铸造数字化是什么

❶ 熔模精密铸造的计算机技术在熔模精密铸造中的应用

计算机技术在熔模精密铸造中的应用，包括铸件结构设计、工艺制定、压型、熔模、型壳及型芯制造等的最新成果，展望了计算机技术对未来精铸业带来的巨大变革。
关键词：计算机 精密铸造 压型
熔模精密铸造生产具有许多优点，但其同时具有工序多，工艺过程复杂，生产周期长，影响铸件质量的因素较多的缺点，在一定程度上制约了精密铸造的应用和发展。随着计算机技术的快速发展，计算机技术在精铸中的应用，从精铸件的结构设计、工艺制定到压型设计与制造、蜡模成型、型壳制造、型芯的制造等，给精铸件的生产带来了巨大变革。
1.计算机技术数值模拟技术在熔模精铸件结构设计及工艺制定中的应用
熔模铸件向更轻、薄及精整化方向发展，近年来提出了净形或近净形化铸造，以发挥熔模铸造的优势，满足现代工业对高质量零件的需求。这就要求熔模精铸件的结构更加合理，制定的工艺方案更加优化，对精铸技术提出了越来越高的要求。
传统的精铸件生产工艺，包括以下5个步骤：
1）铸件用户给铸造厂下达设计蓝图；
2）铸造厂作预算并从利于生产和降低成本的角度对设计提出改进意见；
3）铸造厂设计铸造工艺装备；
4）铸造厂向模具车间或造型车间下达工装图纸；
5）浇注铸件，铸件检验。
在铸件结构设计、压型设计、注蜡工艺参数制定、浇注系统等过程，传统的生产主要依靠工程技术人员的实际工作经验，缺乏科学的理论依据。特别对于复杂件和重要件，生产中往往要反复地修改铸件结构、压型或铸造工艺方案来达到最终的技术要求，计算机具有强大的计算能力和图形处理能力，能将数值分析技术、数据库技术、可视化技术结合经典传热、流动和凝固理论，通过模拟铸件充型、凝固及冷却，分析精密铸造过程的流场、温度场和应力场，预测铸件组织和许多铸造缺陷如冷隔、缩孔、热裂和变形等。因此可以通过并行工程，利用计算机技术对铸件的结构工艺性、铸造工艺进行模拟，为技术人员设计较合理的铸件结构和确定合理的工艺方案提供了有效的依据，从而避免传统的依靠经验进行结构设计和工艺制定的盲目性，可以缩短生产准备周期，节约试制成本。数值模拟过程见示意图1。
2。快速样件制造技术在压型及熔模制造中的应用
快速样件制造技术的出现，使压型和熔模的制造周期大大缩短。所谓快速样件制造就是首先在计算机上，形成熔模铸件的三维CAD数据文件，将之沿高度方向切割成许多薄片，然后按次序制造和组合，最终形成一个立体形状的制品。
1）用快速样件成型方法制造压型
根据成型方法，将快速样件成型方法制造压型可分为两种：一种是先用快速样件制作方法制成树脂或蜡质母模（原型），再用它来翻制环氧树脂或硅橡胶压型。此法生产压型可以满足小批量精铸件生产。如在SLA法制作的塑料母模表面喷涂约2mm厚的金属层，并在其后部充填环氧树脂制成金属-环氧树脂复合压型，可以满足数百件批量的精铸件生产。
另一种方法是根据CAD系统生产的压型型块几何模型，直接由SLA、SLS等法制成树脂压型。SLS法制造压型是将加工对象由树脂粉末换成表面带一薄层热固性树脂的钢粉，经激光烧结后，粘结成压型，然后再焙烧制品，将树脂烧掉，最后以铜液渗入，就可获得与金属性能相似的压型。
2）快速样件成型方法制造熔模
快速样件成型方法-SLA法、SLS法、FDM法和LOM法，均可用于快速制造熔模。使用SLS法和FDM法制作的蜡模，可以直接用于精铸件生产用的熔模；LOM法生产的纸制品，需对其外表面喷涂聚氨酯后，方可作为熔模进行制壳，或直接将纸制品外涂挂陶瓷型壳，而后将纸模烧掉。SLA法是用新型树脂生产树脂模样，将未固化的树脂倒出，而形成中空模样，硬化后，用蜡将树脂排出口密封，然后装上蜡质浇注系统，就可制壳了。表1 快速样件制造方法的比较
特点熔融堆积法(FDM)立体平板印刷法(SLA)选择激光烧结法(SLS)层合物制造法(LOM)工艺原理热塑性材料熔融,从活动口挤出,冷却固化成层堆积UV光固化液态光敏树脂激光加热烧结铺展的热塑性材料粉末激光切割片材层,粘合.能源挤出头加热器激光器或UV灯或光纤CO2激光器CO2激光器原材料热塑性材料液态光敏树脂热塑性材料粉末胶粘衬底片材目前常用材料ABS树脂、尼龙、蜡专用光聚合树脂树脂粉、蜡粉纸层 厚（um）最小：50一般：127-254最小：50一般：127-254最小：60一般：127最小：94
一般：188制品尺寸精度（mm）±0.127±0.1-0.2±0.2±0.1 3．DSPC法直接制造型壳
直接型壳制造又称DSPC法，与迄今所有的制壳工艺都有本质的不同，主要由型壳设计（SDV）和型壳制造（SPU）两大部分组成。
SDV法是将所制零件的CAD模型转换为型壳的数字化零件，并显示在屏幕上，当确定好每个型壳上零件的数量、型壳壁厚以及收缩率、浇注系统等铸造参数后，计算机就很快显示所制铸件型壳的几何形状，并进行铸造工艺的模拟，然后将有关数据传输给SPU。
SPU控制着一个可以精确上下移动的活塞，活塞上连接着一个料箱；与装有细陶瓷粉料斗相连的喷头，首先在料箱中均匀喷铺一薄层细陶瓷粉末；另外，计算机根据SPU数据控制着一个喷射印刷头，从中可以喷射出硅溶胶粘结剂，当印刷头在料箱中掠过细陶瓷粉时，根据指令喷出粘结剂。这样在有粘结剂的区域，将耐火材料粘在一起，形成型壳的一个截面，然后活塞向下移动，喷头再喷出一层粉料……。这样一层一层进行，最后制成整体型壳。未被粘结的耐火材料粉料可对粘结层起支撑作用，焙烧后，回收未粘结的粉末，就可以浇注金属液了。其工作原理见图2。DSPC法使熔模铸造省去了制造压型、制造蜡模及涂挂工序，工艺过程大大简化，而且由于不用考虑蜡模变形等因素，可制得近净形零件。利用此工艺的工厂，可在收到定单后的一周内交付熔模铸件。
3. 利用计算机控制激光制作陶瓷型芯
许多精铸件需要制作陶瓷型芯特别是复杂、精细的陶瓷型芯，如涡轮发动机空心叶片等，计算机可以根据CAD数据，控制激光束在陶瓷型芯上精确地加工出各种不同结构的型芯，特别是对于用传统制芯工艺很难制出的型芯，更显出其优点。
4．并行工程和集成技术在精铸业中的应用展望
计算机技术的不断发展和普及，并行工程和集成技术在精铸业中的应用将会逐渐广泛，将成为精铸业未来的发展趋势。
1）并行工程
并行工程就是将精铸件用户与精铸厂之间建立起紧密联系的电子数据通讯网，使用户和铸造厂之间进行并行的产品和工艺设计。用户通过此网向铸造厂下达精铸件的电子化模型图，铸造工程师可从计算机工作站中看到所生产零件的三维图象，确定几组工艺方案后在计算机上进行工艺方案的数值模拟，可以显示出不同工艺条件下可能存在的问题，如热裂、缩孔等，铸造工程师再迅速将有缺陷的电子化模型数据文件传递给用户和设计师，以便作出改进而获得高质量铸件。同样，压型、熔模、型壳制造的过程也可以实现并行，这样可以极大缩短研制、开发生产周期，降低成本，提高产品的市场竞争力。
2）集成技术
对于一个未采用CAD系统设计的零件或要复制某一样件，可以采用CT检测技术、数值模拟和快速样件制造集成技术。
CT技术即计算机层析射线摄影法，是一种X射线检测技术，能用来获得零件断面的二维图象，将各断面二维图象组合，就可以获得被测对象的三维立体形态。利用此技术，可以精确获得铸件的CAD模型数据，结合快速样件制造和数值模拟，可以缩短生产准备时间，降低制造型壳的成本。同时，CT技术测得的零件形状，可以用来对比设计铸件和生产铸件的尺寸；检测实际铸件和设计铸件的缺陷位置和数值模拟预测结果的符合程度。
结束语
计算机在精铸业中的应用，克服了精铸生产过程的缺点，使得精铸生产技术更加灵活，适应性更强，更适应现代工业对铸件快速、优质、复杂的要求。
1.计算机技术数值模拟技术在熔模精铸件结构设计及工艺制定中的应用，为技术人员设计较合理的铸件结构和确定合理的工艺方案提供了有效的依据。
2.快速样件制造技术在压型及熔模制造中的应用，使压型和熔模制造周期大大缩短。
3.DSPC法直接制造型壳，省去了传统制壳一层一层涂挂型壳的漫长周期。
4.利用计算机控制激光制作陶瓷型芯，可以生产出复杂的陶瓷型芯。
5.计算机技术的不断发展和普及，并行工程和集成技术在精铸业中的应用将会逐渐广泛，将成为精铸业未来的发展趋势。

❷ 铸造的趋势

铸造业的发展，铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一，因此铸造业的发展标志着一个国家的生产实力。据2008年统计，我国年产铸件3350万吨，是世界铸造第一大国。随着我国铸造产业的不断发展，国内铸造产业将打造“四有”创新企业，即有创新思想、创新计划、创新的制度和体系以及创新的工作方式。而在转型升级方面，则要打造具有六大特征的新型企业：一，制造前端市场研发和后端服务变大，制造环节缩小的业务模式创新的企业。二，从卖商品转变到卖方案，提供完整解决方案的企业。三，以智能和集成为标志的数字化企业。四，三五年翻一番的速度型企业。五，先进科技、绿色制造、持续创新的企业。六，打造高端产品、精品，引导消费、品牌制胜的企业。这样的产业革新，相信我国铸造业未来将更加辉煌，美好的未来，我们拭目以待。
“八五”期间铸造机械制造受到了原机电部高度重视，投入了建国以来最大的一次专项技改贷款和攻关费用，扶持了铸造机械行业产品的开发和发展。“大型抛丸清理机的制造”，“垂直分型无箱射压造型机”，“水玻璃砂旧砂再生设备的研制”，“金属型铸造设备”等等相继被开发应用。
“九五”期间，铸造机械行业承担并树立完成了“轿车铸件毛坯精化高效造型与清理成套技术与装备”的任务，“缸体高效连续抛丸清理线的开发与研制”也取得圆满成功，1999年完成了国家攻关高水平的气冲造型线项目的成功。
“十五”期间，铸造机械行业主要经济指标的年均增长都在30%以上，高于机床工具全行业平均增长水平，特别是利润增长更快，年均利润增长高达46%，同时也保持较高的市场销售水平。另外，树脂砂造型成套设备，基本可以满足国内市场需求，改变了过去主要依赖进口的局面；已经能够生产出较高水平的铸造自动生产线，达到可部分替代进口的水平，部分的解决了轿车发动机缸体、缸盖等铸件毛坯也要进口的情况；高水平自动制芯机、自动铸件清理机、自动砂处理机、大型自动压铸机以及精密铸造设备等铸造机械，国内基本上都能生产制造。应当说“十五”期间铸造机械行业的产品水平有了很大提高，为中国铸造机械行业今后的进一步发展打下良好基础。
“十一五”期间，装备制造业在国际、国内巨大市场需求的刺激下，铸造仍将继续保持较高速度增长。由于铸造机械产品的技术水平仍然与市场需求差距较大，使行业的发展存在巨大的发展潜力和扩展空间，为铸造机械行业的快速增长带来机遇。
“十二五”期间，铸造行业力争在国际上变强而不是单一的依靠产量。同时将绿色铸造作为发展的重点，以低碳环保为铸造业的发展宗旨。而电子商务的普及也将传统的铸造业融入到了互联网的世界，国际铸业网的成功也标志着国内铸造业开始翻开了新的一页。
“十二五”末，大型核电、火电、水电、风电等高效清洁发电设备和钢铁、石化、船舶、轨道交通、机床、航空航天、汽车等产业将提供大型铸件和高端关键铸件及各类功能铸件，铸造行业将达到世界先进水平。
根据我国共同富裕的总目标，最终要缩小东西差距，我国将实施东部来带动西部发展的战略，这个战略对我国的铸造行业同样适用。我国东部地区的铸造业，因为自身的区位优势和国家政策的扶持，发展态势良好，发展水平大大高于西部地区的铸造业。
为落实我国的西部大开发战略，促进西部经济发展，我们要促进西部铸造等基础行业发展，以为西部经济的腾飞夯实基础。这就要求我国东部地区的铸造业，以其较为先进的技术优势，较为雄厚的资金优势、管理优势，带动西部铸造业发展，从而达到共同繁荣的总目标。
要解决铸造产业中恶性竞争的问题，首先要解决这些铸造厂的生存问题。推动我国的铸造产业升级，需发展高端铸造，发展高端铸造可改变我国铸造产业的结构，减少中低端铸造厂的数量，减小低端铸造产品市场的竞争压力，从而使中低端铸造市场逐步恢复到有序状态，一举解决恶性竞争的问题。
我国铸造业的专业化生产已初具规模。如今已经形成了一批颇具特色的专业化铸造生产企业。这些企业主要包括：高紧实度造型+先进制芯+双联熔炼的发动机铸件铸造企业；大批量机械化生产的刹车毂、制动盘、排气管等汽车铸件厂；树脂自硬砂为主体的机床、箱体、风电等大型铸件生产厂；V法工艺为主体的铸造厂和消失模铸造厂；金属型或金属型覆砂为主的曲轴、磨球生产厂；硅溶胶或硅酸乙脂为粘结剂的高档熔模精密铸造厂；水玻璃为粘结剂的普通钢件精铸厂；离心球铁铸管厂和离心灰铁铸管厂；有色合金砂铸压（高/低/差）铸厂等等。 从历史悠久的铸造技术发展到今天的现代铸造技术或液态凝固成形技术这不仅与金属与合金的结晶与凝固理论研究的深入和发展、各种凝固技术的不断的出现和提高、计算机技术的应用等有关 , 而且还与化学工业、机械制造业、制造方法和技术的发展密切相关。
(一) 凝固理论的发展 结晶与凝固是铸件形成过程的核心 , 它决定着铸件的组织和缺陷的形成 ， 也决定了铸件的性能和质量 。 近 30 年来 ,借助于物理化学、金属学、非平衡态热力学与动力学、高等数学和计算数学 , 从传热、传质和固液界面几个方面进行 研究 ,使金属凝固理论有了很大的发展 , 这不仅使人们对许多条件下的凝固过程 和组织特征有了深入的认识 ,而且促使了许多凝固技术和液态凝固成形方法的提出、发展和生产应用。例如凝固理论已建立了铸件冷却速度和品粒度以及晶粒度与铸件力学性能之间的一些函数关系 , 从而为控制铸造工艺参数和铸件力学性能 提供了依据。
(二) 凝固技术的发展 控制凝固过程是开发新型材料和提高铸件质量的重要途径。 顺序凝固技术、快速凝固技术、复合材料的获得、半固态金属铸造成形技术等等就是集中的代表。
1.顺序凝固技术 所谓的顺序凝固技术 ，是使液态金属的热量沿一定向排出 , 或通过对液态金属施行某方向的快速凝固 , 从而使晶粒的生长( 凝固 )向着一定的方向进行 , 最终获得具有单方向晶粒组织或单晶组织的铸件的一种工艺方法。由于冷却及控制技术的不断进步,使热量排出的强度及方向性不断提高 , 从而使固液界面前沿液相中的温度梯度增大 , 这不仅使晶粒生长的方向性提高 ,而且组织更细长、挺直、并延长了定向区 . 顺序凝固技术已广泛应用于铸造 高温合金燃气轮机叶片的生产中 , 由于沿定向生长的组织的力学性能优异, 使叶 片工作温度大幅度提高 , 从而使航空发动机性能提高。 顺序凝固技术的最新进展 是制取单晶体铸件 , 如单晶涡轮叶片 ,它比一般顺序凝固柱状晶叶片具有更高的 工作温度 , 抗热疲劳强度、抗蠕变强度和耐腐蚀性能。采用这种高温合金单晶叶片 的航空发动机 ,有效地增加了航空发动机的推力和效率 , 使其性能大幅度提高。
2. 快速凝固技术即在比常规工艺条件下的冷却速度 （ 10-4 - 10K/S） 快得多的冷却条件 (103 - 109 K/S) 下 ,使液态合金转变为固态的工艺方法。它使合金 材料具有优异的组织和性能 , 如很细的晶粒 ( 通常 <0.1-0.01 um>甚至纳米级的晶粒 ) , 合金元偏析缺陷和高分散度的超细析出相 , 材料的高强度、高韧性等。 快速凝固技术可使液态金属脱开常规的结晶过程 (形核和生长) , 直接形成非晶结构的固体材料 , 即所谓的金属玻璃。此类非晶态合金为远程无序结构 ,具有特殊的电学性能、磁学性能、电化学性能和力学性能 ,己得到广泛的应用。如用作控制变压器铁心材料、计算机磁头及外围设备中零件的材料、纤焊材料等。快速凝固正日益受到多方的重视。
3.复合材料 制备凝固技术的另一发展是用于复合材料的制备口所谓复合材料 , 就是在非金属或金属基体中引人增强相或特殊成分 ,通过控制凝固使增强相按所希望的方式分布或排列的一种具有特殊性能的材料。由于复合材料的基体 具有较高的断裂性 , 加上增强相的存在 ,故能表现出与普通单相组织材料不同的性能 , 如高强度、良好的高温性能和抗疲劳性能 , 已发展了多种制取复合材料的工艺方法 ,如结合顺序凝固技术制备自生复合材料。此领域的应用前景将越来越广。
4. 半固态铸造半固态金属铸造成形技术经过 20 多年的研究及发展 , 已进入工业应用阶段。其原理是在液态金属的凝固过程中进行强烈的搅拌 (可以采用机械、电磁或其它方式 ) , 使普通铸造易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状组织形态 , 从而制得半固态金属液 ,它具有一定的流动性 ,然后可利用常规的成形技术如压铸、挤压、模锻等成形生产坯料或铸件。半固态金属铸造成形克服了传统铸造成形易产生的缩孔、缩松、气孔及尺寸偏差等缺点, 具有成形温度低, 延长模具寿命 , 节约能源 , 改善生产条件和环境 , 提高铸件质量 ( 减少气孔和凝固收缩 ) ,减少加工余量等许多优点。半固态金属成形工艺将成为 21 世纪极具发展前途的近净形化成形技术之一。

❸ 什么是数字铸造

数字铸造是一种技术，实现了铸造行业的数字化，是铸造业的技术升级。

铸造数字化中国
2000年11月23日至26日，由中国科学院、信息产业部、中国工程院、北京市、上海市、天津市、重庆市政府和中国贸促会主办，联想神州数码有限公司协办的“中国国际城市信息化建设与管理技术展览会暨中国国际城市信息化建设（市长）论坛”在京举行。此次会议规模盛大，有来自全国（包括香港、澳门）的30多个大中城市的代表出席并发表演讲。此次参展并出席专题论坛的还有国内外著名的信息产业公司如联想电脑、曙光、深圳科健、思科、爱立信等。由于神州数码有限公司在我国城市信息化建设中能提供先进的技术、设备、网管设计、系统集成、软件开发、互联网服务、信息资源应用等开放式交流平台，被大会组委会特邀请为本次盛会的协办企业。