
未來15年我國鑄造技術(shù)發(fā)展存在機遇的同時,也面臨著嚴峻挑戰(zhàn):
1)先進主機裝備發(fā)展和苛刻工況條件對高端鑄件綜合性能和鑄造工藝水平要求不斷提高。
2)能源消耗、大氣污染保護、固體廢棄物排放等法律法規(guī)的不斷推出和實施使鑄造行業(yè)準入條件越來越嚴格。
3)在向高端鑄件鑄造市場邁進的同時,面臨國際高水平同行的資金、技術(shù)、人才競爭將日趨激烈。
4)鑄造技術(shù)發(fā)展同時還面臨其他先進成形技術(shù)和先進材料技術(shù)的激烈競爭,如金屬增材制造技術(shù)、先進連接和鍛造成形技術(shù)及先進復合材料技術(shù)等。
5)鑄造行業(yè)對系統(tǒng)完備的鑄件成形理論和工程應用基礎、新型環(huán)保的鑄造材料、高性能碌色的鑄造工藝和裝備的依托和應用日趨迫切。
數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化鑄造技術(shù)方面,國內(nèi)鑄造企業(yè)應用鑄造過程數(shù)值模擬軟件不夠普及,配套的鑄造材料熱物性參數(shù)、缺陷判據(jù)參數(shù)和邊界條件數(shù)據(jù)庫不系統(tǒng)不完整,影響計算精度和工程應用水平。大型鑄錠和鑄件從冶煉到熱處理全流程的集成計算材料學應用基礎技術(shù)和工程應用仍需發(fā)展。輕金屬和高性能鑄鐵鑄造過程數(shù)值模擬還主要集中在宏觀尺度,多尺度多物理量耦合數(shù)理建模及鑄件微觀組織、力學性能和服役壽命預測研究和應用函待加強。國內(nèi)航空發(fā)動機和地面燃氣輪機用高溫合金單晶勝晶葉片數(shù)值模擬軟件研發(fā)水平和工程應用水平落后。國內(nèi)少數(shù)幾家鑄造企業(yè)采用兩相流數(shù)值模擬技術(shù)優(yōu)化制芯工藝,但所采用商業(yè)化專用軟件為國外公司開發(fā)。國內(nèi)僅少數(shù)鑄造企業(yè)實現(xiàn)了單件全生命周期可追溯,多數(shù)鑄造企業(yè)信息化實力薄弱,上下游企業(yè)信息集成與協(xié)同管控較少,需要建設數(shù)字化鑄造工藝、生產(chǎn)、質(zhì)量集成軟件平臺,夯實我國鑄造企業(yè)滿足工業(yè)4.0標準的基礎。機器人以及傳感器數(shù)據(jù)采集一專家系統(tǒng)分析膚策一工藝參數(shù)調(diào)控的智能化鑄造技術(shù)目前在我國鑄造企業(yè)的開發(fā)和應用很少。快速成形技術(shù)方面,快速原型制造(增材制造)技術(shù)是 近20年世界范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展的先進制造技術(shù),將快速原型制造技術(shù)用于鑄造模樣/模具的快速制備并與傳統(tǒng)鑄造工藝結(jié)合可顯著縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期。我國鑄造領域快速原型制造技術(shù)研發(fā)和應用水平整體處于國際第一陣營,但與國際先進水平比較,制模材料和
造型機造型材料體系研發(fā)不系統(tǒng)不完整,熔模鑄造蠟模等模樣制備精度不能完全滿足高端鑄件生產(chǎn)需求,快速制備的砂型砂芯的尺寸范圍、成形效率和成形精度指標落后。砂型渺芯的高效數(shù)控銑削成形技術(shù)在加工機理、加工刀具、排砂系統(tǒng)、目標損傷以及裝配精度等理論和工程應用基礎方面有待完善和加強。
熔煉裝備與技術(shù)方向,國外發(fā)展大容量、外熱風、長爐齡和環(huán)保熱循環(huán)資源利用沖天爐熔煉裝備,國內(nèi)絕大部分鑄鐵鑄造企業(yè)目前采用的短爐齡冷風沖天爐技術(shù)落后,資源浪費和污染嚴重,熔煉控制自動化水平低。中頻感應熔煉電爐噸耗電指標落后于發(fā)達國家水平。電爐熔煉平臺機器人操作技術(shù)有待發(fā)展。
制芯裝備與技術(shù)方向,混砂均勻性等問題需要解決,射砂制芯過程工藝應用基礎及智能化控制水平需要提高。
粘土砂
全自動造型線裝備與技術(shù)方向,采用機器人操作的潮模砂柔性生產(chǎn)線已在國內(nèi)個別鑄造企業(yè)應用,但所用技術(shù)和裝備從發(fā)達國家引進,國內(nèi)柔性技術(shù)和故障自診斷及遠程監(jiān)控技術(shù)有待發(fā)展;國產(chǎn)垂直分型無箱射壓造型機設備可靠性和造型精度差、配套輔機不全;國產(chǎn)水平分型脫箱造型裝備的應用基礎研究缺乏,核心主機以進口為主;國內(nèi)水平分型有箱造型裝備存在低水平重復引進問題,自主創(chuàng)新少。
鑄造自硬砂裝備與技術(shù)方向,發(fā)展智能化子母式面背砂連續(xù)混砂機無人操作系統(tǒng)和大型多功能柔性抓取合箱鑄造裝備,可顯著改進我國大型鑄件用砂型自動化制備水平。
砂處理、砂再生裝備與技術(shù)方向,國內(nèi)與高效自動
鑄造造型線相匹配的高效混砂機以進口為主,國外廢砂處理與混砂工藝一體化的真空混砂技術(shù)和裝備能耗少效率高,國內(nèi)尚未研發(fā)相關技術(shù)和裝備。砂輸運、砂再生和廢棄物綜合利用的綠色環(huán)保技術(shù)落后。砂處理和砂再生的自動化智能化水平有較大提升空間。
清理打磨裝備與技術(shù)方向,國內(nèi)在鑄件落砂清理時大多采用低效率、高成本、污染大、占地面積大的單機離線拋丸設備,國際發(fā)達國家采用高效環(huán)保占地面積小的在線拋丸設備。國內(nèi)用于鑄件打磨的感知近形加工技術(shù)未見成熟應用設備,國際發(fā)達國家處于初中級應用階段。國內(nèi)切割打磨自動化集成化技術(shù)處于探索階段。
澆注裝備與技術(shù)方向,目前我國鑄造企業(yè)所用澆注設備如感應澆注爐的加熱方式存在加熱不均衡問題。國內(nèi)鑄造企業(yè)與造型生產(chǎn)線配套的自動澆注機的智能化控制水平有較大提升空間。
檢測技術(shù)與裝備方向,我國鑄造企業(yè)熔體質(zhì)量離線檢測和在線監(jiān)測技術(shù)不系統(tǒng)不完整,與鑄造合金工藝性相關的檢測、監(jiān)測技術(shù)和裝備的研發(fā)與應用總體薄弱。造型(芯)材料質(zhì)量離線檢測和在線監(jiān)測的技術(shù)和裝備發(fā)展緩慢,在線監(jiān)測參數(shù)和監(jiān)測目標不全面。國內(nèi)鑄造企業(yè)實驗室較少擁有完備的鑄件質(zhì)量無損檢測設備。國內(nèi)鑄造企業(yè)熔體澆注和凝固過程在線監(jiān)測技術(shù)與裝備尚未被關注,“智能化鑄造車間”構(gòu)想的實施基礎有待加強。鑄件缺陷在線無損監(jiān)測需要探索新方法。
數(shù)字化鑄造廠對鑄造裝備提出了更高的要求,鑄造裝備必須具備自動化、智能化、信息化功能,中國制造2025,為鑄造裝備各方面提升提供了有力保證,同時也提出了更高的要求。相信在不遠的將來,我國很多適合于數(shù)字化鑄造廠的鑄造裝備將不斷出現(xiàn),在鑄造裝備方面引領世界,數(shù)字化鑄造廠的比例也不斷增加,逐漸成為鑄造強國。
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