熔炼工艺。其集熔解、保温于一体，即可用于保温又可熔解使用。在广东地区许多压铸企业已经广泛投入使用。适合于大、中、小压铸企业的车间使用。该炉突出一下特点：1．炉体炉衬是由硅酸板、莫来石、轻质藻土砖、超强刚玉砖筑固成型，分保温与熔解两部分组成。其性能强使用寿命长（使用正常得当的情况下5年以上寿命）；2．通过高效燃烧器将火焰对流喷射到合金材上，瞬间局部产生高温逐步熔化，进而达到整体熔化；3．熔解室直接加热合金料，其热气经材料投入部分把熔解料预先加热再排出，得到高效率的热交换值。节省了燃料成本，无污染及二次公害；4．该熔化方式打破传统的反射炉、感应炉结构使用热量集中，热损少，对炉壁损害少，大大提高熔化效率和质量；5．熔炉燃烧机可使用柴油与天然气为燃料，熔化能力为150kg－700kg/h，熔化1000kg铝合金所耗柴油约为40－65kg；6．出汤部位经闸门把浮于汤液面的渣质、氧化层过滤，保证汤液纯净，并设有铝液漏斗、投料台、除渣口、观察口、烟窗等；7．保温性能好，炉体内表面温度保持在50℃－65℃左右，降低室温；8．其炉壁表面特点：①不粘铝②不浸润③抗腐