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消失模铸造废气怎么处理

发布时间:2024-10-23 00:51:07

Ⅰ 内燃机的种类

内燃机以其热效率高、结构紧凑,机动性强,运行维护简便的优点著称于世。一百多年以来,内燃机的巨大生命力经久不衰。目前世界上内燃机的拥有量大大超过了任何其它的热力发动机,在国民经济中占有相当重要的地位。现代内燃机更是成为了当今用量最大、用途最广、无一与之匹敌的的最重要的热能机械

当然内燃机同样也存在着不少的缺点,主要是:对燃料的要求高,不能直接燃用劣质燃料和固体燃料;由于间歇换气以及制造的困难,单机功率的提高受到限制,现代内燃机的最大功率一般小于4万千瓦,而蒸汽机的单机功率可以高达数十万千瓦;内燃机不能反转;内燃机的噪声和废气中有害成分对环境的污染尤其突出。可以说这一百多年来的内燃机的发展史就是人类不断革新,不断挑战克服这些缺点的历史。

内燃机发展至今,约有一个半世纪的历史了。同其他科学一样,内燃机的每一个进步都是人类生产实践经验的概括和总结。内燃机的发明始于对活塞式蒸汽机的研究和改进。在它的发展史中应当特别提到的是德国人奥托和狄塞尔,正是他们在总结了前人无数实践经验的基础上,对内燃机的工作循环提出了较为完善的奥托循环和狄塞尔循环,才使得到他们为止几十年间无数人的实践和创造活动得到了一个科学地总结,并有了质的飞跃,他们将前任粗浅的、纯经验的、零乱无序的的经验,加以继承、发展、总结、提高,找出了规律性,为现代汽油机和柴油机热力循环奠定了热力学基础,为内燃机的发展做出了伟大的贡献。

往复活塞式内燃机

往复活塞式内燃机的种类很多,主要的分类方法有这样一些:按所用的燃料的不同,分为汽油机,柴油机、煤油机、煤气机(包括各种气体燃料内燃机)等;按每个工作循环的行程数不同,分为四冲程和二冲程;按着火方式不同,分为点燃式和压燃式;按冷却方式不同,分为水冷式和风冷式;按气缸排列形式不同,分为直列式、V型、对置式、星型等;按气缸数不同,分为单缸内燃机和多缸内燃机等;按内燃机的用途不同,分为汽车用、农用、机车用、船用以及固定用等等。本文将会主要针对煤气机、汽油机、柴油机这样一个发展脉络来向大家介绍。

最早的内燃机——煤气机

最早出现的内燃机是以煤气为燃料的煤气机。1860年,法国发明家莱诺制成了第一台实用内燃机(单缸、二冲程、无压缩和电点火的煤气机,输出功率为0.74—1.47KW,转速为100r/min,热效率为4%)。法国工程师德罗沙认识到,要想尽可能提高内燃机的热效率,就必须使单位气缸容积的冷却面积尽量减小,膨胀时活塞的速率尽量快,膨胀的范围(冲程)尽量长。在此基础上,他在1862年提出了著名的等容燃烧四冲程循环:进气、压缩、燃烧和膨胀、排气。

1876年,德国人奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机(单缸、卧式、以煤气为燃料、功率大约为2.21KW、180r/min)。在这部发动机上,奥托增加了飞轮,使运转平稳,把进气道加长,又改进了气缸盖,使混合气充分形成。这是一部非常成功的发动机,其热效率相当于当时蒸汽机的两倍。奥托把三个关键的技术思想:内燃、压缩燃气、四冲程融为一体,使这种内燃机具有效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点。在1878年巴黎万国博览会上,被誉为“瓦特以来动力机方面最大的成就”。等容燃烧四冲程循环由奥托实现,也被称为奥托循环。

煤气机虽然比蒸汽机具有很大的优越性,但在社会化大生产情况下,仍不能满足交通运输业所要求的高速、轻便等性能。因为它以煤气为燃料,需要庞大的煤气发生炉和管道系统。而且煤气的热值低(约1.75×107~2.09×107J/m3),故煤气机转速慢,比功率小。到19世纪下半叶,随着石油工业的兴起,用石油产品取代煤气作燃料已成为必然趋势。

汽油机的出现

1883年,戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复式汽油机,此发动机上安装了迈巴赫设计的化油器,还用白炽灯管解决了点火问题。以前内燃机的转速都不超过200r/min,而戴姆勒的汽油机转速一跃为800—1000r/min。它的特点是功率大,质量轻、体积小、转速快和效率高,特别适用于交通工具。与此同时,本茨研制成功了现在仍在使用的点火装置和水冷式冷却器。

到十九世纪末,主要的集中活塞式内燃机大体上进入了实用阶段,并且很快显示出巨大的生命力。内燃机在广泛应用中不断地得到改善和革新,迄今已达到一个较高的技术水平。在这样一个漫长的发展历史中,有两个重要的发展阶段是具有划时代意义的:一是50年代兴起的增压技术在发动机上的广泛应用;再就是 70年代开始的电子技术及计算机在发动机研制中的应用,这两个发展趋势至今都方兴未艾

首先我们来看一下汽油机在本世纪的发展历程。在汽车和飞机工业的推动下汽油机取得了长足的发展。按提高汽油机的功率、热效率、比功率和降低油耗等主要性能指标的过程,可以把汽油机的发展分为四个阶段。

第一阶段是本世纪最初二十年,为适应交通运输的要求,以提高功率和比功率为主。采取的主要技术措施是提高转速、增加缸数和改进相应辅助装置。这个时期内,转速从上世纪的500—800r/min提高到1000—1500r/min,比功率从3.68W/Kg提高到441.3—735.5W/Kg,对提高飞机的飞行性能和汽车的负载能力具有重大的意义。

第二阶段时间在20年代,主要解决汽油机的爆震燃烧问题。当时汽油机的压缩比达到4时,汽油机就发生爆震。美国通用汽车公司研究室的米格雷和鲍义德通过在汽油中加入少量的四乙基铝,干扰氧和汽油分子化合的正常过程,解决了爆震的问题,使压缩比从4提高到了8,大大提高了汽油机的功率和热效率。当时另一严重影响汽油机功率和热效率的因素是燃烧室的形状和结构,英国的里卡多及其合作者通过对多种燃烧室及燃烧原理的研究,改进了燃烧室,使汽油机的功率提高了20%。

第三阶段是从20年代后期到40年代早期,主要是在汽油机上装备增压器。废气涡轮增压可使气压增至1.4—1.6大气压,他的应用为提高汽油机的功率和热效率开辟了一个新的途径。但是其真正的广泛应用,却是在50年代后期才普及的。

第四阶段从50年代至今,汽油机技术在原理重大变革之前发展已近极致。它的结构越来越紧凑,转速越来越高。其技术现状为:缸内喷射;多气门技术;进气滚流,稀薄分层燃烧;电子控制点火正时、汽油喷射及空燃比随工况精确控制等全面电子发动机管理;废气在循环及三元催化等排气净化技术等。其集中体现在近年来研制成功并投产的缸内直喷分层充气稀燃汽油机(GDI)。

但是随着70年代开始的电子技术在发动机上的应用,为内燃机技术的改进提供了条件,使内燃机基本上满足了目前世界各国有关排放、节能、可靠性和舒适性等方面的要求。内燃机电子控制现已包括电控燃油喷射、电控点火、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、警告提示、自我诊断、失效保护等诸多方面。

同样内燃机电子控制技术的发展也大致可分为四个阶段:

1、内燃机零部件或局部系统的单独控制,如电子油泵、电子点火装置等。

2、内燃机单一系统或几个相关系统的独立控制,如燃油供给系统控制、最佳空燃比控制等。

3、整台内燃机的统一智能化控制,如内燃机电子控制系统。

4、装置与内燃机动力的集中电子控制,如汽车、船舶、发电机组的集中电子控制系统。

电子控制系统一般由传感器、执行器和控制器三部分组成。由此构成各种不同功能、不同用途的控制系统。。其主要目标是保持发动机各运行参数的最佳值,以求得发动机功率、燃油耗和排放性能的最佳平衡,并监视运行工况。如Caterpillar公司的3406PEPC系统是在3406柴油机上采用可变程序的发动机控制系统,具有电子调速功能,采用电子控制空燃比,可将喷有提前角始终保持在最佳值。美国Stanaclyne公司将其生产的DB型分配泵改为电子控制喷油泵,称为PFP系统,采用步进电机作为执行元件来控制喷油量和喷油定时

柴油机——内燃机家族的另一个明星

柴油机几乎是与汽油机同时发展起来的,它们具有许多相同点。所以柴油机的发展也与汽油机有许多相似之处,可以说在整个内燃机的发展史上,它们是相互推动的。

德国狄塞尔博士于1892年获得压缩点火压缩机的技术专利,1897年制成了第一台压缩点火的“狄塞尔”内燃机,即柴油机。

柴油机的高压缩比带来众多的优点:

1、不但可以省去化油器和点火装置,提高了热效率,而且可以使用比汽油便宜得多的柴油作燃料。

2、柴油机由于其压缩比大,最大功率点、单位功率的油耗低。在现代优秀的发动机中,柴油机的油耗约为汽油机的70%。特别像汽车,通常在部分负荷工况下行驶,其油耗约为汽油机的60%。柴油机是目前热效率最高的内燃机。

3、柴油机因为压缩比高,发动机结实,故经久耐用、寿命长。

同时高压缩比也带来了缺点:

1、柴油机的结构笨重。通常柴油的单位功率质量约为汽油机的1.5~3倍。柴油机压缩比高,爆发压力也高,可达汽油机的1.5倍左右(不增压的情况下)。为承受高温高压,就要求结实的结构。所以柴油机最初只是作为一种固定式发动机使用。

2、在同一排量下,柴油机的输出功率约为汽油机的1/3。因为柴油机把燃料直接喷入气缸,不能充分利用空气,相应功率输出低。假设汽油机的空气利用率为100%,那么柴油机仅有80%~90%。柴油机功率输出小的另一原因是压缩比大,发动机的摩擦损失比汽油机大。这种摩擦损失与转速成正比,不能期望通过增加转速来提高功率。转速最高的汽油机每分钟可运转10000次以上(如赛车发动机),而柴油机的最高转速却只有5000r/min。

近百年来,柴油机的热效率提高近80%,比功率提高几十倍,空气利用率达90%。当今柴油机的技术水平表现为:优良的燃烧系统;采用4气门技术;超高压喷射;增压和增压中冷;可控废气再循环和氧化催化器;降低噪声的双弹簧喷油器;全电子发动机管理等,集中体现在以采用电控共轨式燃油喷射系统为特征的新一代柴油机上。目前,日本的Nippondeno公司(ECDU2),德国Bosch(ZECCEL)和美国Caterpilla公司(HELII) 是研究和生产共轨式电控喷油系统的主要公司。

增压技术在柴油机上的应用要比汽油机晚一些。早在20年代就有人提出压缩空气提高进气密度的设想,直到1926年瑞士人A.J.伯玉希才第一次设计了一台带废气涡轮增压器的增压发动机。由于当时的技术水平和工艺、材料的限制,还难以制造出性能良好的涡轮增压器,加上二次大战的影响,增压技术为能迅速普及,直到大战结束后,增压技术的研究和应用才受到重视。1950年增压技术才开始在柴油机上使用并作为产品提供市场。

50年代,增压度约为50%,四冲程机的平均有效压力约为0.7—0.8MPa,无中冷,处于一个技术水平较低的发展阶段。其后20多年间,增压技术得到了迅速的发展和广泛地采用。

70年代,增压度达200%以上,正式作为商品提供的柴油机的平均有效压力,四冲程机已达2.0MPa以上,二冲程机已超过1.3MPa,普遍采用中冷,使高增亚(>2.0MPa)四冲程机实用化。单级增压比接近5,并发展了两级增压和超高增压系统,相对于50年代初期刚采用增压技术的发动机技术水平,30年来有了惊人的发展。

进入80年代,仍保持这种发展势头。进排气系统的优化设计,提高充气效率,充分利用废气能量,出现谐振进气系统和MPC增压系统。可变截面涡轮增压器,使得单级涡轮增压比可达到5甚至更高。采用超高增压系统,压力比可达10以上,而发动机的压缩比可降至6以下,发动机的功率输出可提高2—3倍。进一步发展到与动力涡轮复合式二级涡轮增压系统。由此可见,高增压、超高增压的效果是可观的,将发动机的性能提高到了一个崭新的水平。

转动式内燃机

在蒸汽机的发展历史中有从往复活塞式蒸汽机到蒸汽轮机的演化。这一点,对内燃机的发展大有启发的。往复式内燃机运动要通过曲轴连杆机构或凸轮机构、摆盘机构、摇臂机构等,转换为功率输出轴的转动,这样不仅使机构复杂,而且由于转动机构的摩擦损耗,还会降低机械效率。另外由于活塞组的往复运动造成曲柄连杆机构的往复惯性力,这个惯性力与转速的平方成正比。随转速的提高,轴承上的惯性负荷显著增加,并由于惯性力的不平衡而产生强烈的振动。此外,往复式内燃机还有一套复杂的气门控制机构。于是人们设想:既然工具机的运动形式大部分都是轴的转动,能否效法从往复活塞式蒸汽机到蒸汽轮机的路子,使热能直接转化为轴的转动呢?于是人们开始了在这一领域的探索。

燃气轮机

1873年布拉顿(GeorgeBrayton)制造了一种定压燃烧的发动机。该机能提供使燃气完全膨胀到大气压所发出的功率。20世纪初法国的阿曼卡(BeneArmangaud)等成功地应用布拉顿循环原理制成燃气轮机。但是,因当时条件限制,热效率很低未能得到发展。

到30年代,由于空气动力学及耐高温合金材料和冷却系统的进展,为燃气轮机进入实用创造了条件。燃气轮机虽然是内燃机,但它没有像往复式内燃机那样必须在封闭的空间里和限定的时间内燃烧的限制,所以不会发生像汽油机那样令人担心的爆震,也很少像柴油机那样受摩擦损失的限制;且燃料燃烧所产生的气体直接推动叶轮转动,故它的结构简单(与活塞式内燃机相比,其部件仅为它的1/6左右)、质量轻、体积小、运行费用省,且易于采用多种燃料,也较少发生故障。虽然燃气轮机目前尚存在一些缺点:寿命短、需要高级耐热钢材和成本高及排污(主要是NOx)较严重等,致使至今燃气轮机的应用仍局限于飞机、船舶、发电厂和机车,但是由于布拉顿循环的优越性和燃气轮机对燃油的限制少及上述的其它优点,使得它仍为现在和将来人们致力研究的动力技术之一。若突破涡轮入口温度,大大提高热效率,且克服其它缺点,燃气轮机有望取代汽、柴油机。

旋转活塞式发动机

一直以来人们都在致力于建造旋转式发动机,其目标是避免往复式发动机固有的复杂性。在1910年以前,人们曾提出过2000多个旋转发动机的方案。20世纪初,又有许多人提出不同的方案,但大多因结构复杂或无法解决气缸密封问题而不能实现。直到1954年,德国人汪克尔 (FelixWankel)经长期研究,突破了气缸密封这一关键技术,才使具有长短幅圆外旋轮线缸体的三角旋转活塞发动机首次运转成功。转子每转一圈可以实现进气、压缩、燃烧膨胀和排气过程,按奥托循环运转。1962年三角转子发动机作为船用动力,到80年代日本东洋工业公司把它用于汽车引擎。

转子发动机有一系列的优点:

1、它取消了曲柄连杆机构、气门机构等,得以实现高速化。

2、质量轻(比往复式内燃机质量下降1/2到1/3)、结构和操作简单(零件数量比往复式少40%,体积减少50%)。

3、在排气污染方面也有所改善,如NOx产生较少。

但转子发动机也存在着严重的不足之处:

1、.这种结构的密封性能较差,至今只能作为压缩比低的汽油机使用。

2、由于高速带来了扭矩低,组织经济的燃烧过程困难。

3、寿命短、可靠性低以及加工长短轴旋轮线的专用机床构造复杂等。

内燃机的发展趋势

内燃机的发明,至今已有100多年的历史。如果把蒸汽机的发明认为是第一次动力革命,那么内燃机的问世当之无愧是第二次动力革命。因为它不仅是动力史上的一次大飞跃,而且其应用范围之广、数量之多也是当今任何一种别的动力机械无与伦比的。随着科技的发展,内燃机在经济性、动力性、可靠性等诸多方面取得了惊人的进步,为人类做出了巨大贡献。蒸汽机从初创到完成花去了一个世纪的时间,从完成到极盛又走了一个世纪,从极盛到衰落大约也是一个世纪。内燃机的发明也经历了一个世纪的历程,从那时起,人类又前进了一个世纪,可以说如今内燃机已进入了极盛时期。在世纪之交的今天,我们关注内燃机的未来,人们在拭目以待的同时,更希望内燃机能在新的世纪再创辉煌的业绩。这里我将向大家展示新世纪里内燃机的发展趋势。

内燃机增压技术

从内燃机重要参数(压力、温度、转速)的发展规律来看,可以发现这三个参数在1900年以前随着年代的推移提高得很快。而在1900年以后,尤其是1950年以后,温度、转速提高变慢,而平均有效压力随着年代的增加仍直线上升。实践证明:提高平均有效压力可以大幅度地提高效率,减轻质量。而提高平均有效压力的技术就是提高增压度。如柴油机增压可大幅度地缩小柴油机进气管尺寸,并使气缸有足够大的充气效率用于提高柴油机的功率,使之能在一个宽广的转速范围内既提高功率又有大的扭矩。一台增压中冷柴油机可以使功率成倍提高,而造价仅提高15%~30%,即每马力造价可平均降低40%。所以增压、高增压、超高增压是当前内燃机重要的发展方向之一。但是这只是问题的一个方面,另一个方面发动机强化和超强化会给零部件带来过大的机械负荷和热负荷,特别是热负荷问题已成为发动机进一步强化的限制;再就是单级高效率、高压比压气机也限制了增压技术的进一步发展,因此,不是增压度越高越好的。

内燃机电子控制技术

内燃机电子控制技术产生于20世纪60年代后期,通过70年代的发展,80年代趋于成熟。随着电子技术的进一步发展,内燃机电子控制技术将会承担更加重要的任务,其控制面会更宽,控制精度会更高,智能化水平也会更高。诸如燃烧室容积和形状变化的控制、压缩比变化控制、工作状态的机械磨损检测控制等较大难度的内燃机控制将成为现实并得到广泛应用。内燃机电子控制是由单独控制向综合、集中控制方向发展,是由控制的低效率及低精度向控制的高效率及高精度发展的。随着人类进入电子时代,21世纪的内燃机也将步入“内燃机电子时代”,其发展情况将与高速发展的电子技术相适应。内燃机电子控制技术是内燃机适应社会发展需求的主要技术依托,也是内燃机保持21世纪辉煌的重要影响因素。

内燃机材料技术

内燃机使用的传统材料是钢、铸铁和有色金属及其合金。在内燃机发展过程中,人们不断对其经济性、动力性、排放等提出了更高的要求,从而对内燃机材料的要求相应提高。根据内燃机今后的发展目标,对内燃机材料的要求主要集中在绝热性、耐热性、耐磨性、减摩性、耐腐蚀性及热膨胀小、质量轻等方面。要促进内燃机材料的发展,除采用改变材料化学成分与含量来达到零部件所要求的物理、机械性能这一常规方法外,也可采用表面强化工艺来使材料达到所需的要求,但内燃机材料的发展更需要我们去开发适应不同工作状态的新材料。与内燃机传统材料相比,陶瓷材料具有无可比拟的绝热性和耐热性,陶瓷材料和工程塑料(如纤维增强塑料)具有比传统材料优越的减摩性、耐磨性和耐腐蚀性,其比重与铝合金不相上下而比钢和铸铁轻得多。因此,陶瓷材料(高性能陶瓷)凭借其优良的综合性能,可用在许多内燃机零件上,如喷油点火零件、燃烧室、活塞顶等,若能克服脆性、成本等方面的弱点,在新世纪里将会得到广泛应用。工程塑料也可用于许多内燃机零件,如内燃机上的各种罩盖、活塞裙部、正时齿轮、推杆等,随着工艺水平的提高及价格的降低,未来工程塑料在内燃机上的应用将会与日俱增。综合内燃机的各种材料,为扬长避短,在新材料的基础上又开发出了以金属、塑料或陶瓷为基材的各种复合材料,并开始在内燃机上逐渐推广使用。

展望新世纪,在今后一段时期内,钢、铸铁和有色金属及其合金,仍将是内燃机的主要材料。各种表面强化工艺将更加先进,并得到广泛应用。以金属、塑料、陶瓷为基材的各种复合材料将在10年之后进入惊人的高速推广时期,新材料在内燃机上的使用也将同时加速。

内燃机制造技术

内燃机的发展水平取决于其零部件的发展水平,而内燃机零部件的发展水平,是由生产制造技术等因素来决定的。也就是说,内燃机零部件的制造技术水平,对主机的性能、寿命及可靠性有决定性的影响。同样制造技术与设备的关系也是密不可分的,每当新一代设备或工艺材料研制成功,都会给制造技术的革新带来突破性的进展。进入新世纪后,科学技术的发展会异常迅猛,新设备的研制周期将越来越短,因此新世纪内燃机制造技术必将形成迅速发展的局面。

由于铸造技术水平的提高,气冲造型、静压造型、树脂自硬砂造型制芯、消失模铸造,使内燃机铸造的主要零件如机体、缸盖可以制成形状复杂曲面及箱型结构的薄壁铸件。这不仅在很大程度上提高了机体刚度,降低了噪声辐射,而且使内燃机达到轻量化。由于象喷涂、重熔、烧结、堆焊、电化学加工、激光加工等局部表面强化技术的进步,使材料功能得到完善的发挥;由于设备水平提高,加工制造技术向高精度、高效率、自动化方向发展,带动了内燃机零部件生产向高集中化程度发展。另一方面,柔性制造技术的推广,使内燃机产品更新换代具有更大的灵活性和适应性。多品种小批量生产的柔性制造系统引起了内燃机制造商们的广泛认同,也顺应了生产技术发展及市场形势的变化。电子技术及计算机在设计、制造、试验、检测、工艺过程控制上的应用,推动了行业的技术进步,提高了内燃机的产品质量。新材料的发展也推动了内燃机零部件生产工艺的变革,特别是工程塑料、陶瓷材料及复合材料在内燃机上的运用,有力地促进了内燃机制造技术的发展。随着内燃机电控技术的发展,电控系统三大组成部分(传感器、执行器、控制单元)将成为内燃机零部件行业的重要分支,同时向传统的内燃机制造业提出了新的课题。

由此我们可以推断:在21世纪,内燃机制造技术将向高精度、多元化方面飞速发展。它的发展速度和方向不仅关系到内燃机的质量,还直接对内燃机的未来产生重大影响。就其产品技术进步快慢而言,汽车内燃机发展最快,其次是机车、船舶、发电机组、工程机械、农业机械等。

内燃机代用燃料

由于世界石油危机和发动机尾气对环境的污染日益严重,内燃机技术的研究转向高效节能及开发利用洁净的代用燃料。以汽油机和柴油机为基础进行改造或重新设计,开发以天然气、液化石油气和氢气等为燃料的气体发动机为目前和今后一段时间内内燃机技术的重点之一。其中气体发动机的功率恢复技术和氢气发动机的燃烧控制等是其中的重中之重。

综述

内燃机在应用中不断发展,各种内燃机彼此相互竞争,相互渗透,相互综合,从中演化出各种新的混合式发动机。如燃气轮机的发明和发展一方面对柴油机形成竞争,另一方面也补充了柴油机,使柴油机废气涡轮增压得到完善,反过来增强了柴油机的竞争能力。燃气轮机本来也是蒸汽轮机的竞争对手,但人们把燃气轮机和蒸汽轮机这两种按不同热力循环工作的热机联合在一起,构成一种崭新的高效循环:燃气——蒸汽轮机联合循环。热力学第二定律告诉我们,要提高热效率,应尽可能提高热机的加热温度和降低排热温度。蒸汽机的排热温度较低(约300K),但由于水蒸气本身特性和设备条件的限制,其加热温度不可能太高,目前稳定在800~900K以下。随着冶金和冷却技术的发展,燃气轮机的加热温度一直在上升,目前已达1300~1500K左右;但其排热温度却不能太低,一般为 700~800K,甚至更高。所以这两种热机目前的实际热效率都未超过40%。燃气——蒸汽联合循环,将燃气轮机的排气送进余热锅炉生产蒸气,供蒸汽轮机利用。联合循环可以同时取得燃气轮机加热温度高和蒸汽轮机排热温度低的双重优点。目前此联合循环机组最高热效率已达47%以上。如果把它作为热电并供机组使用,其燃料利用率可达80%左右。

混合动力的意义越来越广,如电动马达加汽油机或柴油机,以应用各自的优点,屏蔽各自的缺点。而日产汽车工业公司则把高性能的发电机兼电动机装入柴油机飞轮的位置,成功地研制出名符其实的混合式发动机,即成功地开发了使两种原理同时作用的原动机(HIMR发动机)。混合式发动机是未来动力技术的热点之一,它极有望成为既不损害人类已获得的方便,又能保持美好环境的机械。

内燃机的发展史表明,具有本质上优越性的新技术,是富有生命力的新生事物,必有广阔的发展前途。第一台实用内燃机热效率只有4%,而当时蒸汽机的热效率已达8%~10%;但内燃机“内燃”本质上的优越性决定了它很快地就超过了蒸汽机。

综上所述,21世纪的内燃机将面临来自各方面的挑战,它将义无返顾地朝着节约能源、燃料多样化、提高功率、延长寿命、提高可靠性、降低排放和噪声、减轻质量、缩小体积、降低成本、简化维护保养等方向迅猛发展。在21世纪,天然气、醇类、植物油及氢等代用燃料将为内燃机增添新的活力,而内燃机电子控制技术在提高品质的同时也延长了内燃机行业的“生命”。新材料、新工艺的技术革命,为21世纪内燃机的发展产生了新的推动力。21世纪的内燃机,将在造福人类的同时不断弥补自身缺陷,以尽可能完美的形象为人类作出新的贡献

Ⅱ 消失模铸造可能会污染环境吗

这个如果能找到方法的话还是可以把影响压到最小的。 1.开始前一定要根据产品市场、生产条件、人才状况及财务状况进行可行性分析。并进行全国调研,选择可靠的技术依托单位或合作伙伴。然后进行主导产品先期工艺试验和车间总体设计,确定外购设备明细和自制设备明细。组织施工,设备安装调试及人员培训,最后试生产,验收,不要急于求成,而应有条不紊
2.已经开始的工厂,对于工艺技术能力较强,生产条件齐备的,应主要精力放在市场开发和工艺总结提高上,提高成品率,降低产品成本,有条件的还应提高产品层次,进入国际市场。

3.对于一部分消失模铸厂产品质量较低,效益不好的企业,应该进行全面整顿,迅速改变面貌,加速投入资金回报。

4.加强交流(会议资料、杂志、上网等方式)在全国培养一批指导生产的消失模铸造专家,培训(培训班、实习等)出一大批消失模铸造工人骨干。

Ⅲ 铸造厂会产生什么样的有害气体

铸造废气中含有大量的有害气体,它几乎来自铸造生产的各个过程,其中主专要有:冲天属炉熔炼过程中产生的烟气、铸件浇注后产生的烟气以及采用有机粘结剂制芯与造型过程产生的气体等等。
冲天炉烟气中气体主要成分是SO2、CO2、CO、NOx等。2004年因金属熔炼、铸件热处理炉的加热等共排放S02达2.2万吨,C02达438万吨,CO达35万吨。
用有机粘结剂制芯或造型,会散发出游离甲醛、游离酚、三乙胺等有害气体;砂型(包括煤粉湿型砂和消失模、树脂自硬砂等)浇注后还会产生CO、CO2、甲苯等有害气体,操作工人长期吸入人体会严重损害身体健康。

Ⅳ V法铸造和消失模铸造的前景如何,他的发展空间大吗

你去的是哪个铸造厂,应聘的是什么职位?
V法铸造和消失模铸造相对而言污染小。
如果你应聘的是线上的操作工,那也得看最后实际得到的职位是在哪一道工序上。
正常应聘到管理人员或者技术人员在大型的铸造厂还是比较不错的。
这两种铸造方法都是还是比较有发展空间的。
推荐你进入铸造厂的营销部门,或者设备科。如果是技术部门会比较多的与车间打交道。
但是对于铸造这个行业,想要先进入以后能有长远的发展,还是需要很大得技术上的能力。
希望我的看法对你有帮助。

Ⅳ 铸造厂会产生什么样的有害气体

铸造废气中含有大量的有害气体,它几乎来自铸造生产的各个过程,其中主要有:冲天炉熔炼过程中产生的烟气、铸件浇注后产生的烟气以及采用有机粘结剂制芯与造型过程产生的气体等等。 冲天炉烟气中气体主要成分是SO2、CO2、CO、NOx等。2004年因金属熔炼、铸件热处理炉的加热等共排放S02达2.2万吨,C02达438万吨,CO达35万吨。 用有机粘结剂制芯或造型,会散发出游离甲醛、游离酚、三乙胺等有害气体;砂型(包括煤粉湿型砂和消失模、树脂自硬砂等)浇注后还会产生CO、CO2、甲苯等有害气体,操作工人长期吸入人体会严重损害身体健康。

Ⅵ 铸造行业对身体有害吗

有。

铸造工尘肺是对铸造行业从业人员健康危害严重的职业病,在对铸造行业人员体检中,尘肺合并肺结核与肺结核是最为常见的。

铸造废气中含有大量的有害气体,几乎来自铸造生产的各个过程,其中主要有冲天炉熔炼过程中产生的烟气,铸件浇注后产生的烟气以及采用有机粘结剂制芯与造型过程产生的气体等等。冲天炉烟气中气体主要成分是SO2,CO2,CO,NOx等。

(6)消失模铸造废气怎么处理扩展阅读:

注意事项:

1、工作场地应保持干燥,不允许有积水或积油。 

2、工作开始前操作者应按规定穿戴好防护用品,并检查设备的线路或管道等,发现故障应先行排除。 

3、坩埚在使用前应进行认真细致检查,若发现有裂纹,严重氧化皮或严重涨肚应停止使用。

4、电路的通电和断电应有指示灯显示。吊出坩埚时应先断电。 

5、点燃煤气炉或天然气炉时,应先开气阀送气后点火,停炉时应先关闭气阀。

Ⅶ 机械铸造行业现状

在科学技术迅猛发展的今天,由于铸造成形工艺的特殊优势,有些复杂结构件目前尚无其他制造工艺可替代。铸造工艺仍是最经济且便捷的金属成形工艺。随着全球经济一体化,在国际间的合作日益密切、竞争日趋激烈之时,中国汽车铸造业应更充分地发挥铸造资源优势,发展自己的铸造工业。
在科学技术迅猛发展的今天,由于铸造成形工艺的特殊优势,有些复杂结构件目前尚无其他制造工艺可替代。铸造工艺仍是最经济且便捷的金属成形工艺。随着全球经济一体化,在国际间的合作日益密切、竞争日趋激烈之时,中国汽车铸造业应更充分地发挥铸造资源优势,发展自己的铸造工业。
1. 中国铸造业现状
中国是当今世界上最大的铸件生产国家,据资料介绍,我国铸造产品的产值在国民经济中约占1%左右。最近几年,铸件进出口贸易增长较快,铸件的产量已达到9%左右。我国铸造厂点多达2万多个,铸造行业从业人员达120万之多。“长三角”地区的铸件产量占全国的1/3,该地区主要以民营企业为主,汽车和汽车零部件行业的发展有力地拉动了铸造行业的发展。万丰奥特是亚洲最大的铝合金车轮企业,年产值超过10亿元,出口额达6 000美元。昆山富士和机械有限公司生产汽车发动机和制动系统的铸件,年产量达4万t,销售收入5.5亿元。华东泰克西是一个先进的现代化气缸体铸件生产企业,具有年产1 00万件
轿车气缸体铸件能力。山西是铸造资源大省,有丰富的生铁、煤炭、铝镁、电力、劳力资源、使山西的铸造产业有得天独厚的优势,具有500个铸造企业,80%为民营企业。山西国际、河津山联、山西华翔年产量分别达4万t、2万t、12万t。“东三省”有一汽集团、哈飞集团等骨干汽车企业带动了汽车铸件产量的增长。一汽集团铸造公司,已经形成40万t铸件的生产能力。辽宁北方曲轴有限公司,到“十一五”末将形成年产15万台发动机、100万件曲轴、产值20亿的曲轴生产基地。“珠江三角洲”压铸行业发达,有700多个压铸企业,年产量达20万t。东风日产、广州本田、广州丰田和零部件企业有力带动了压铸业的发展,轿车气缸体、气缸盖的压铸件产量逐年增长。
2. 国外铸造业现状
近几年来,全球铸造业持续增长,2004年铸件产量比上一年度增长8.4%,中国生产铸件2242万t,全球排名第一,比上一年增长23.6%。全球十大铸件生产国的产量与增长率见表1。从表1可见,2004年中国的铸件产量约占全球铸件产量的1/4。巴西铸件产量增长最快,达到25.8%。增长率超过2位数的国家有巴西、中国、墨西哥、印度,都是发展中国家。而发达国家的铸件增长率普遍较低。美国铸件产量自2000年以来,已经退居到第2位。2004年美国铸件总产量为1231万t,其中灰铁件占35%、球铁件占33%、铸钢件占8.4%、铝合金件占16%。从需求上看,球铁铸件和铝铸件的需求在增长。2003年进口铸件占总需求的1 5%,进口铸件的价格比美国国内低20%~50%。近年来因铸造环保要求高、能源消耗大、劳动力昂贵等原因,美国大型汽车公司生产普通汽车铸件的铸造厂纷纷关闭,逐步将铸件的生产转向中国、印度、墨西哥、巴西等发展中国家。日本的铸造业不景气,其从业人员在减少。2004年日本铸件总产量为639万t,其中灰铁件占42%、球铁件占30%、铸钢件占4%、铝合金件占21%。从需求上看,球铁铸件和铝铸件的需求在增长。日本铸造界在技术创新方面作了大量工作,开发了球型低膨胀铸造砂、高减振铸铁材料、中硅耐热球铁等材料。其真空压铸的铸件能焊接和热处理,半固态铸造生产用于汽车铝轮毂,提高了强度和伸长率。镁合金压铸进一步发展,并取代重力铸造,其性能提高,成本降低。
3. 汽车铸造技术的发展方向
汽车技术正向轻量化、数值化、环保化方面发展。据有关资料报道,汽车自重每减少10%,油耗可减少5.5%,燃料经济性可提高3%-5%,同时降低排放10%左右。铸件轻量化主要有两个途径。一是采用铝、镁等非铁合金铸件,美国2003年统计有2/3的铝铸件用于汽车上,每车达到107 kg。二是减小铸件壁厚、设计多零件组合铸件,生产薄壁高强度复合铸件,并减少加工余量,生产近终形铸件。随着汽车技术的快速发展,为缩短铸件生产准备周期和降低新产品开发的风险,要求采用快速制模技术、计算机仿真模拟、三维建模、数控技术。而清洁生产、废物再生是铸造业的发展趋势,降低能耗是其持续发展的主题。我国汽车铸造业必须走高效、节能、节材、环保和绿色铸造之路,因为国家和社会要求严厉管控汽车铸造业的能源消耗大户和污染大户,以利改善铸造业热、脏、累的劳动密集型行业员工的劳动环境。
4. 汽车铸造技术发展趋势
国内外汽车铸造技术发展趋势很多,现仅简介一些在汽车行业大量流水线生产中的铸件技术及发展趋势。
4.1 砂型铸造成形技术
潮模造型经过手工紧实一震击+压实紧实→高压+微震紧实→气冲紧实→静压紧实几个发展阶段。静压造型技术的实质是“气中预紧实+压实”,其有以下优点:铸型轮廓清晰,表面硬度高且均匀,拔模斜度小,型板利用率高,工艺装备磨损小,铸型表面粗糙度低,铸型型废率低。因此,是目前最新、最先进的造型工艺,并已成为当今的主流紧实工艺。目前,高压造型和单一气冲造型已逐渐被静压造型所替代,原先高压造型线和气冲造型线的主机已逐渐更新为静压造型主机,新建铸造厂均首选采用静压造型技术。当前,国外比较有名的制造静压造型设备的厂家有德国的KW公司、HWS公司和意大利萨威力公司。国内汽车铸造厂家大都选用 HWS公司或KW公司制造的设备,如一汽铸造公司、东风汽车铸造厂、上海圣德曼铸造公司、华东泰克西、山西三联、广西玉柴、无锡柴油机厂等。
4.2 近净形技术
(1)消失模铸造成形工艺
消失模铸造也称气化模铸造、实型铸造、无型腔铸造。该工艺尺寸精度高达0.2 mm以内,表面粗糙度可达Ra5μm~Ra6μm,被铸造界誉之为“21世纪的铸造新技术”、“铸造的绿色工程”。该工艺方法是采用无粘结剂干砂加抽真空技术。据2003年统计,我国有150家企业用该工艺生产箱体类、管件阀体类、耐热耐磨合金钢类等三大类铸件,总产量超过10万t。国内汽车铸造厂,有的采用国产铸造生产线:有的采用简易生产线或单机生产;有的采用国外引进铸造生产线生产。一汽集团公司1993年从美国福康公司引进造型用振动台,生产 EPS模的预发泡机和成型机等设备,生产汽车进气管。长沙发动机总厂从意大利引进自动化铸造线生产铝合金气缸体、气缸盖铸件。合肥叉车集团用4段泡沫模片粘结成整体的工艺生产复杂箱体铸件,尺寸精度可达到 CT7-CT8级,产品出口美国。成都成工集团,用8块泡沫模片粘结成整体的工艺生产装载机变速器,铸件质量达320 kg,与砂型铸造比较,毛坯减重15%,成品率达95%以上。消失模工艺近几年在美国有较大的发展,通用汽车公司投资建造了6条消失模铸造生产线,大批量生产铝合金气缸体、气缸盖铸件。今后,该工艺将大量采用快速制模技术和模拟仿真技术,以缩短生产准备周期,实现铸件的快捷生产。未来的发展方向必定是质量好、复杂、精密、寿命长的高档模具。提高该技术的模具材料、成形工艺、涂料技术、工装设备的技术水平,使EPS铸件获得更广阔的发展前景。
(2)熔模精密铸造成形工艺
我国汽车熔模精密铸造技术有了长足的发展,采用近净形技术可以生产出无余量的铸造产品。熔模精密铸造工艺有水玻璃制壳工艺、复合制壳工艺、硅溶胶制壳工艺。汽车产品材料有碳素钢、合金钢、有色合金与球墨铸铁。国外有高合金钢、超合金材料。熔炼设备国内采用普通、快速中频炉;国外采用真空炉、翻转炉、高频炉技术。采用硅溶胶制壳工艺的零件表面粗糙度可达Ra1.6μm、尺寸精度可达CT4级,最小壁厚可达0.5~1.5mm。欧、美、日等国家开始关注精铸件在汽车业的应用与拓展。我国汽车用精铸件的市场需求量也在不断快速增长和发展,2003年精铸件的产量为60万t,产值达到110亿元。东风汽车精密铸造有限公司采用硅溶胶+水玻璃复合型制壳工艺,生产高技术含量、高附加值产品,将原来铸件、锻件、机加工及多件组装结构设计制造成一个整体精密铸件,显著降低了制造成本。
熔模精密铸造成形工艺将来的发展趋势是铸件产品越来越接近零部件产品,传统的精铸件只作为毛坯,已经不适应市场的快速应变。零部件产品的复杂程度和质量档次越来越高,研发手段越来越强,专业化协作开始显现,CAD、CAM、 CAE的应用成为零部件产品开发的主要技术。东风汽车公司、一汽集团公司的精铸企业作为中国精铸行业的领军者,一定能凭强大的研发实力和先进的技术快速发展。
4.3 制芯技术
目前,国内外汽车铸造制芯有3种制芯工艺,在现代汽车铸造中常并行采用的主要工艺有热芯盒制芯、壳芯制芯、冷芯盒制芯等,传统的合脂或油砂制芯已被淘汰。冷芯盒技术工艺有两个特点:一是硬化速度快,初始强度高,生产率高;二是砂芯尺寸精度高,可满足生产薄壁高强度铸件的砂芯。因此,制芯工艺技术有以冷芯盒技术为主的发展趋势。一汽铸造公司、东风汽车铸造厂、上海圣德曼铸造公司、华东泰克西、山西国际铸造公司等均采用冷芯盒制芯技术。当代先进的110L冷芯盒制芯机见图1。
最先进的制芯工艺是结合锁芯(Key Core)和冷芯盒等技术的制芯中心,整个射芯、取芯、修整毛刺、多个芯子定位组合成一体、上涂料、烘干等工序,全部用一台或多台制芯机与机械手自动化完成。国外比较有名的制芯中心生产厂有西班牙LORMENDl公司、德国 Laempe公司和Hottinger公司、意大利的FA公司等。东风汽车铸造厂、一汽铸造公司、上海圣德曼铸造公司、华东泰克西、上海柴油机、洛拖二铁、潍柴、江西五十铃等均采用冷芯盒制芯中心技术。
4.4 铸铁熔炼技术
目前,国内外铸铁熔炼技术有两种主要方式:一是采用大型热风除尘冲天炉与工频保温炉双联熔炼工艺;二是采用中频感应电炉熔炼工艺技术。美国因达公司和彼乐公司生产的中频炉技术开始越来越受到重视,该技术日益成熟,其清洁、环保、节能、高效、安全的优势突出,是今后发展的方向。
因此,铸铁则由过去用工频炉熔炼逐步过渡到用高效省电的中频电炉熔化。一、汽铸造公司、东风汽车公司采用因达公司和彼乐公司生产的中频炉和保温炉技术,已经开发应用球化剂、孕育剂、蠕化剂和其他各种添加剂产品,形成商品化、标准化、规格化、系列化。铸铁孕育多用带光电控制的随流孕育机。新开发出的喂丝球化方法及其与
现代化检测技术相结合的SINTER CASTZ艺是铸铁球化及蠕化处理的一种很有优势的工艺,应用者日益增多。国外金属炉料经过破碎、净化、称量,大大提高熔化效率和铁水质量。国内的天津丰田、天津勤美达、苏州勤美达等铸造厂已对炉料采用破碎处理工艺。
4.5 铝合金气缸体、气缸盖压铸成形技术
铝合金是汽车上应用最快和最广的轻金属,因为铝合金本身的性能已经达到质量轻、强度高、耐腐蚀的要求。最初,铝合金仅用于一些不受冲击的部件。后来,通过强化合金元素,铝合金的强度大大提高,由于质轻、散热性好等特性,可以满足发动机活塞、气缸体、气缸盖在恶劣环境下工作的要求。铝合金气缸体、气缸盖压铸成形核心技术可以提高净化、精炼、细化、变质等材质质量控制,使得铝铸件质量达到一致性和稳定性。随着我国汽车业的发展,特别是家用轿车的快速增加和汽车零部件出口量的增大,汽车铝铸件将有很大的增长。我国2003年铸件总产量为1 987万t,其中铝镁合金为117万t,占总产量的5.8%。丰田汽车希望在近两年将铝制气缸体由现在的35%提高到50%。日产汽车计划在2010年以前,70%的汽油机轿车的气缸体采用铝制材料,近100%的气缸盖及变速器壳体采用铝制材料。本田汽车公司早在1994年,将汽油发动机气缸体全部换成铝制气缸体。铝合金气缸体、气缸盖等有色金属则多采用压铸(包括真空压铸)、低压压铸、高压压铸、金属型重力铸造以及很有发展前途的半固态压铸成形技术。东风本田发动机公司、东风日产发动机分公司铝压铸车间采用2500t压铸机生产铝气缸体,并实现了国产化。铝气缸盖成形工艺主要有两种,一是以欧美为代表的重力铸造成形工艺,上海皮尔博格、南京泰克西等公司选用意大利法塔公司重力铸造机生产铝气缸盖;二是以日韩为代表的低压铸造成形工艺,东风日产发动机分公司铝压铸车间、广东肇庆铸造公司、天津丰田铸造公司都选用日本新东等公司的低压铸造机生产铝气缸盖。
4.6 镁合金成形技术
镁合金的比强度和比刚度高i优于钢和铝合金,远大于工程塑料。镁合金还具有耐高温、抗腐蚀和抗蠕变性能。镁是目前汽车工业中应用的最轻的金属,它比铝轻1/3,比钢铁轻3/4,比非金属的塑料还轻1/5。因此,镁合金是汽车减轻质量的理想材料,镁合金压铸件可以代替一些复杂的结构件,如仪表板骨架几十个钢部件经冲压、焊接而成,一质量约10 kg,若改为镁合金压铸件,一次压铸成形,质量仅为4 kg,生产成本大大降低。随着、镁合金新材料的不断开发和加工技术的完善,镁合金在汽车市场中将不断拓宽和持续稳定增长。镁合金生产以压铸为主的成形技术,一直是汽车工业关注的焦点,镁合金压铸件需求量占到汽车工业对镁合金需求量的80%,汽车用镁合金压铸材料,除满足耐高温和抗蠕变性能外,还必须充分考虑设计、加工、表面处理及相关压铸成形工艺。由于压铸镁合金有可铸造性的突出优势.铸造壁厚可以达到1~1.5 mm,拔模斜度1°-2°尽管镁合金铸造的重点仍放在压力压铸方面,但仍面临压铸镁合金的性能与成本问题。因此,一种新型工艺——镁合金的半固态加工技术出现。该技术工艺已经主要用于生产一体化的镁、铝合金铸件。国外镁合金在汽车上应用前景广阔,欧、美国家镁合金压铸件产量以每年25%的速度增长。 Audi A6轿车变速器壳体为镁合金压铸件,质量仅为14.2 kg,奥迪公司最早将镁铸件用于仪表板骨架。福特汽车公司用镁合金生产座椅骨架,取代钢制骨架,使座椅质量从4 kg减为1 kg。福特公司正在研究用镁合金生产气缸体。日本三菱公司与澳大利亚科技部合作开发一种质量仅为7.5 kg的超轻质量的镁合金发动机。宝马公司直列六缸镁合金气缸体已经批量投产。美国通用生产镁压铸件进气岐管。雷诺公司已生产出镁合金车轮铸件。东风汽车铸造厂已经批量生产镁合金压铸件,目前东风汽车公司和一汽铸造公司正在开发承担国家科技部的重点科技攻关项目、,如变速器壳、齿轮室罩盖、气门室罩盖、转向盘骨架等镁合金压铸件。上海乾通汽车附件有限公司率先生产出轿车镁合金变速器外壳压铸件。近几年,国内还相继建立了一些大型的外资镁压铸企业,如上海镁镁、苏州GF等公司。
4.7 半固态压铸成形技术
半固态技术发源于美国,在美国这一技术已经基本成熟并处于全球领先地位。此技术被称之为21世纪最有前途的材料成形技术。Alumax公司率先将该技术转化为生产力,生产的铝合金汽车制动总泵体毛坯尺寸接近零件尺寸,加工量占铸件质量的13%,同样的金属型铸件的加工余量则占铸件质量的40%。20世纪80年代以来,欧洲等国在半固态应用方面作了大量研究和应用工作。意大利是半固态加工技术应用最早的国家之一,Stampal-saa公司用该技术为 Ford汽车公司生产齿轮箱盖和摇臂零件。目前,日本的Speed Star Wheel公司已经利用该技术生产重约5 kg的铝合金轮毂铸件。我国半固态金属加工技术起步较晚,始于20世纪70年代后期。与国外相比,我国在半固态金属成形技术领域的研究还很落后。就目前我国的研究现状来看,该技术发展动向是金属触变成形技术已经基本成熟,而流变成形技术的发展缓慢。因此,今后将有更多的研究人员转向流变成形理论和应用方面的研究。目前,半固态金属成形技术主要应用于铝、镁、铅等低熔点金属的成形,对高熔点黑色金属的应用较少,这是今后研究的方向。目前,国内外学者已经开发出了半固态成形过程数值模拟软件,但是还有不足,需要加强应用计算机技术。
4.8 铸铁材质
(1)薄壁高强度灰铸铁件技术
我国2003年铸件总产量为1987万t,其中灰铸铁件为1049万t,占总产量的53%。灰铸铁件在汽车上的大量应用是由于该材料具有较低的成本和良好的铸造性能优势。随着汽车技术轻量化要求,灰铸铁的增长和发展将受到一定的影响,因此其发展趋势是加强薄壁高强度气缸体、气缸盖铸件技术的开发与应用。薄壁高强度气缸体、气缸盖铸件技术的难点是使最薄壁厚仅为3-5 mm的本体断面硬度差<40HBS,组织细密均匀。轿车气缸体和大功率柴油机气缸体、气缸盖铸件的硬度、珠光体量、碳化物含量、石墨形态等金相组织的技术要求高。如大功率柴油机气缸体、气缸盖要求本体硬度分别为1 70~228 HBS、179~235HBS,强度和尺寸要求高,表面粗糙度Ra<50 pm。灰铸铁的材质牌号在不断提高,HT300已用于气缸体、气缸盖的生产,有的产品可能要达到HT350。国内汽车铸造厂在材料工艺、熔炼工艺、造型工艺、制芯工艺、模具制造工艺、检测技术等方面作了大量工作,并将这些技术应用在轿车气缸体和大功率柴油机气缸体、气缸盖等铸件上。
(2)蠕墨铸铁技术
蠕墨铸铁具有球墨铸铁的强度,与灰铸铁相比又有类似的防振、导热能力及铸造性能.有好的塑性和耐热疲劳性能,可以解决大功率气缸盖的热疲劳裂纹问题。铁素体机体蠕铁的工作温度可达到700℃;高硅钼蠕铁的工作温度可达870℃。蠕墨铸铁不会取代球墨铸铁,也不会取代灰铸铁。蠕墨铸铁广泛应用的巨大潜在市场是汽车业,其主要产品则是发动机气缸体和大功率柴油机气缸盖。随着汽车轻量化和比功率(功率/排量)的提高,气缸体和气缸盖的工作温度越来越高,许多部位的工作温度超过200℃,在此温度下,铝合金的强度大幅度下降,而蠕铁则具有很大的优势。它将成为唯一能满足技术、环保和性能要求的先进的汽车发动机材料。因为蠕墨铸铁具有强度高、壁薄的特点,可以减轻质量。欧宝公司的研究表明,同样功率的发动机气缸体如果采用蠕铁,壁厚可以由原来的7 mm减为3 mm,铸件质量可减轻25%。
蠕墨铸铁的蠕化处理范围很窄,核心技术是采用合适的生产技术与相应的蠕化剂。国外宝马汽车公司、戴姆勒一克莱斯勒汽车公司、达夫公司的发动机气缸体用蠕墨铸铁生产。福特(Ford)公司与辛特(Sinter)合作,于1999年在巴西每年生产10万件气缸体。德国Halberg铸造厂,从1 991年开始为奥迪生产V8蠕铁气缸体,壁厚3.5 mm,147 kW的气缸体质量仅74 kg。东风汽车公司铸造厂,于1 984年5月正式在流水线上批量生产蠕墨铸铁排气管,成为我国第一家在流水线上批量生产蠕墨铸铁件的工厂。在20世纪90年代初,又先后成功开发了蠕铁变速器壳体和上海大众桑塔纳轿车排气管。一汽铸造公司无锡柴油机分公司于20世纪80年{BANNED}始大批量生产蠕铁气缸盖。上海圣德曼铸造有限公司为上海大众生产中硅钼蠕铁排气管。
(3)球墨铸铁技术
球墨铸铁由于具有高强度、高韧性和低价格.所以在汽车市场上仍有很大发展。我国球铁产量也在持续增长,2003年产量占总产量的24%,同时制定许多球铁标准,研究开发了适应球铁在流水线上大量生产的先进工艺,如摇包、气动脱硫,型内、盖包球化,多种瞬时孕育,音频、超声、热分析检测技术。当前,在工业发达国家中,球墨铸铁件的产量在铸件总产量中占25%以上,美国2003年球铁产量占铸件总产量的33%。汽车铸造业球铁产品技术工艺的发展趋势有以下4个方面。
一是铸态珠光体、高强度(QT700-2、QT740-3)的载货车和轿车曲轴,铸态铁素体、高伸长率(QT400—18、QT440-10)的汽车排气管和桥壳底盘类铸件。更高牌号QT800-2、QT900-2也在开发应用之中。
二是保安类铸件,铸态生产轿车转向节的材质技术条件十分严格,要求铸件零缺陷,100%的无损检测,目前已有3项自动检测技术用于生产。
三是耐热球铁件,即高硅钼、中硅钼、高镍球铁,该材质生产的排气管件,有很好的抗高温性能:目前国内汽车公司铸造厂已经生产出铸态中硅钼铁素体球铁排气管件。
四是奥贝球铁,该材料特有的材质性能成为铸造业的焦点,这是一种很有开发应用潜力的材料,主要用于生产曲轴等产品。
除上述外,汽车铸造厂已经生产出铸态球铁冷激凸轮轴。
4.9 铸造过程计算机应用技术
随着汽车铸造技术的快速发展,为缩短铸件生产准备周期和降低新产品开发的风险,采用快速原型技术、计算机仿真模拟、三维建模、数控技术的应用越来越广。快速原型技术在铸造生产中的应用有了很大的发展。它除了应用开发新产品试制用的模具及熔模铸造的蜡模外,还可以制做酚醛树脂壳型、壳芯,可以直接用来装配成砂型。国外公司在接到客户提供三维CAD数据后,根据不同的产品结构,最快可在3周时间内为客户提供铸件。模拟造型过程正在成为国际汽车铸造关注的前沿领域之一,清华大学、日本新东工业等对湿型砂紧实过程进行模拟。值得注意的是,德国亚琛工业大学、清华大学正在对射芯过程进行数据模拟。国内汽车铸造业CAD-CAM-CAE一体化设计开发得到充分应用,特别是CAE凝固模拟虚拟技术,应用Magma、华铸软件对新产品的铸件充型、凝固的温度场和流动场模拟分析处理,预测和分析铸件的缺陷。铸造专家系统得到进一步应用,如型砂质量管理、铸造缺陷分析、压铸工艺参数设计及缺陷诊断。
4.10 铸造检测技术
铸造检测技术是保证铸件质量的关键手段。铸件尺寸检查,有常用的检查卡具、卡板,有专用的检测夹具。对于气缸体、气缸盖等复杂件,采用三坐标仪自动测量铸件尺寸和超声波仪检测铸件的壁厚。无损检测技术的应用越来越广,对重要件时常采用荧光磁粉检测表面裂纹;采用超声波或音频检测球铁的球化率;采用涡流检测铸件的基体组织(珠光体含量)。为满足重要件的检测要求,可将上述3项检测仪器组合成一条自动检测线。采用X射线检测铸件内部的缩孔与缩松缺陷,日本本田对球铁转向节铸件100%用X射线探伤:采用工业内窥镜检测铸件内腔质量,气密性渗漏检测。化学成分检测,真空直读光谱仪和碳硫测定仪在炉前、炉后铁水质量上得到普遍应用.微量元素和气体元素N、O、H的分析得到重视:炉前快速热分析得到推广应用,快速预报铸铁的碳硅当量、孕育效果、基体组织和力学性能。
4.11 绿色铸造技术
“绿色铸造”是使铸造产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理整个产品的生命周期中,对环境的负面影响最小,资源效率最高。铸造行业历来被认为是高能耗、高污染的行业,要不断开发新的节能、清洁、低排放、低污染的铸造材料以投入生产使用。对于树脂,要想办法降低游离甲醛和游离酚等有害物质的含量;逐步加大冷芯盒技术应用,以减少树脂砂对环境的影响,实现达标排放:降低热芯盒、壳芯砂的固化温度,制芯工艺由热芯盒法向温芯盒法转变,以节约能源。我国汽车铸造厂每年消耗新砂近千万吨,旧砂排放的污染,以及新砂资源大量的耗费,不堪重负,因此旧砂的再生利用技术势在必行。先进工业国家废砂排放量降到10%以下,在欧洲、日本等地区旧砂的再生利用技术得到广泛应用。哈尔滨东安汽车发动机公司引进意大利的热法再生设备,已在生产中应用。一汽铸造公司引进日本技术,热法再生和机械再生结合,处理芯砂和型、芯砂混合砂已在生产中得到应用。目前,东风汽车公司也正在加速旧砂再生技术开发应用工作。加大废钢及回炉料的利用,以减少新生铁和铝资源的耗费。汽车铸造业面向循环经济的铸造技术,要以循环经济3R为行业准则,即以减量化(Rece)、再利用(Reuse)、再循环(Recycle)来开展工作。
5. 我国汽车铸造业面临的问题
我国汽车铸造业在经过“计划经济”转入“市场经济”的过程中,经历了起步、稳定、发展、成熟4个阶段,取得了令世人瞩目的成绩。但是,我们必须清醒地认识汽车铸造业的历史重任及与发达国家的现实差距,牢牢把握国内外铸造技术的发展趋势,适时适宜地采用先进的铸造技术,实施铸造业的可持续发展战略,目前汽车铸造业主要有以下问题。
铸造企业平均规模与经济规模和国外比有较大差距。我国的铸件产量虽然已经连续5年位居世界首位,有一批产量较高的大中型企业,但大多数铸造企业规模偏小。就整个铸造行业而言.其现状仍然是厂点散(铸造厂点达2万多个),从业人员多(达120万人之多),效益低下(厂均铸件仅为500 t/年),只相当于美、日、德、法、意等工业发达国家的1/9-1/4。
铸造企业整体技术装备水平和国外比有较大差距。企业间技术装备水平差距较大,少数企业的个别生产车间的技术装备水平,已接近或达到国际先进水平,但是整体水平不高。据统计,我国已从国外进口自动造型线210多条,还有国产造型生产线250多条,这些生产线主要集中在汽车内燃机件的大批量生产企业中。

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