1.提高鑄件質(zhì)量和可靠性,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)近終成形和近凈成形鑄件;
2.加強(qiáng)環(huán)保,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展;
3.降低生產(chǎn)成本;
4.縮短交貨期。
不言而喻,其中第一項(xiàng)是最重要的,如果不能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄件,其它目標(biāo)就無(wú)從談起。為此必須對(duì)原有舊的鑄鐵廠進(jìn)行改造，對(duì)新建的鑄鐵廠確定選用什么樣的工藝技術(shù)和裝備，而采用先進(jìn)的鑄造工藝技術(shù)是決策的關(guān)鍵。
先進(jìn)鑄造工藝技術(shù)
鑄造工藝技術(shù)首先要考慮造型工藝和鑄鐵熔煉技術(shù)兩方面，根據(jù)產(chǎn)品類(lèi)型、尺寸大小、單件重量、生產(chǎn)批量等去選擇相適應(yīng)的鑄造工藝技術(shù)，這不僅關(guān)系到獲得質(zhì)量好，精度高的鑄件，而且從某種意義上來(lái)說(shuō)選擇的正確與否關(guān)系到企業(yè)今后的發(fā)展及成敗。
1.濕砂高效自動(dòng)化造型。由于粘土砂濕型鑄造具有造型材料成本低及造型生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)化國(guó)家中目前鑄件總產(chǎn)量的65%～70%是用粘土砂濕型工藝所生產(chǎn)，例如Disa公司新產(chǎn)品GFDDISA230垂直分型無(wú)箱射壓造型機(jī),其生產(chǎn)能力達(dá)到500型/小時(shí)(無(wú)砂芯時(shí))。對(duì)大批量生產(chǎn)的中小型鑄鐵件,宜采用垂直分型或水平分型脫箱射壓造型自動(dòng)線；對(duì)大批量生產(chǎn)的中型復(fù)雜鑄件采用高壓造型自動(dòng)線;并且結(jié)合快換型板工裝,這兩種工藝也適合生產(chǎn)中等批量的鑄鐵件。造芯采用殼芯和冷、熱芯盒工藝。汽車(chē)、摩托車(chē)、電機(jī)、家電零件、液壓件、小型泵閥及小型柴油機(jī)等大批量鑄件適宜采用濕砂自動(dòng)化造型。
2.呋喃樹(shù)脂自硬砂造型。樹(shù)脂自硬砂特別適合于單件和中,小批量生產(chǎn)中,大型鑄件,只需配備相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備即可組成機(jī)械化生產(chǎn)。國(guó)外在五十年代末以來(lái),隨著樹(shù)脂砂應(yīng)用的不斷擴(kuò)大和技術(shù)進(jìn)步,所需用的成套設(shè)備日趨齊全和完善,其中包括砂型落砂,砂塊破碎,過(guò)篩,磁選,再生,除塵,調(diào)溫,樹(shù)脂砂混制,砂型緊實(shí),翻箱,起模,上涂料,合型等工藝設(shè)備,以及新砂與舊砂運(yùn)輸,砂型運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備。近十年來(lái),樹(shù)脂自硬砂在廣東省鑄造生產(chǎn)中逐步得到推廣應(yīng)用，并發(fā)展迅速。其中佛山順德中天創(chuàng)展球鐵有限公司用此法生產(chǎn)球鐵和灰鐵鑄件年產(chǎn)4萬(wàn)噸，球鐵最大單件重達(dá)45噸，灰鑄鐵最大單件重達(dá)55噸。
3.近凈成形消失模鑄造技術(shù)。通常消失模鑄造分為兩類(lèi)：用板材加工成形的氣化模鑄造和用模具發(fā)泡成形的消失模鑄造。前者的主要特點(diǎn)是：1）模樣不用模具成形，而是采用市售的泡沫板材，用數(shù)控加工機(jī)床分塊或手工制作，然后粘合而成。2）通常采用樹(shù)脂自硬砂作充填砂。后者的主要特點(diǎn)是:模樣在模具中成形和采用負(fù)壓干砂造型,它主要適用于中、小型鑄件的大批量生產(chǎn)。
這項(xiàng)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：模具成本僅為木制模樣的幾分之一，縮短制作周期一半以上；模樣完全在鑄型里燒掉，沒(méi)有產(chǎn)生泡沫殘塊垃圾，符合綠色環(huán)保要求；鑄件尺寸形狀準(zhǔn)確,可減少機(jī)械加工余量，節(jié)省大量加工工時(shí)；大大簡(jiǎn)化造型操作，從而消除了由此而引起的鑄造缺陷及廢品，提高生產(chǎn)效率，特別是能夠?qū)⒛承┯迷T造方法難以生產(chǎn)甚至無(wú)法生產(chǎn)的鑄件形狀直接鑄造出來(lái)，提高了工藝出品率，降低鑄件成本；由于不分型和基本不用砂芯，鑄件無(wú)飛翅毛刺，減少清理工作量50%以上；改善了工人的操作條件，對(duì)工人的技術(shù)熟煉程度要求大大降低。因此,消失模鑄造技術(shù)被國(guó)家重點(diǎn)推廣而成為改造傳統(tǒng)鑄造業(yè)應(yīng)用最廣泛的高新技術(shù),與傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)相比具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。近年中天創(chuàng)展球鐵有限公司通過(guò)研制開(kāi)發(fā)并投入于生產(chǎn)，成功地用樹(shù)脂砂填砂的消失模技術(shù)生產(chǎn)了大批汽車(chē)?yán)炷＞?、沖壓模具、機(jī)床床身、箱體、底座、機(jī)架等具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鑄件。
4.“廢鋼增碳”技術(shù)。通過(guò)采用中頻感應(yīng)電爐“廢鋼增碳”的合成鑄鐵（球鐵與灰鐵）技術(shù)，可以代替價(jià)格比廢鋼高得多的生鐵。因?yàn)閺V東地區(qū)汽車(chē)、金屬制品、五金沖壓、玩具等行業(yè)十分發(fā)達(dá)，每年產(chǎn)生大量的廢鋼邊角料300~400萬(wàn)噸,需要回收處理，但是生鐵資源貧乏，特別是華南地區(qū)并無(wú)出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生鐵。目前國(guó)際市埸鐵礦石價(jià)格飛漲，國(guó)家對(duì)小高爐關(guān)停并轉(zhuǎn)，使生鐵不僅價(jià)高且采購(gòu)困難。焦炭的情況也一樣，價(jià)格在不斷上漲。應(yīng)用“廢鋼增碳”合成鑄鐵技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)廢鋼邊角料的高效利用，節(jié)約國(guó)家資源以及符合綠色制造和循環(huán)再生資源的要求。
另一方面，由于電爐熔煉鐵水化學(xué)成份易于調(diào)整、溫度易于控制以及凈化鐵水，大大提高了鑄件內(nèi)在質(zhì)量，尤其是機(jī)械性能方面，球鐵伸長(zhǎng)率可提高近50%，可以滿足風(fēng)電設(shè)備中的輪轂、軸承座等抗低溫沖擊鑄件伸長(zhǎng)率大于18%、-20℃沖擊值大于12J/cm的技術(shù)要求，在生產(chǎn)高強(qiáng)度鑄鐵以及特種合金鑄鐵方面其優(yōu)勢(shì)更加明顯；經(jīng)濟(jì)效益與沖天爐熔煉相比，在目前廢鋼、生鐵、焦炭、電費(fèi)等價(jià)格條件下，可大幅度降低鑄件成本。
5.大斷面球鐵鑄造技術(shù)。廣東省近年大力發(fā)展大型機(jī)械裝備，而作為此基礎(chǔ)的大型鑄件也要同步發(fā)展，否則不得不到外省采購(gòu)。由此將會(huì)出現(xiàn)交貨周期長(zhǎng)，質(zhì)量反饋慢以及長(zhǎng)途運(yùn)輸困難等問(wèn)題。所以鑄造優(yōu)質(zhì)大型球鐵鑄件也是廣東省振興裝備制造業(yè)的必由之路，而大斷面球鐵質(zhì)量檢測(cè)與控制是技術(shù)的關(guān)鍵。厚大斷面球鐵件由于澆注后冷卻速度緩慢，容易造成鑄件厚壁中心或熱節(jié)石墨畸變，球數(shù)減少，組織粗大和石墨飄浮等球化孕育衰退問(wèn)題,因此導(dǎo)致鑄件的機(jī)械性能顯著下降，給大斷面鑄件的生產(chǎn)帶來(lái)困難。中天公司通過(guò)合理設(shè)計(jì)鑄件化學(xué)成分，采用釔基重稀土鎂復(fù)合球化劑，進(jìn)行瞬時(shí)和多次孕育，并采用成型冷鐵工藝，強(qiáng)制快冷鑄件厚實(shí)部分等措施，成功地生產(chǎn)出直徑540mm,重7噸多的柴油打樁機(jī)柱塞鑄件。心部位置的抗拉強(qiáng)度≧350MPa，伸長(zhǎng)率≧5%,滿足了市場(chǎng)對(duì)大斷面球鐵件的需求。
6.鑄鐵合金化技術(shù)。合金化是提高鑄鐵性能的重要手段之一，隨著技術(shù)的日益發(fā)展，鑄鐵合金或微合金化必將發(fā)揮重要的作用,高附加值、高技術(shù)含量的特種球墨鑄鐵和灰鐵的應(yīng)用也愈來(lái)愈廣泛。合金化賦予鑄鐵高強(qiáng)度、耐磨、耐熱和耐蝕性能,以適應(yīng)鑄件不同的工作條件,例如汽車(chē)、家電產(chǎn)品的拉伸沖壓模具、大型球磨機(jī)襯板、砂漿泵葉輪、焙燒和加熱爐用件、耐蝕離心泵、閘閥等化工設(shè)備零部件等。
7.大型復(fù)雜鑄件鑄造過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在輔助鑄造工藝設(shè)計(jì),優(yōu)化工藝方案以及缺陷分析等方面可以提供有力的支持，該技術(shù)的普及應(yīng)用將有利于鑄造產(chǎn)品質(zhì)量特別是大型復(fù)雜鑄件質(zhì)量全面提高。包括以下幾個(gè)方面：鑄件凝固過(guò)程的數(shù)值模擬；鑄件充型過(guò)程的數(shù)值模擬；鑄件熱應(yīng)力的數(shù)值模擬；鑄件微觀組織數(shù)值模擬等。為鑄件合理的鑄造工藝設(shè)計(jì)方案提供科學(xué)依據(jù)，縮短設(shè)計(jì)的周期、預(yù)測(cè)疏松、縮孔、氣孔、冷隔、裂紋等鑄造缺陷，從而保證鑄件質(zhì)量和提高經(jīng)濟(jì)效益。具體步驟是：在計(jì)算機(jī)上建立大型復(fù)雜鑄件的三維模型,及其澆冒系統(tǒng)、內(nèi)外冷鐵等工藝的三維模型后，根據(jù)鑄件的生產(chǎn)條件，應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件對(duì)鑄件的充型和凝固過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬并反復(fù)優(yōu)化工藝，建立最優(yōu)鑄件成形的數(shù)據(jù)信息庫(kù)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在樹(shù)脂自硬砂鑄造工藝和消失模鑄造工藝上得到實(shí)際應(yīng)用。
節(jié)能減排與環(huán)保趨勢(shì)
能源與環(huán)境，清潔生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展已成為當(dāng)今社會(huì)面臨的問(wèn)題。鑄鐵行業(yè)是能源、材料消耗和環(huán)境污染的大戶，目前已遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。
廣東省的鑄鐵企業(yè)主要分布在以廣州為中心的珠江三角洲地區(qū)。隨著近年來(lái)珠江三角洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地、水、電和人力成本等不斷上漲，環(huán)境日益惡化，珠江三角洲地區(qū)鑄鐵企業(yè)的發(fā)展已受到嚴(yán)重影響。同時(shí)普遍存在鑄件綜合質(zhì)量差、勞動(dòng)條件惡劣、生產(chǎn)效率低，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益差等問(wèn)題。隨著環(huán)保執(zhí)法力度日漸加強(qiáng)，迫使鑄鐵業(yè)開(kāi)始重視環(huán)保技術(shù)，開(kāi)始重視鑄造煙塵治理、污水凈化、廢砂廢渣利用，并開(kāi)發(fā)出多種鑄造環(huán)保設(shè)備（如震動(dòng)落砂機(jī)除塵罩、移動(dòng)式吸塵器、煙塵凈化裝置、污水凈化循環(huán)回用系統(tǒng)，鑄造舊砂干濕法再生技術(shù)及設(shè)備、鑄造廢砂爐渣廢塑料制作復(fù)合材料技術(shù)和設(shè)備等）。羅百輝認(rèn)為，大力宣傳、推廣節(jié)能降耗、綠色鑄造，清潔生產(chǎn)在廣東省已成當(dāng)務(wù)之急。這不僅是企業(yè)節(jié)能降耗提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少污染、降低成本和提高效益所必需，也是沖破工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)置的綠色壁壘，穩(wěn)固地占領(lǐng)國(guó)際大市場(chǎng)所必需。這也是有遠(yuǎn)見(jiàn)的企業(yè)家主動(dòng)斥巨資進(jìn)行清潔生產(chǎn)技改和開(kāi)發(fā)"綠色"鑄造產(chǎn)品及推行國(guó)際化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如ISO14000等）的理由。
采用上述的先進(jìn)鑄造工藝技術(shù)，可以提高鑄件質(zhì)量、降低廢品率、減少鑄件的加工余量，節(jié)約金屬材料；同時(shí)提高型砂的循環(huán)利用效率，減少?gòu)U砂的排放量，綜合利用工藝廢砂、廢渣，實(shí)現(xiàn)鑄造行業(yè)主要污染物的無(wú)或少排放。例如采用中頻感應(yīng)電爐代替沖天爐熔煉，熔化每噸鐵水節(jié)省能耗45公斤標(biāo)準(zhǔn)煤（kgce/t）。爐渣排量沖天爐為中頻電爐的10倍，排塵量為30倍以上,排煙量也是30倍以上。
大力發(fā)展鑄件機(jī)械加工
鑄件的后續(xù)機(jī)械加工也是鑄鐵企業(yè)必須予以重視的問(wèn)題，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外客戶要求得到粗加工后的半成品甚至精加工后的產(chǎn)品和零部件,鑄鐵件的精加工和大型鑄鐵件的后續(xù)加工設(shè)備也是做強(qiáng)做大裝備制造業(yè)的關(guān)鍵問(wèn)題。但是大部分小型鑄造廠沒(méi)有機(jī)械加工工序,有些只有簡(jiǎn)易車(chē)、刨、鉆、銑機(jī)床。而鑄造企業(yè)擁有機(jī)械加工車(chē)間或加工中心,不僅可以滿足客戶的需要,增加接鑄件訂單的靈活性，而且還增加產(chǎn)品的附加值和企業(yè)效益。鑄件加工時(shí)發(fā)現(xiàn)的鑄造缺陷能夠及時(shí)反饋給鑄造工序及時(shí)解決，減少鑄件退廢的運(yùn)輸費(fèi)用等。因此，配套機(jī)械加工車(chē)間或加工中心是鑄鐵企業(yè)今后尋求生存與發(fā)展的出路之一。
