文獻綜述完整版

1、一、 課題國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)外鑄造機械的研制工作已有半個世界的歷史，本論文選題的目的在于通過國內(nèi)外鑄造行業(yè)、鑄造技術(shù)的發(fā)展進行全面系統(tǒng)的研討，找出鑄造機械發(fā)展的一個方向，為研制現(xiàn)階段符合中國國情并能在相當(dāng)長時期內(nèi)占領(lǐng)國內(nèi)市場的新型鑄造機提供理論依據(jù)，并通過研制樣機進行工業(yè)實驗，驗證理論的正確性。目前我國已正式將機械、電子、汽車、石油化工及建筑作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。零部件制造業(yè)發(fā)展迅速，“中場產(chǎn)業(yè)”正在崛起（所謂中場產(chǎn)業(yè)是指處于最終裝配工業(yè)和基礎(chǔ)材料工業(yè)之間的產(chǎn)業(yè)），而鑄造行業(yè)是機械制造全過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，它對國民經(jīng)濟的發(fā)展及國防力量的增強起著重要的作用。鑄造是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船

2、、紡織、裝備制造等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，而現(xiàn)金的鑄造技術(shù)則是先進制造技術(shù)的重要內(nèi)容。鑄造是常用的制造方法，優(yōu)點是：制造成本低，工藝靈活性大，可以獲得復(fù)雜形狀和大型的鑄件，在機械制造中占有很大的比重，如機床占6080%，汽車占25%拖拉機占5060%。鑄件的質(zhì)量直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，鑄造在機械制造業(yè)中占有重要的地位。鑄造是一種古老的制造方法，在我國可以追溯到6000年前。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，鑄造技術(shù)的發(fā)展也很迅速，特別是19世紀末和20世紀上半葉，出現(xiàn)了很多的新的鑄造方法，如低壓鑄造、陶瓷鑄造、連續(xù)鑄造等，在20世紀下半葉得到完善和實用化。由于現(xiàn)今對鑄造質(zhì)量、鑄造精度、鑄造成本和鑄造自動化等要求

3、的提高，鑄造技術(shù)向著精密化、大型化、高質(zhì)量、自動化和清潔化的方向發(fā)展，例如我國這幾年在精密鑄造技術(shù)、連續(xù)鑄造技術(shù)、特種鑄造技術(shù)、鑄造自動化和鑄造成型模擬技術(shù)等方面發(fā)展迅速。近年來，隨著我國汽車、摩托車、家用電器、電子通訊等行業(yè)，特別是汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，帶動了俄我國鑄造行業(yè)以前前所未有的迅速向前發(fā)展。同時我國鑄件產(chǎn)量在全球處于領(lǐng)先地位，已成為一個鑄造大國，并已經(jīng)具備一定的科研開發(fā)和生產(chǎn)能力，許多科學(xué)家和工程師正從事該領(lǐng)域工作。由于擁有相對較好的研究和開發(fā)設(shè)備，我國已經(jīng)具備能夠自主生產(chǎn)一系列工業(yè)用重要鑄件以及許多復(fù)雜民用鑄件的能力。作為機床行業(yè)的四大主機之一的鑄造機械，在機械制造業(yè)中具有重要地位

4、。近些年間，由于國內(nèi)經(jīng)濟穩(wěn)態(tài)運行，在巨大的市場需求個良好的國家大環(huán)境下，行業(yè)保持高速增長，行業(yè)總產(chǎn)值逐年遞增。隨著逐漸產(chǎn)量的增加以及鑄件廠品質(zhì)量要求的提高，用鑄造機械代替人工鑄造成為趨勢，這有力地推動了住在機械的市場需求的更快增長，再加上鑄造技術(shù)和工業(yè)的不斷發(fā)展和提高，高精度和自動化的鑄造機械逐漸得到了市場的青睞。這從一個方面上推動著我國鑄造行業(yè)整體上向機械化和自動化的方向不斷發(fā)展。我國鑄造車間，解放前裝備十分落后。解放后幾十年來，鑄造行業(yè)得到了很大的發(fā)展，建立了許多新的機械化鑄造車間，其中尤其以第一汽車和第二汽車制造廠的鑄造車間規(guī)模最大。不少高效的造型機和造型生產(chǎn)線，如微震壓實，無箱射壓，水

5、平分型脫箱造型機及其與之配套的砂處理、配料、清理等機械化系統(tǒng)的投產(chǎn)具有我國自己特點的電磁配鐵秤和水爆清沙設(shè)備的研制成功和推廣應(yīng)用，都推進了鑄造機械化的進程，使不少鑄造車間的面貌煥然一新。但是總的來說我國鑄造行業(yè)的機械化水平仍然是十分落后的。很多車間的“黑、臟、亂”面埋沒有得到根本的改變，就是那些較大的機械化車間，與國際上先進的水平相比，還是比較落后的。發(fā)達國家總體上鑄造技術(shù)先進、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染少、原輔材料已形成上商品化系列化供應(yīng)，如在歐洲已建立跨國服務(wù)系統(tǒng)。生產(chǎn)普遍實現(xiàn)機械化、自動化、智能化（如計算機控制、機械人操作）。為了力爭技術(shù)進步，是鑄造車間逐步走向現(xiàn)代化，我國鑄造車間

6、面臨著繁重的技術(shù)改造任務(wù)。同時，我國鋁材的需求量持續(xù)快速增長，鋁材被廣泛應(yīng)用于航天、航空、建筑、交通、運輸、包裝、電子、印刷、裝飾等眾多國防和民用領(lǐng)域，使我國的鋁加工技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和提高。由于我國鋁加工業(yè)起步晚，規(guī)模小，技術(shù)落后，隨著我國加入WTO，鋁加工不僅要面臨國內(nèi)競爭，而且還要與國外發(fā)達國家的大企業(yè)進行更激烈的競爭，這就要求國內(nèi)鋁加工企業(yè)不斷加大投入，推動鋁加工技術(shù)尤其是鋁及其合金鑄造技術(shù)迅速向前發(fā)展，縮小與國外先進水平的差距，在競爭中生存和發(fā)展。二、 研究主要成果半連續(xù)鑄造是世界上應(yīng)用最普遍、歷史悠久的鋁及其合金的鑄造技術(shù)，我國從20世紀50年代初從前蘇聯(lián)引進了此技術(shù)，其中又以立

7、式半連續(xù)鑄錠，即垂直鑄造（DC）應(yīng)用最為廣泛，并在不斷的改進中。它的特點有：1.由于澆鑄過程是連續(xù)而穩(wěn)定地進行，允許采用較低的鑄造溫度，并減少液流的沖擊作用，從而減少了夾雜、氣孔和縮孔等缺陷，提高了成材率。特別是近些年來，發(fā)展了同水平鑄造，使?jié)茶T過程更為平穩(wěn)，鑄錠的表面質(zhì)量也得到了很大的提高。2.由于結(jié)晶器和二次冷卻水的強烈冷卻作用，可以采用較高的鑄造速度，獲得細微的結(jié)晶組織，從而提高了鑄錠的力學(xué)性能；3.生產(chǎn)過程機械化，改善了勞動條件，并實現(xiàn)了多流同時澆鑄，極大地提高了勞動生產(chǎn)率；4.工藝條件要求嚴格，技術(shù)性強。鑄造過程中，要求澆鑄溫度、澆鑄速度和冷卻強度很好地配合，才能使生產(chǎn)過程穩(wěn)定，并獲

8、得良好的鑄錠組織和表面質(zhì)量。立式半連續(xù)鑄造機的傳動裝置有液壓式和鋼絲繩卷揚式，還有絲杠傳動和鏈傳動，但應(yīng)用不多。相比其他傳動形式，液壓傳動尤其以下有點：1.在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、總量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；2.液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于質(zhì)量小、慣性小、反應(yīng)快。液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動，制動和頻繁的換向；3.操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無極調(diào)速，它還可以在運行的過程中進行調(diào)速并實現(xiàn)直線運動；4.采用礦物油位工作介質(zhì)，相對運動面可以自行潤滑，使用壽命長；5.即容易實現(xiàn)機器的自動化，又易于實現(xiàn)過載保護，當(dāng)采用電液聯(lián)合乃至計算機控制后可實現(xiàn)大負載、高精度、遠程自動控制。對于鋁及其合金的鑄造，除達

9、到鑄錠成形的基本目的之外，各鋁加工企業(yè)和研究機構(gòu)，一直致力于提高鑄錠表面質(zhì)量，即使鑄錠表面盡可能平整光滑，減少或消除粗晶層偏析瘤等表面缺陷，減少鑄錠厚差及底部翹曲和腫脹等等，使鑄錠在熱軋前盡可能少銑或不銑面，提高成材率。為了使結(jié)晶器內(nèi)的鋁液控制值在盡可能低的水平以獲得良好、光滑的鑄錠表面，采用了浮標鑄造；而在浮標鑄造的基礎(chǔ)上發(fā)展的熱頂鑄造，克服了前者不能產(chǎn)生小直徑鑄錠的不足。鋁及其合金鑄造技術(shù)的新進展和有前途的技術(shù)有：脈沖水和加氣鑄造、電磁鑄造、氣滑鑄造。脈沖水和加氣鑄造在鑄造開始階段，采用脈沖水冷卻，降低直接水冷強度，可減少鑄錠底部翹曲和縮頸，該技術(shù)產(chǎn)生于二十世紀六十年代中期，黨建的脈沖水，

10、采用自動化控制和最新旋轉(zhuǎn)脈沖閥，具有快的脈沖速度而無水錘現(xiàn)象。加氣鑄造與脈沖水鑄造具有同樣的效果，即在鑄造開頭階段，在冷卻水中加入二氧化碳或空氣、氮氣、將這種加氣冷卻水噴到鑄錠表面上時在鑄錠表面上形成一層氣體隔熱膜，從而減緩了冷卻強度，之后再逐步減少氣體量，不斷增加冷卻效率。電磁鑄造（EMC）最早是由前蘇聯(lián)研究成功，它采用電磁結(jié)晶器取代傳統(tǒng)的直冷結(jié)晶器那樣同熔融金屬直接接觸，鑄錠表面極為光滑、內(nèi)部組織非常均勻，幾乎無粗晶層，鑄錠可不銑面或少銑面，熱軋后的切邊量大大減少。80年代初研制成功的熱頂鑄造，使鑄錠表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率大為提高，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)純鋁和結(jié)晶范圍窄的軟合金鑄錠生產(chǎn)。氣滑鑄造是為

11、了克服熱頂鑄造過程中容易產(chǎn)生拉裂缺陷，在熱頂鑄造的基礎(chǔ)上增加油氣潤滑系統(tǒng)而成，該技術(shù)的優(yōu)點是鑄造速度快、鑄錠表面光滑，與電磁鑄造鑄錠接近。三、 發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，鑄造工程面臨著新挑戰(zhàn)，作為鑄造生產(chǎn)一段的鑄造機械化及自動化必須有一個巨大的變革和發(fā)展。鑄造機械與自動化是鑄造生產(chǎn)的一個十分重要的課題，他是保證鑄件質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低鑄件成本的關(guān)鍵性措施，也是鑄造車間進行技術(shù)改造，使鑄造工人擺脫繁重體力勞動，鑄造行業(yè)改變落后面貌，實現(xiàn)鑄造生產(chǎn)現(xiàn)代化的基本途徑。機械化能更好地保證鑄件的質(zhì)量，液壓系統(tǒng)的有些缺點正在逐步加以克服，例如對于泄露，可設(shè)計合理的密封結(jié)構(gòu)來解決，也可以在設(shè)計

12、液壓系統(tǒng)時講減少泄露對性能的影響等，因此液壓傳動用著極為廣闊的發(fā)展前景，目前它已廣泛的應(yīng)用到機床制造、油壓機、工程機械、航空等各個領(lǐng)域。在住在機械上應(yīng)用也日益增多，如高壓造型機、拋沙機、壓鑄機，感應(yīng)電爐等。有些自動造型線，全線除微震機構(gòu)為氣運動外，其他如造型機、落箱機、合箱機、分箱機、澆鑄機、壓鐵機等全部是液壓驅(qū)動的。此外，介于立式半連續(xù)鑄造工藝條件要求嚴格、技術(shù)性強的特點，可編程控制器（PLC）在過程控制方面具有強大的功能和優(yōu)勢，保證了鑄造平臺升降速度的穩(wěn)定及整個系統(tǒng)的可靠性，在降低故障方面發(fā)揮了極大的作用。四、 存在問題我國鑄造行業(yè)的機械化程度還相當(dāng)落后。從國外所擁有的造型線來看，就是生產(chǎn)

13、率較高的造型線其生產(chǎn)率通常也在發(fā)達國家的造型線之下。我國的造型線不僅生產(chǎn)率低，而且利用率也不高，發(fā)揮不出生產(chǎn)線應(yīng)有的優(yōu)勢。我國主要單機設(shè)備也相當(dāng)落后。熔煉設(shè)備大多是沖天爐，使用電爐熔煉的為數(shù)不多，采用雙聯(lián)熔煉的為數(shù)不多，采用雙聯(lián)熔爐的數(shù)量更少，有些在發(fā)揮其工藝先進方面還有待總結(jié)經(jīng)驗，而發(fā)達國家已廣泛采用電爐或雙聯(lián)熔煉?？傊c國外先進技術(shù)水平相比，我國鑄造設(shè)備仍然存在品種少，成套性差，性能低，控制滯后，材料和能源消耗大等問題。如何改變這種狀況，關(guān)機在于提倡設(shè)備的先進性、適應(yīng)性和可靠性，先進性和設(shè)備的性能指標、生產(chǎn)效率、成套技術(shù)、自動化技術(shù)以及環(huán)境保護等問題有關(guān)；適應(yīng)性與產(chǎn)品品種、成套性、技術(shù)性

14、能等問題有關(guān)；可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量、使用壽命、性能穩(wěn)定可靠等問題有關(guān)。五、主要參考文獻1 向凌霄 原鋁及其合金的熔煉與鑄造M.北京：冶金工業(yè)出版社，2005:213246，2 機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊第四卷（第三卷）M.北京：機械工業(yè)出版社，2004 ： 188198.3 張立波，田世江，葛晨光.中國鑄造新技術(shù)發(fā)展趨勢J.鑄造，2005,54（3）：207212.4 李明，國內(nèi)鋁合金熔鑄技術(shù)J.黑龍江科技信息，2009，（3）：34.5 陳奎生.液壓與氣壓傳動M.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2001：3.6 郭景杰，李新忠，蘇仕芳，劉秀玲，張正賀.中國鑄造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來J.特種鑄造及有色

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