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消失模鑄造廢氣怎麼處理

發布時間:2024-10-23 00:51:07

Ⅰ 內燃機的種類

內燃機以其熱效率高、結構緊湊,機動性強,運行維護簡便的優點著稱於世。一百多年以來,內燃機的巨大生命力經久不衰。目前世界上內燃機的擁有量大大超過了任何其它的熱力發動機,在國民經濟中佔有相當重要的地位。現代內燃機更是成為了當今用量最大、用途最廣、無一與之匹敵的的最重要的熱能機械

當然內燃機同樣也存在著不少的缺點,主要是:對燃料的要求高,不能直接燃用劣質燃料和固體燃料;由於間歇換氣以及製造的困難,單機功率的提高受到限制,現代內燃機的最大功率一般小於4萬千瓦,而蒸汽機的單機功率可以高達數十萬千瓦;內燃機不能反轉;內燃機的雜訊和廢氣中有害成分對環境的污染尤其突出。可以說這一百多年來的內燃機的發展史就是人類不斷革新,不斷挑戰克服這些缺點的歷史。

內燃機發展至今,約有一個半世紀的歷史了。同其他科學一樣,內燃機的每一個進步都是人類生產實踐經驗的概括和總結。內燃機的發明始於對活塞式蒸汽機的研究和改進。在它的發展史中應當特別提到的是德國人奧托和狄塞爾,正是他們在總結了前人無數實踐經驗的基礎上,對內燃機的工作循環提出了較為完善的奧托循環和狄塞爾循環,才使得到他們為止幾十年間無數人的實踐和創造活動得到了一個科學地總結,並有了質的飛躍,他們將前任粗淺的、純經驗的、零亂無序的的經驗,加以繼承、發展、總結、提高,找出了規律性,為現代汽油機和柴油機熱力循環奠定了熱力學基礎,為內燃機的發展做出了偉大的貢獻。

往復活塞式內燃機

往復活塞式內燃機的種類很多,主要的分類方法有這樣一些:按所用的燃料的不同,分為汽油機,柴油機、煤油機、煤氣機(包括各種氣體燃料內燃機)等;按每個工作循環的行程數不同,分為四沖程和二沖程;按著火方式不同,分為點燃式和壓燃式;按冷卻方式不同,分為水冷式和風冷式;按氣缸排列形式不同,分為直列式、V型、對置式、星型等;按氣缸數不同,分為單缸內燃機和多缸內燃機等;按內燃機的用途不同,分為汽車用、農用、機車用、船用以及固定用等等。本文將會主要針對煤氣機、汽油機、柴油機這樣一個發展脈絡來向大家介紹。

最早的內燃機——煤氣機

最早出現的內燃機是以煤氣為燃料的煤氣機。1860年,法國發明家萊諾製成了第一台實用內燃機(單缸、二沖程、無壓縮和電點火的煤氣機,輸出功率為0.74—1.47KW,轉速為100r/min,熱效率為4%)。法國工程師德羅沙認識到,要想盡可能提高內燃機的熱效率,就必須使單位氣缸容積的冷卻面積盡量減小,膨脹時活塞的速率盡量快,膨脹的范圍(沖程)盡量長。在此基礎上,他在1862年提出了著名的等容燃燒四沖程循環:進氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣。

1876年,德國人奧托製成了第一台四沖程往復活塞式內燃機(單缸、卧式、以煤氣為燃料、功率大約為2.21KW、180r/min)。在這部發動機上,奧托增加了飛輪,使運轉平穩,把進氣道加長,又改進了氣缸蓋,使混合氣充分形成。這是一部非常成功的發動機,其熱效率相當於當時蒸汽機的兩倍。奧托把三個關鍵的技術思想:內燃、壓縮燃氣、四沖程融為一體,使這種內燃機具有效率高、體積小、質量輕和功率大等一系列優點。在1878年巴黎萬國博覽會上,被譽為「瓦特以來動力機方面最大的成就」。等容燃燒四沖程循環由奧托實現,也被稱為奧托循環。

煤氣機雖然比蒸汽機具有很大的優越性,但在社會化大生產情況下,仍不能滿足交通運輸業所要求的高速、輕便等性能。因為它以煤氣為燃料,需要龐大的煤氣發生爐和管道系統。而且煤氣的熱值低(約1.75×107~2.09×107J/m3),故煤氣機轉速慢,比功率小。到19世紀下半葉,隨著石油工業的興起,用石油產品取代煤氣作燃料已成為必然趨勢。

汽油機的出現

1883年,戴姆勒和邁巴赫製成了第一台四沖程往復式汽油機,此發動機上安裝了邁巴赫設計的化油器,還用白熾燈管解決了點火問題。以前內燃機的轉速都不超過200r/min,而戴姆勒的汽油機轉速一躍為800—1000r/min。它的特點是功率大,質量輕、體積小、轉速快和效率高,特別適用於交通工具。與此同時,本茨研製成功了現在仍在使用的點火裝置和水冷式冷卻器。

到十九世紀末,主要的集中活塞式內燃機大體上進入了實用階段,並且很快顯示出巨大的生命力。內燃機在廣泛應用中不斷地得到改善和革新,迄今已達到一個較高的技術水平。在這樣一個漫長的發展歷史中,有兩個重要的發展階段是具有劃時代意義的:一是50年代興起的增壓技術在發動機上的廣泛應用;再就是 70年代開始的電子技術及計算機在發動機研製中的應用,這兩個發展趨勢至今都方興未艾

首先我們來看一下汽油機在本世紀的發展歷程。在汽車和飛機工業的推動下汽油機取得了長足的發展。按提高汽油機的功率、熱效率、比功率和降低油耗等主要性能指標的過程,可以把汽油機的發展分為四個階段。

第一階段是本世紀最初二十年,為適應交通運輸的要求,以提高功率和比功率為主。採取的主要技術措施是提高轉速、增加缸數和改進相應輔助裝置。這個時期內,轉速從上世紀的500—800r/min提高到1000—1500r/min,比功率從3.68W/Kg提高到441.3—735.5W/Kg,對提高飛機的飛行性能和汽車的負載能力具有重大的意義。

第二階段時間在20年代,主要解決汽油機的爆震燃燒問題。當時汽油機的壓縮比達到4時,汽油機就發生爆震。美國通用汽車公司研究室的米格雷和鮑義德通過在汽油中加入少量的四乙基鋁,干擾氧和汽油分子化合的正常過程,解決了爆震的問題,使壓縮比從4提高到了8,大大提高了汽油機的功率和熱效率。當時另一嚴重影響汽油機功率和熱效率的因素是燃燒室的形狀和結構,英國的里卡多及其合作者通過對多種燃燒室及燃燒原理的研究,改進了燃燒室,使汽油機的功率提高了20%。

第三階段是從20年代後期到40年代早期,主要是在汽油機上裝備增壓器。廢氣渦輪增壓可使氣壓增至1.4—1.6大氣壓,他的應用為提高汽油機的功率和熱效率開辟了一個新的途徑。但是其真正的廣泛應用,卻是在50年代後期才普及的。

第四階段從50年代至今,汽油機技術在原理重大變革之前發展已近極致。它的結構越來越緊湊,轉速越來越高。其技術現狀為:缸內噴射;多氣門技術;進氣滾流,稀薄分層燃燒;電子控制點火正時、汽油噴射及空燃比隨工況精確控制等全面電子發動機管理;廢氣在循環及三元催化等排氣凈化技術等。其集中體現在近年來研製成功並投產的缸內直噴分層充氣稀燃汽油機(GDI)。

但是隨著70年代開始的電子技術在發動機上的應用,為內燃機技術的改進提供了條件,使內燃機基本上滿足了目前世界各國有關排放、節能、可靠性和舒適性等方面的要求。內燃機電子控制現已包括電控燃油噴射、電控點火、怠速控制、排放控制、進氣控制、增壓控制、警告提示、自我診斷、失效保護等諸多方面。

同樣內燃機電子控制技術的發展也大致可分為四個階段:

1、內燃機零部件或局部系統的單獨控制,如電子油泵、電子點火裝置等。

2、內燃機單一系統或幾個相關系統的獨立控制,如燃油供給系統控制、最佳空燃比控制等。

3、整台內燃機的統一智能化控制,如內燃機電子控制系統。

4、裝置與內燃機動力的集中電子控制,如汽車、船舶、發電機組的集中電子控制系統。

電子控制系統一般由感測器、執行器和控制器三部分組成。由此構成各種不同功能、不同用途的控制系統。。其主要目標是保持發動機各運行參數的最佳值,以求得發動機功率、燃油耗和排放性能的最佳平衡,並監視運行工況。如Caterpillar公司的3406PEPC系統是在3406柴油機上採用可變程序的發動機控制系統,具有電子調速功能,採用電子控制空燃比,可將噴有提前角始終保持在最佳值。美國Stanaclyne公司將其生產的DB型分配泵改為電子控制噴油泵,稱為PFP系統,採用步進電機作為執行元件來控制噴油量和噴油定時

柴油機——內燃機家族的另一個明星

柴油機幾乎是與汽油機同時發展起來的,它們具有許多相同點。所以柴油機的發展也與汽油機有許多相似之處,可以說在整個內燃機的發展史上,它們是相互推動的。

德國狄塞爾博士於1892年獲得壓縮點火壓縮機的技術專利,1897年製成了第一台壓縮點火的「狄塞爾」內燃機,即柴油機。

柴油機的高壓縮比帶來眾多的優點:

1、不但可以省去化油器和點火裝置,提高了熱效率,而且可以使用比汽油便宜得多的柴油作燃料。

2、柴油機由於其壓縮比大,最大功率點、單位功率的油耗低。在現代優秀的發動機中,柴油機的油耗約為汽油機的70%。特別像汽車,通常在部分負荷工況下行駛,其油耗約為汽油機的60%。柴油機是目前熱效率最高的內燃機。

3、柴油機因為壓縮比高,發動機結實,故經久耐用、壽命長。

同時高壓縮比也帶來了缺點:

1、柴油機的結構笨重。通常柴油的單位功率質量約為汽油機的1.5~3倍。柴油機壓縮比高,爆發壓力也高,可達汽油機的1.5倍左右(不增壓的情況下)。為承受高溫高壓,就要求結實的結構。所以柴油機最初只是作為一種固定式發動機使用。

2、在同一排量下,柴油機的輸出功率約為汽油機的1/3。因為柴油機把燃料直接噴入氣缸,不能充分利用空氣,相應功率輸出低。假設汽油機的空氣利用率為100%,那麼柴油機僅有80%~90%。柴油機功率輸出小的另一原因是壓縮比大,發動機的摩擦損失比汽油機大。這種摩擦損失與轉速成正比,不能期望通過增加轉速來提高功率。轉速最高的汽油機每分鍾可運轉10000次以上(如賽車發動機),而柴油機的最高轉速卻只有5000r/min。

近百年來,柴油機的熱效率提高近80%,比功率提高幾十倍,空氣利用率達90%。當今柴油機的技術水平表現為:優良的燃燒系統;採用4氣門技術;超高壓噴射;增壓和增壓中冷;可控廢氣再循環和氧化催化器;降低雜訊的雙彈簧噴油器;全電子發動機管理等,集中體現在以採用電控共軌式燃油噴射系統為特徵的新一代柴油機上。目前,日本的Nippondeno公司(ECDU2),德國Bosch(ZECCEL)和美國Caterpilla公司(HELII) 是研究和生產共軌式電控噴油系統的主要公司。

增壓技術在柴油機上的應用要比汽油機晚一些。早在20年代就有人提出壓縮空氣提高進氣密度的設想,直到1926年瑞士人A.J.伯玉希才第一次設計了一台帶廢氣渦輪增壓器的增壓發動機。由於當時的技術水平和工藝、材料的限制,還難以製造出性能良好的渦輪增壓器,加上二次大戰的影響,增壓技術為能迅速普及,直到大戰結束後,增壓技術的研究和應用才受到重視。1950年增壓技術才開始在柴油機上使用並作為產品提供市場。

50年代,增壓度約為50%,四沖程機的平均有效壓力約為0.7—0.8MPa,無中冷,處於一個技術水平較低的發展階段。其後20多年間,增壓技術得到了迅速的發展和廣泛地採用。

70年代,增壓度達200%以上,正式作為商品提供的柴油機的平均有效壓力,四沖程機已達2.0MPa以上,二沖程機已超過1.3MPa,普遍採用中冷,使高增亞(>2.0MPa)四沖程機實用化。單級增壓比接近5,並發展了兩級增壓和超高增壓系統,相對於50年代初期剛採用增壓技術的發動機技術水平,30年來有了驚人的發展。

進入80年代,仍保持這種發展勢頭。進排氣系統的優化設計,提高充氣效率,充分利用廢氣能量,出現諧振進氣系統和MPC增壓系統。可變截面渦輪增壓器,使得單級渦輪增壓比可達到5甚至更高。採用超高增壓系統,壓力比可達10以上,而發動機的壓縮比可降至6以下,發動機的功率輸出可提高2—3倍。進一步發展到與動力渦輪復合式二級渦輪增壓系統。由此可見,高增壓、超高增壓的效果是可觀的,將發動機的性能提高到了一個嶄新的水平。

轉動式內燃機

在蒸汽機的發展歷史中有從往復活塞式蒸汽機到蒸汽輪機的演化。這一點,對內燃機的發展大有啟發的。往復式內燃機運動要通過曲軸連桿機構或凸輪機構、擺盤機構、搖臂機構等,轉換為功率輸出軸的轉動,這樣不僅使機構復雜,而且由於轉動機構的摩擦損耗,還會降低機械效率。另外由於活塞組的往復運動造成曲柄連桿機構的往復慣性力,這個慣性力與轉速的平方成正比。隨轉速的提高,軸承上的慣性負荷顯著增加,並由於慣性力的不平衡而產生強烈的振動。此外,往復式內燃機還有一套復雜的氣門控制機構。於是人們設想:既然工具機的運動形式大部分都是軸的轉動,能否效法從往復活塞式蒸汽機到蒸汽輪機的路子,使熱能直接轉化為軸的轉動呢?於是人們開始了在這一領域的探索。

燃氣輪機

1873年布拉頓(GeorgeBrayton)製造了一種定壓燃燒的發動機。該機能提供使燃氣完全膨脹到大氣壓所發出的功率。20世紀初法國的阿曼卡(BeneArmangaud)等成功地應用布拉頓循環原理製成燃氣輪機。但是,因當時條件限制,熱效率很低未能得到發展。

到30年代,由於空氣動力學及耐高溫合金材料和冷卻系統的進展,為燃氣輪機進入實用創造了條件。燃氣輪機雖然是內燃機,但它沒有像往復式內燃機那樣必須在封閉的空間里和限定的時間內燃燒的限制,所以不會發生像汽油機那樣令人擔心的爆震,也很少像柴油機那樣受摩擦損失的限制;且燃料燃燒所產生的氣體直接推動葉輪轉動,故它的結構簡單(與活塞式內燃機相比,其部件僅為它的1/6左右)、質量輕、體積小、運行費用省,且易於採用多種燃料,也較少發生故障。雖然燃氣輪機目前尚存在一些缺點:壽命短、需要高級耐熱鋼材和成本高及排污(主要是NOx)較嚴重等,致使至今燃氣輪機的應用仍局限於飛機、船舶、發電廠和機車,但是由於布拉頓循環的優越性和燃氣輪機對燃油的限制少及上述的其它優點,使得它仍為現在和將來人們致力研究的動力技術之一。若突破渦輪入口溫度,大大提高熱效率,且克服其它缺點,燃氣輪機有望取代汽、柴油機。

旋轉活塞式發動機

一直以來人們都在致力於建造旋轉式發動機,其目標是避免往復式發動機固有的復雜性。在1910年以前,人們曾提出過2000多個旋轉發動機的方案。20世紀初,又有許多人提出不同的方案,但大多因結構復雜或無法解決氣缸密封問題而不能實現。直到1954年,德國人汪克爾 (FelixWankel)經長期研究,突破了氣缸密封這一關鍵技術,才使具有長短幅圓外旋輪線缸體的三角旋轉活塞發動機首次運轉成功。轉子每轉一圈可以實現進氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣過程,按奧托循環運轉。1962年三角轉子發動機作為船用動力,到80年代日本東洋工業公司把它用於汽車引擎。

轉子發動機有一系列的優點:

1、它取消了曲柄連桿機構、氣門機構等,得以實現高速化。

2、質量輕(比往復式內燃機質量下降1/2到1/3)、結構和操作簡單(零件數量比往復式少40%,體積減少50%)。

3、在排氣污染方面也有所改善,如NOx產生較少。

但轉子發動機也存在著嚴重的不足之處:

1、.這種結構的密封性能較差,至今只能作為壓縮比低的汽油機使用。

2、由於高速帶來了扭矩低,組織經濟的燃燒過程困難。

3、壽命短、可靠性低以及加工長短軸旋輪線的專用機床構造復雜等。

內燃機的發展趨勢

內燃機的發明,至今已有100多年的歷史。如果把蒸汽機的發明認為是第一次動力革命,那麼內燃機的問世當之無愧是第二次動力革命。因為它不僅是動力史上的一次大飛躍,而且其應用范圍之廣、數量之多也是當今任何一種別的動力機械無與倫比的。隨著科技的發展,內燃機在經濟性、動力性、可靠性等諸多方面取得了驚人的進步,為人類做出了巨大貢獻。蒸汽機從初創到完成花去了一個世紀的時間,從完成到極盛又走了一個世紀,從極盛到衰落大約也是一個世紀。內燃機的發明也經歷了一個世紀的歷程,從那時起,人類又前進了一個世紀,可以說如今內燃機已進入了極盛時期。在世紀之交的今天,我們關注內燃機的未來,人們在拭目以待的同時,更希望內燃機能在新的世紀再創輝煌的業績。這里我將向大家展示新世紀里內燃機的發展趨勢。

內燃機增壓技術

從內燃機重要參數(壓力、溫度、轉速)的發展規律來看,可以發現這三個參數在1900年以前隨著年代的推移提高得很快。而在1900年以後,尤其是1950年以後,溫度、轉速提高變慢,而平均有效壓力隨著年代的增加仍直線上升。實踐證明:提高平均有效壓力可以大幅度地提高效率,減輕質量。而提高平均有效壓力的技術就是提高增壓度。如柴油機增壓可大幅度地縮小柴油機進氣管尺寸,並使氣缸有足夠大的充氣效率用於提高柴油機的功率,使之能在一個寬廣的轉速范圍內既提高功率又有大的扭矩。一台增壓中冷柴油機可以使功率成倍提高,而造價僅提高15%~30%,即每馬力造價可平均降低40%。所以增壓、高增壓、超高增壓是當前內燃機重要的發展方向之一。但是這只是問題的一個方面,另一個方面發動機強化和超強化會給零部件帶來過大的機械負荷和熱負荷,特別是熱負荷問題已成為發動機進一步強化的限制;再就是單級高效率、高壓比壓氣機也限制了增壓技術的進一步發展,因此,不是增壓度越高越好的。

內燃機電子控制技術

內燃機電子控制技術產生於20世紀60年代後期,通過70年代的發展,80年代趨於成熟。隨著電子技術的進一步發展,內燃機電子控制技術將會承擔更加重要的任務,其控制面會更寬,控制精度會更高,智能化水平也會更高。諸如燃燒室容積和形狀變化的控制、壓縮比變化控制、工作狀態的機械磨損檢測控制等較大難度的內燃機控制將成為現實並得到廣泛應用。內燃機電子控制是由單獨控制向綜合、集中控制方向發展,是由控制的低效率及低精度向控制的高效率及高精度發展的。隨著人類進入電子時代,21世紀的內燃機也將步入「內燃機電子時代」,其發展情況將與高速發展的電子技術相適應。內燃機電子控制技術是內燃機適應社會發展需求的主要技術依託,也是內燃機保持21世紀輝煌的重要影響因素。

內燃機材料技術

內燃機使用的傳統材料是鋼、鑄鐵和有色金屬及其合金。在內燃機發展過程中,人們不斷對其經濟性、動力性、排放等提出了更高的要求,從而對內燃機材料的要求相應提高。根據內燃機今後的發展目標,對內燃機材料的要求主要集中在絕熱性、耐熱性、耐磨性、減摩性、耐腐蝕性及熱膨脹小、質量輕等方面。要促進內燃機材料的發展,除採用改變材料化學成分與含量來達到零部件所要求的物理、機械性能這一常規方法外,也可採用表面強化工藝來使材料達到所需的要求,但內燃機材料的發展更需要我們去開發適應不同工作狀態的新材料。與內燃機傳統材料相比,陶瓷材料具有無可比擬的絕熱性和耐熱性,陶瓷材料和工程塑料(如纖維增強塑料)具有比傳統材料優越的減摩性、耐磨性和耐腐蝕性,其比重與鋁合金不相上下而比鋼和鑄鐵輕得多。因此,陶瓷材料(高性能陶瓷)憑借其優良的綜合性能,可用在許多內燃機零件上,如噴油點火零件、燃燒室、活塞頂等,若能克服脆性、成本等方面的弱點,在新世紀里將會得到廣泛應用。工程塑料也可用於許多內燃機零件,如內燃機上的各種罩蓋、活塞裙部、正時齒輪、推桿等,隨著工藝水平的提高及價格的降低,未來工程塑料在內燃機上的應用將會與日俱增。綜合內燃機的各種材料,為揚長避短,在新材料的基礎上又開發出了以金屬、塑料或陶瓷為基材的各種復合材料,並開始在內燃機上逐漸推廣使用。

展望新世紀,在今後一段時期內,鋼、鑄鐵和有色金屬及其合金,仍將是內燃機的主要材料。各種表面強化工藝將更加先進,並得到廣泛應用。以金屬、塑料、陶瓷為基材的各種復合材料將在10年之後進入驚人的高速推廣時期,新材料在內燃機上的使用也將同時加速。

內燃機製造技術

內燃機的發展水平取決於其零部件的發展水平,而內燃機零部件的發展水平,是由生產製造技術等因素來決定的。也就是說,內燃機零部件的製造技術水平,對主機的性能、壽命及可靠性有決定性的影響。同樣製造技術與設備的關系也是密不可分的,每當新一代設備或工藝材料研製成功,都會給製造技術的革新帶來突破性的進展。進入新世紀後,科學技術的發展會異常迅猛,新設備的研製周期將越來越短,因此新世紀內燃機製造技術必將形成迅速發展的局面。

由於鑄造技術水平的提高,氣沖造型、靜壓造型、樹脂自硬砂造型制芯、消失模鑄造,使內燃機鑄造的主要零件如機體、缸蓋可以製成形狀復雜曲面及箱型結構的薄壁鑄件。這不僅在很大程度上提高了機體剛度,降低了雜訊輻射,而且使內燃機達到輕量化。由於象噴塗、重熔、燒結、堆焊、電化學加工、激光加工等局部表面強化技術的進步,使材料功能得到完善的發揮;由於設備水平提高,加工製造技術向高精度、高效率、自動化方向發展,帶動了內燃機零部件生產向高集中化程度發展。另一方面,柔性製造技術的推廣,使內燃機產品更新換代具有更大的靈活性和適應性。多品種小批量生產的柔性製造系統引起了內燃機製造商們的廣泛認同,也順應了生產技術發展及市場形勢的變化。電子技術及計算機在設計、製造、試驗、檢測、工藝過程式控制制上的應用,推動了行業的技術進步,提高了內燃機的產品質量。新材料的發展也推動了內燃機零部件生產工藝的變革,特別是工程塑料、陶瓷材料及復合材料在內燃機上的運用,有力地促進了內燃機製造技術的發展。隨著內燃機電控技術的發展,電控系統三大組成部分(感測器、執行器、控制單元)將成為內燃機零部件行業的重要分支,同時向傳統的內燃機製造業提出了新的課題。

由此我們可以推斷:在21世紀,內燃機製造技術將向高精度、多元化方面飛速發展。它的發展速度和方向不僅關繫到內燃機的質量,還直接對內燃機的未來產生重大影響。就其產品技術進步快慢而言,汽車內燃機發展最快,其次是機車、船舶、發電機組、工程機械、農業機械等。

內燃機代用燃料

由於世界石油危機和發動機尾氣對環境的污染日益嚴重,內燃機技術的研究轉向高效節能及開發利用潔凈的代用燃料。以汽油機和柴油機為基礎進行改造或重新設計,開發以天然氣、液化石油氣和氫氣等為燃料的氣體發動機為目前和今後一段時間內內燃機技術的重點之一。其中氣體發動機的功率恢復技術和氫氣發動機的燃燒控制等是其中的重中之重。

綜述

內燃機在應用中不斷發展,各種內燃機彼此相互競爭,相互滲透,相互綜合,從中演化出各種新的混合式發動機。如燃氣輪機的發明和發展一方面對柴油機形成競爭,另一方面也補充了柴油機,使柴油機廢氣渦輪增壓得到完善,反過來增強了柴油機的競爭能力。燃氣輪機本來也是蒸汽輪機的競爭對手,但人們把燃氣輪機和蒸汽輪機這兩種按不同熱力循環工作的熱機聯合在一起,構成一種嶄新的高效循環:燃氣——蒸汽輪機聯合循環。熱力學第二定律告訴我們,要提高熱效率,應盡可能提高熱機的加熱溫度和降低排熱溫度。蒸汽機的排熱溫度較低(約300K),但由於水蒸氣本身特性和設備條件的限制,其加熱溫度不可能太高,目前穩定在800~900K以下。隨著冶金和冷卻技術的發展,燃氣輪機的加熱溫度一直在上升,目前已達1300~1500K左右;但其排熱溫度卻不能太低,一般為 700~800K,甚至更高。所以這兩種熱機目前的實際熱效率都未超過40%。燃氣——蒸汽聯合循環,將燃氣輪機的排氣送進余熱鍋爐生產蒸氣,供蒸汽輪機利用。聯合循環可以同時取得燃氣輪機加熱溫度高和蒸汽輪機排熱溫度低的雙重優點。目前此聯合循環機組最高熱效率已達47%以上。如果把它作為熱電並供機組使用,其燃料利用率可達80%左右。

混合動力的意義越來越廣,如電動馬達加汽油機或柴油機,以應用各自的優點,屏蔽各自的缺點。而日產汽車工業公司則把高性能的發電機兼電動機裝入柴油機飛輪的位置,成功地研製出名符其實的混合式發動機,即成功地開發了使兩種原理同時作用的原動機(HIMR發動機)。混合式發動機是未來動力技術的熱點之一,它極有望成為既不損害人類已獲得的方便,又能保持美好環境的機械。

內燃機的發展史表明,具有本質上優越性的新技術,是富有生命力的新生事物,必有廣闊的發展前途。第一台實用內燃機熱效率只有4%,而當時蒸汽機的熱效率已達8%~10%;但內燃機「內燃」本質上的優越性決定了它很快地就超過了蒸汽機。

綜上所述,21世紀的內燃機將面臨來自各方面的挑戰,它將義無返顧地朝著節約能源、燃料多樣化、提高功率、延長壽命、提高可靠性、降低排放和雜訊、減輕質量、縮小體積、降低成本、簡化維護保養等方向迅猛發展。在21世紀,天然氣、醇類、植物油及氫等代用燃料將為內燃機增添新的活力,而內燃機電子控制技術在提高品質的同時也延長了內燃機行業的「生命」。新材料、新工藝的技術革命,為21世紀內燃機的發展產生了新的推動力。21世紀的內燃機,將在造福人類的同時不斷彌補自身缺陷,以盡可能完美的形象為人類作出新的貢獻

Ⅱ 消失模鑄造可能會污染環境嗎

這個如果能找到方法的話還是可以把影響壓到最小的。 1.開始前一定要根據產品市場、生產條件、人才狀況及財務狀況進行可行性分析。並進行全國調研,選擇可靠的技術依託單位或合作夥伴。然後進行主導產品先期工藝試驗和車間總體設計,確定外購設備明細和自製設備明細。組織施工,設備安裝調試及人員培訓,最後試生產,驗收,不要急於求成,而應有條不紊
2.已經開始的工廠,對於工藝技術能力較強,生產條件齊備的,應主要精力放在市場開發和工藝總結提高上,提高成品率,降低產品成本,有條件的還應提高產品層次,進入國際市場。

3.對於一部分消失模鑄廠產品質量較低,效益不好的企業,應該進行全面整頓,迅速改變面貌,加速投入資金回報。

4.加強交流(會議資料、雜志、上網等方式)在全國培養一批指導生產的消失模鑄造專家,培訓(培訓班、實習等)出一大批消失模鑄造工人骨幹。

Ⅲ 鑄造廠會產生什麼樣的有害氣體

鑄造廢氣中含有大量的有害氣體,它幾乎來自鑄造生產的各個過程,其中主專要有:沖天屬爐熔煉過程中產生的煙氣、鑄件澆注後產生的煙氣以及採用有機粘結劑制芯與造型過程產生的氣體等等。
沖天爐煙氣中氣體主要成分是SO2、CO2、CO、NOx等。2004年因金屬熔煉、鑄件熱處理爐的加熱等共排放S02達2.2萬噸,C02達438萬噸,CO達35萬噸。
用有機粘結劑制芯或造型,會散發出遊離甲醛、游離酚、三乙胺等有害氣體;砂型(包括煤粉濕型砂和消失模、樹脂自硬砂等)澆注後還會產生CO、CO2、甲苯等有害氣體,操作工人長期吸入人體會嚴重損害身體健康。

Ⅳ V法鑄造和消失模鑄造的前景如何,他的發展空間大嗎

你去的是哪個鑄造廠,應聘的是什麼職位?
V法鑄造和消失模鑄造相對而言污染小。
如果你應聘的是線上的操作工,那也得看最後實際得到的職位是在哪一道工序上。
正常應聘到管理人員或者技術人員在大型的鑄造廠還是比較不錯的。
這兩種鑄造方法都是還是比較有發展空間的。
推薦你進入鑄造廠的營銷部門,或者設備科。如果是技術部門會比較多的與車間打交道。
但是對於鑄造這個行業,想要先進入以後能有長遠的發展,還是需要很大得技術上的能力。
希望我的看法對你有幫助。

Ⅳ 鑄造廠會產生什麼樣的有害氣體

鑄造廢氣中含有大量的有害氣體,它幾乎來自鑄造生產的各個過程,其中主要有:沖天爐熔煉過程中產生的煙氣、鑄件澆注後產生的煙氣以及採用有機粘結劑制芯與造型過程產生的氣體等等。 沖天爐煙氣中氣體主要成分是SO2、CO2、CO、NOx等。2004年因金屬熔煉、鑄件熱處理爐的加熱等共排放S02達2.2萬噸,C02達438萬噸,CO達35萬噸。 用有機粘結劑制芯或造型,會散發出遊離甲醛、游離酚、三乙胺等有害氣體;砂型(包括煤粉濕型砂和消失模、樹脂自硬砂等)澆注後還會產生CO、CO2、甲苯等有害氣體,操作工人長期吸入人體會嚴重損害身體健康。

Ⅵ 鑄造行業對身體有害嗎

有。

鑄造工塵肺是對鑄造行業從業人員健康危害嚴重的職業病,在對鑄造行業人員體檢中,塵肺合並肺結核與肺結核是最為常見的。

鑄造廢氣中含有大量的有害氣體,幾乎來自鑄造生產的各個過程,其中主要有沖天爐熔煉過程中產生的煙氣,鑄件澆注後產生的煙氣以及採用有機粘結劑制芯與造型過程產生的氣體等等。沖天爐煙氣中氣體主要成分是SO2,CO2,CO,NOx等。

(6)消失模鑄造廢氣怎麼處理擴展閱讀:

注意事項:

1、工作場地應保持乾燥,不允許有積水或積油。 

2、工作開始前操作者應按規定穿戴好防護用品,並檢查設備的線路或管道等,發現故障應先行排除。 

3、坩堝在使用前應進行認真細致檢查,若發現有裂紋,嚴重氧化皮或嚴重漲肚應停止使用。

4、電路的通電和斷電應有指示燈顯示。吊出坩堝時應先斷電。 

5、點燃煤氣爐或天然氣爐時,應先開氣閥送氣後點火,停爐時應先關閉氣閥。

Ⅶ 機械鑄造行業現狀

在科學技術迅猛發展的今天,由於鑄造成形工藝的特殊優勢,有些復雜結構件目前尚無其他製造工藝可替代。鑄造工藝仍是最經濟且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經濟一體化,在國際間的合作日益密切、競爭日趨激烈之時,中國汽車鑄造業應更充分地發揮鑄造資源優勢,發展自己的鑄造工業。
在科學技術迅猛發展的今天,由於鑄造成形工藝的特殊優勢,有些復雜結構件目前尚無其他製造工藝可替代。鑄造工藝仍是最經濟且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經濟一體化,在國際間的合作日益密切、競爭日趨激烈之時,中國汽車鑄造業應更充分地發揮鑄造資源優勢,發展自己的鑄造工業。
1. 中國鑄造業現狀
中國是當今世界上最大的鑄件生產國家,據資料介紹,我國鑄造產品的產值在國民經濟中約佔1%左右。最近幾年,鑄件進出口貿易增長較快,鑄件的產量已達到9%左右。我國鑄造廠點多達2萬多個,鑄造行業從業人員達120萬之多。「長三角」地區的鑄件產量佔全國的1/3,該地區主要以民營企業為主,汽車和汽車零部件行業的發展有力地拉動了鑄造行業的發展。萬豐奧特是亞洲最大的鋁合金車輪企業,年產值超過10億元,出口額達6 000美元。崑山富士和機械有限公司生產汽車發動機和制動系統的鑄件,年產量達4萬t,銷售收入5.5億元。華東泰克西是一個先進的現代化氣缸體鑄件生產企業,具有年產1 00萬件
轎車氣缸體鑄件能力。山西是鑄造資源大省,有豐富的生鐵、煤炭、鋁鎂、電力、勞力資源、使山西的鑄造產業有得天獨厚的優勢,具有500個鑄造企業,80%為民營企業。山西國際、河津山聯、山西華翔年產量分別達4萬t、2萬t、12萬t。「東三省」有一汽集團、哈飛集團等骨幹汽車企業帶動了汽車鑄件產量的增長。一汽集團鑄造公司,已經形成40萬t鑄件的生產能力。遼寧北方曲軸有限公司,到「十一五」末將形成年產15萬台發動機、100萬件曲軸、產值20億的曲軸生產基地。「珠江三角洲」壓鑄行業發達,有700多個壓鑄企業,年產量達20萬t。東風日產、廣州本田、廣州豐田和零部件企業有力帶動了壓鑄業的發展,轎車氣缸體、氣缸蓋的壓鑄件產量逐年增長。
2. 國外鑄造業現狀
近幾年來,全球鑄造業持續增長,2004年鑄件產量比上一年度增長8.4%,中國生產鑄件2242萬t,全球排名第一,比上一年增長23.6%。全球十大鑄件生產國的產量與增長率見表1。從表1可見,2004年中國的鑄件產量約佔全球鑄件產量的1/4。巴西鑄件產量增長最快,達到25.8%。增長率超過2位數的國家有巴西、中國、墨西哥、印度,都是發展中國家。而發達國家的鑄件增長率普遍較低。美國鑄件產量自2000年以來,已經退居到第2位。2004年美國鑄件總產量為1231萬t,其中灰鐵件佔35%、球鐵件佔33%、鑄鋼件佔8.4%、鋁合金件佔16%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長。2003年進口鑄件占總需求的1 5%,進口鑄件的價格比美國國內低20%~50%。近年來因鑄造環保要求高、能源消耗大、勞動力昂貴等原因,美國大型汽車公司生產普通汽車鑄件的鑄造廠紛紛關閉,逐步將鑄件的生產轉向中國、印度、墨西哥、巴西等發展中國家。日本的鑄造業不景氣,其從業人員在減少。2004年日本鑄件總產量為639萬t,其中灰鐵件佔42%、球鐵件佔30%、鑄鋼件佔4%、鋁合金件佔21%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長。日本鑄造界在技術創新方面作了大量工作,開發了球型低膨脹鑄造砂、高減振鑄鐵材料、中硅耐熱球鐵等材料。其真空壓鑄的鑄件能焊接和熱處理,半固態鑄造生產用於汽車鋁輪轂,提高了強度和伸長率。鎂合金壓鑄進一步發展,並取代重力鑄造,其性能提高,成本降低。
3. 汽車鑄造技術的發展方向
汽車技術正向輕量化、數值化、環保化方面發展。據有關資料報道,汽車自重每減少10%,油耗可減少5.5%,燃料經濟性可提高3%-5%,同時降低排放10%左右。鑄件輕量化主要有兩個途徑。一是採用鋁、鎂等非鐵合金鑄件,美國2003年統計有2/3的鋁鑄件用於汽車上,每車達到107 kg。二是減小鑄件壁厚、設計多零件組合鑄件,生產薄壁高強度復合鑄件,並減少加工餘量,生產近終形鑄件。隨著汽車技術的快速發展,為縮短鑄件生產准備周期和降低新產品開發的風險,要求採用快速制模技術、計算機模擬模擬、三維建模、數控技術。而清潔生產、廢物再生是鑄造業的發展趨勢,降低能耗是其持續發展的主題。我國汽車鑄造業必須走高效、節能、節材、環保和綠色鑄造之路,因為國家和社會要求嚴厲管控汽車鑄造業的能源消耗大戶和污染大戶,以利改善鑄造業熱、臟、累的勞動密集型行業員工的勞動環境。
4. 汽車鑄造技術發展趨勢
國內外汽車鑄造技術發展趨勢很多,現僅簡介一些在汽車行業大量流水線生產中的鑄件技術及發展趨勢。
4.1 砂型鑄造成形技術
潮模造型經過手工緊實一震擊+壓實緊實→高壓+微震緊實→氣沖緊實→靜壓緊實幾個發展階段。靜壓造型技術的實質是「氣中預緊實+壓實」,其有以下優點:鑄型輪廓清晰,表面硬度高且均勻,拔模斜度小,型板利用率高,工藝裝備磨損小,鑄型表面粗糙度低,鑄型型廢率低。因此,是目前最新、最先進的造型工藝,並已成為當今的主流緊實工藝。目前,高壓造型和單一氣沖造型已逐漸被靜壓造型所替代,原先高壓造型線和氣沖造型線的主機已逐漸更新為靜壓造型主機,新建鑄造廠均首選採用靜壓造型技術。當前,國外比較有名的製造靜壓造型設備的廠家有德國的KW公司、HWS公司和義大利薩威力公司。國內汽車鑄造廠家大都選用 HWS公司或KW公司製造的設備,如一汽鑄造公司、東風汽車鑄造廠、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、山西三聯、廣西玉柴、無錫柴油機廠等。
4.2 近凈形技術
(1)消失模鑄造成形工藝
消失模鑄造也稱氣化模鑄造、實型鑄造、無型腔鑄造。該工藝尺寸精度高達0.2 mm以內,表面粗糙度可達Ra5μm~Ra6μm,被鑄造界譽之為「21世紀的鑄造新技術」、「鑄造的綠色工程」。該工藝方法是採用無粘結劑干砂加抽真空技術。據2003年統計,我國有150家企業用該工藝生產箱體類、管件閥體類、耐熱耐磨合金鋼類等三大類鑄件,總產量超過10萬t。國內汽車鑄造廠,有的採用國產鑄造生產線:有的採用簡易生產線或單機生產;有的採用國外引進鑄造生產線生產。一汽集團公司1993年從美國福康公司引進造型用振動台,生產 EPS模的預發泡機和成型機等設備,生產汽車進氣管。長沙發動機總廠從義大利引進自動化鑄造線生產鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。合肥叉車集團用4段泡沫模片粘結成整體的工藝生產復雜箱體鑄件,尺寸精度可達到 CT7-CT8級,產品出口美國。成都成工集團,用8塊泡沫模片粘結成整體的工藝生產裝載機變速器,鑄件質量達320 kg,與砂型鑄造比較,毛坯減重15%,成品率達95%以上。消失模工藝近幾年在美國有較大的發展,通用汽車公司投資建造了6條消失模鑄造生產線,大批量生產鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。今後,該工藝將大量採用快速制模技術和模擬模擬技術,以縮短生產准備周期,實現鑄件的快捷生產。未來的發展方向必定是質量好、復雜、精密、壽命長的高檔模具。提高該技術的模具材料、成形工藝、塗料技術、工裝設備的技術水平,使EPS鑄件獲得更廣闊的發展前景。
(2)熔模精密鑄造成形工藝
我國汽車熔模精密鑄造技術有了長足的發展,採用近凈形技術可以生產出無餘量的鑄造產品。熔模精密鑄造工藝有水玻璃制殼工藝、復合制殼工藝、硅溶膠制殼工藝。汽車產品材料有碳素鋼、合金鋼、有色合金與球墨鑄鐵。國外有高合金鋼、超合金材料。熔煉設備國內採用普通、快速中頻爐;國外採用真空爐、翻轉爐、高頻爐技術。採用硅溶膠制殼工藝的零件表面粗糙度可達Ra1.6μm、尺寸精度可達CT4級,最小壁厚可達0.5~1.5mm。歐、美、日等國家開始關注精鑄件在汽車業的應用與拓展。我國汽車用精鑄件的市場需求量也在不斷快速增長和發展,2003年精鑄件的產量為60萬t,產值達到110億元。東風汽車精密鑄造有限公司採用硅溶膠+水玻璃復合型制殼工藝,生產高技術含量、高附加值產品,將原來鑄件、鍛件、機加工及多件組裝結構設計製造成一個整體精密鑄件,顯著降低了製造成本。
熔模精密鑄造成形工藝將來的發展趨勢是鑄件產品越來越接近零部件產品,傳統的精鑄件只作為毛坯,已經不適應市場的快速應變。零部件產品的復雜程度和質量檔次越來越高,研發手段越來越強,專業化協作開始顯現,CAD、CAM、 CAE的應用成為零部件產品開發的主要技術。東風汽車公司、一汽集團公司的精鑄企業作為中國精鑄行業的領軍者,一定能憑強大的研發實力和先進的技術快速發展。
4.3 制芯技術
目前,國內外汽車鑄造制芯有3種制芯工藝,在現代汽車鑄造中常並行採用的主要工藝有熱芯盒制芯、殼芯制芯、冷芯盒制芯等,傳統的合脂或油砂制芯已被淘汰。冷芯盒技術工藝有兩個特點:一是硬化速度快,初始強度高,生產率高;二是砂芯尺寸精度高,可滿足生產薄壁高強度鑄件的砂芯。因此,制芯工藝技術有以冷芯盒技術為主的發展趨勢。一汽鑄造公司、東風汽車鑄造廠、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、山西國際鑄造公司等均採用冷芯盒制芯技術。當代先進的110L冷芯盒制芯機見圖1。
最先進的制芯工藝是結合鎖芯(Key Core)和冷芯盒等技術的制芯中心,整個射芯、取芯、修整毛刺、多個芯子定位組合成一體、上塗料、烘乾等工序,全部用一台或多台制芯機與機械手自動化完成。國外比較有名的制芯中心生產廠有西班牙LORMENDl公司、德國 Laempe公司和Hottinger公司、義大利的FA公司等。東風汽車鑄造廠、一汽鑄造公司、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、上海柴油機、洛拖二鐵、濰柴、江西五十鈴等均採用冷芯盒制芯中心技術。
4.4 鑄鐵熔煉技術
目前,國內外鑄鐵熔煉技術有兩種主要方式:一是採用大型熱風除塵沖天爐與工頻保溫爐雙聯熔煉工藝;二是採用中頻感應電爐熔煉工藝技術。美國因達公司和彼樂公司生產的中頻爐技術開始越來越受到重視,該技術日益成熟,其清潔、環保、節能、高效、安全的優勢突出,是今後發展的方向。
因此,鑄鐵則由過去用工頻爐熔煉逐步過渡到用高效省電的中頻電爐熔化。一、汽鑄造公司、東風汽車公司採用因達公司和彼樂公司生產的中頻爐和保溫爐技術,已經開發應用球化劑、孕育劑、蠕化劑和其他各種添加劑產品,形成商品化、標准化、規格化、系列化。鑄鐵孕育多用帶光電控制的隨流孕育機。新開發出的喂絲球化方法及其與
現代化檢測技術相結合的SINTER CASTZ藝是鑄鐵球化及蠕化處理的一種很有優勢的工藝,應用者日益增多。國外金屬爐料經過破碎、凈化、稱量,大大提高熔化效率和鐵水質量。國內的天津豐田、天津勤美達、蘇州勤美達等鑄造廠已對爐料採用破碎處理工藝。
4.5 鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形技術
鋁合金是汽車上應用最快和最廣的輕金屬,因為鋁合金本身的性能已經達到質量輕、強度高、耐腐蝕的要求。最初,鋁合金僅用於一些不受沖擊的部件。後來,通過強化合金元素,鋁合金的強度大大提高,由於質輕、散熱性好等特性,可以滿足發動機活塞、氣缸體、氣缸蓋在惡劣環境下工作的要求。鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形核心技術可以提高凈化、精煉、細化、變質等材質質量控制,使得鋁鑄件質量達到一致性和穩定性。隨著我國汽車業的發展,特別是家用轎車的快速增加和汽車零部件出口量的增大,汽車鋁鑄件將有很大的增長。我國2003年鑄件總產量為1 987萬t,其中鋁鎂合金為117萬t,占總產量的5.8%。豐田汽車希望在近兩年將鋁制氣缸體由現在的35%提高到50%。日產汽車計劃在2010年以前,70%的汽油機轎車的氣缸體採用鋁制材料,近100%的氣缸蓋及變速器殼體採用鋁制材料。本田汽車公司早在1994年,將汽油發動機氣缸體全部換成鋁制氣缸體。鋁合金氣缸體、氣缸蓋等有色金屬則多採用壓鑄(包括真空壓鑄)、低壓壓鑄、高壓壓鑄、金屬型重力鑄造以及很有發展前途的半固態壓鑄成形技術。東風本田發動機公司、東風日產發動機分公司鋁壓鑄車間採用2500t壓鑄機生產鋁氣缸體,並實現了國產化。鋁氣缸蓋成形工藝主要有兩種,一是以歐美為代表的重力鑄造成形工藝,上海皮爾博格、南京泰克西等公司選用義大利法塔公司重力鑄造機生產鋁氣缸蓋;二是以日韓為代表的低壓鑄造成形工藝,東風日產發動機分公司鋁壓鑄車間、廣東肇慶鑄造公司、天津豐田鑄造公司都選用日本新東等公司的低壓鑄造機生產鋁氣缸蓋。
4.6 鎂合金成形技術
鎂合金的比強度和比剛度高i優於鋼和鋁合金,遠大於工程塑料。鎂合金還具有耐高溫、抗腐蝕和抗蠕變性能。鎂是目前汽車工業中應用的最輕的金屬,它比鋁輕1/3,比鋼鐵輕3/4,比非金屬的塑料還輕1/5。因此,鎂合金是汽車減輕質量的理想材料,鎂合金壓鑄件可以代替一些復雜的結構件,如儀錶板骨架幾十個鋼部件經沖壓、焊接而成,一質量約10 kg,若改為鎂合金壓鑄件,一次壓鑄成形,質量僅為4 kg,生產成本大大降低。隨著、鎂合金新材料的不斷開發和加工技術的完善,鎂合金在汽車市場中將不斷拓寬和持續穩定增長。鎂合金生產以壓鑄為主的成形技術,一直是汽車工業關注的焦點,鎂合金壓鑄件需求量佔到汽車工業對鎂合金需求量的80%,汽車用鎂合金壓鑄材料,除滿足耐高溫和抗蠕變性能外,還必須充分考慮設計、加工、表面處理及相關壓鑄成形工藝。由於壓鑄鎂合金有可鑄造性的突出優勢.鑄造壁厚可以達到1~1.5 mm,拔模斜度1°-2°盡管鎂合金鑄造的重點仍放在壓力壓鑄方面,但仍面臨壓鑄鎂合金的性能與成本問題。因此,一種新型工藝——鎂合金的半固態加工技術出現。該技術工藝已經主要用於生產一體化的鎂、鋁合金鑄件。國外鎂合金在汽車上應用前景廣闊,歐、美國家鎂合金壓鑄件產量以每年25%的速度增長。 Audi A6轎車變速器殼體為鎂合金壓鑄件,質量僅為14.2 kg,奧迪公司最早將鎂鑄件用於儀錶板骨架。福特汽車公司用鎂合金生產座椅骨架,取代鋼制骨架,使座椅質量從4 kg減為1 kg。福特公司正在研究用鎂合金生產氣缸體。日本三菱公司與澳大利亞科技部合作開發一種質量僅為7.5 kg的超輕質量的鎂合金發動機。寶馬公司直列六缸鎂合金氣缸體已經批量投產。美國通用生產鎂壓鑄件進氣岐管。雷諾公司已生產出鎂合金車輪鑄件。東風汽車鑄造廠已經批量生產鎂合金壓鑄件,目前東風汽車公司和一汽鑄造公司正在開發承擔國家科技部的重點科技攻關項目、,如變速器殼、齒輪室罩蓋、氣門室罩蓋、轉向盤骨架等鎂合金壓鑄件。上海乾通汽車附件有限公司率先生產出轎車鎂合金變速器外殼壓鑄件。近幾年,國內還相繼建立了一些大型的外資鎂壓鑄企業,如上海鎂鎂、蘇州GF等公司。
4.7 半固態壓鑄成形技術
半固態技術發源於美國,在美國這一技術已經基本成熟並處於全球領先地位。此技術被稱之為21世紀最有前途的材料成形技術。Alumax公司率先將該技術轉化為生產力,生產的鋁合金汽車制動總泵體毛坯尺寸接近零件尺寸,加工量占鑄件質量的13%,同樣的金屬型鑄件的加工餘量則占鑄件質量的40%。20世紀80年代以來,歐洲等國在半固態應用方面作了大量研究和應用工作。義大利是半固態加工技術應用最早的國家之一,Stampal-saa公司用該技術為 Ford汽車公司生產齒輪箱蓋和搖臂零件。目前,日本的Speed Star Wheel公司已經利用該技術生產重約5 kg的鋁合金輪轂鑄件。我國半固態金屬加工技術起步較晚,始於20世紀70年代後期。與國外相比,我國在半固態金屬成形技術領域的研究還很落後。就目前我國的研究現狀來看,該技術發展動向是金屬觸變成形技術已經基本成熟,而流變成形技術的發展緩慢。因此,今後將有更多的研究人員轉向流變成形理論和應用方面的研究。目前,半固態金屬成形技術主要應用於鋁、鎂、鉛等低熔點金屬的成形,對高熔點黑色金屬的應用較少,這是今後研究的方向。目前,國內外學者已經開發出了半固態成形過程數值模擬軟體,但是還有不足,需要加強應用計算機技術。
4.8 鑄鐵材質
(1)薄壁高強度灰鑄鐵件技術
我國2003年鑄件總產量為1987萬t,其中灰鑄鐵件為1049萬t,占總產量的53%。灰鑄鐵件在汽車上的大量應用是由於該材料具有較低的成本和良好的鑄造性能優勢。隨著汽車技術輕量化要求,灰鑄鐵的增長和發展將受到一定的影響,因此其發展趨勢是加強薄壁高強度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術的開發與應用。薄壁高強度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術的難點是使最薄壁厚僅為3-5 mm的本體斷面硬度差<40HBS,組織細密均勻。轎車氣缸體和大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋鑄件的硬度、珠光體量、碳化物含量、石墨形態等金相組織的技術要求高。如大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋要求本體硬度分別為1 70~228 HBS、179~235HBS,強度和尺寸要求高,表面粗糙度Ra<50 pm。灰鑄鐵的材質牌號在不斷提高,HT300已用於氣缸體、氣缸蓋的生產,有的產品可能要達到HT350。國內汽車鑄造廠在材料工藝、熔煉工藝、造型工藝、制芯工藝、模具製造工藝、檢測技術等方面作了大量工作,並將這些技術應用在轎車氣缸體和大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋等鑄件上。
(2)蠕墨鑄鐵技術
蠕墨鑄鐵具有球墨鑄鐵的強度,與灰鑄鐵相比又有類似的防振、導熱能力及鑄造性能.有好的塑性和耐熱疲勞性能,可以解決大功率氣缸蓋的熱疲勞裂紋問題。鐵素體機體蠕鐵的工作溫度可達到700℃;高硅鉬蠕鐵的工作溫度可達870℃。蠕墨鑄鐵不會取代球墨鑄鐵,也不會取代灰鑄鐵。蠕墨鑄鐵廣泛應用的巨大潛在市場是汽車業,其主要產品則是發動機氣缸體和大功率柴油機氣缸蓋。隨著汽車輕量化和比功率(功率/排量)的提高,氣缸體和氣缸蓋的工作溫度越來越高,許多部位的工作溫度超過200℃,在此溫度下,鋁合金的強度大幅度下降,而蠕鐵則具有很大的優勢。它將成為唯一能滿足技術、環保和性能要求的先進的汽車發動機材料。因為蠕墨鑄鐵具有強度高、壁薄的特點,可以減輕質量。歐寶公司的研究表明,同樣功率的發動機氣缸體如果採用蠕鐵,壁厚可以由原來的7 mm減為3 mm,鑄件質量可減輕25%。
蠕墨鑄鐵的蠕化處理范圍很窄,核心技術是採用合適的生產技術與相應的蠕化劑。國外寶馬汽車公司、戴姆勒一克萊斯勒汽車公司、達夫公司的發動機氣缸體用蠕墨鑄鐵生產。福特(Ford)公司與辛特(Sinter)合作,於1999年在巴西每年生產10萬件氣缸體。德國Halberg鑄造廠,從1 991年開始為奧迪生產V8蠕鐵氣缸體,壁厚3.5 mm,147 kW的氣缸體質量僅74 kg。東風汽車公司鑄造廠,於1 984年5月正式在流水線上批量生產蠕墨鑄鐵排氣管,成為我國第一家在流水線上批量生產蠕墨鑄鐵件的工廠。在20世紀90年代初,又先後成功開發了蠕鐵變速器殼體和上海大眾桑塔納轎車排氣管。一汽鑄造公司無錫柴油機分公司於20世紀80年{BANNED}始大批量生產蠕鐵氣缸蓋。上海聖德曼鑄造有限公司為上海大眾生產中硅鉬蠕鐵排氣管。
(3)球墨鑄鐵技術
球墨鑄鐵由於具有高強度、高韌性和低價格.所以在汽車市場上仍有很大發展。我國球鐵產量也在持續增長,2003年產量占總產量的24%,同時制定許多球鐵標准,研究開發了適應球鐵在流水線上大量生產的先進工藝,如搖包、氣動脫硫,型內、蓋包球化,多種瞬時孕育,音頻、超聲、熱分析檢測技術。當前,在工業發達國家中,球墨鑄鐵件的產量在鑄件總產量中佔25%以上,美國2003年球鐵產量占鑄件總產量的33%。汽車鑄造業球鐵產品技術工藝的發展趨勢有以下4個方面。
一是鑄態珠光體、高強度(QT700-2、QT740-3)的載貨車和轎車曲軸,鑄態鐵素體、高伸長率(QT400—18、QT440-10)的汽車排氣管和橋殼底盤類鑄件。更高牌號QT800-2、QT900-2也在開發應用之中。
二是保安類鑄件,鑄態生產轎車轉向節的材質技術條件十分嚴格,要求鑄件零缺陷,100%的無損檢測,目前已有3項自動檢測技術用於生產。
三是耐熱球鐵件,即高硅鉬、中硅鉬、高鎳球鐵,該材質生產的排氣管件,有很好的抗高溫性能:目前國內汽車公司鑄造廠已經生產出鑄態中硅鉬鐵素體球鐵排氣管件。
四是奧貝球鐵,該材料特有的材質性能成為鑄造業的焦點,這是一種很有開發應用潛力的材料,主要用於生產曲軸等產品。
除上述外,汽車鑄造廠已經生產出鑄態球鐵冷激凸輪軸。
4.9 鑄造過程計算機應用技術
隨著汽車鑄造技術的快速發展,為縮短鑄件生產准備周期和降低新產品開發的風險,採用快速原型技術、計算機模擬模擬、三維建模、數控技術的應用越來越廣。快速原型技術在鑄造生產中的應用有了很大的發展。它除了應用開發新產品試制用的模具及熔模鑄造的蠟模外,還可以製做酚醛樹脂殼型、殼芯,可以直接用來裝配成砂型。國外公司在接到客戶提供三維CAD數據後,根據不同的產品結構,最快可在3周時間內為客戶提供鑄件。模擬造型過程正在成為國際汽車鑄造關注的前沿領域之一,清華大學、日本新東工業等對濕型砂緊實過程進行模擬。值得注意的是,德國亞琛工業大學、清華大學正在對射芯過程進行數據模擬。國內汽車鑄造業CAD-CAM-CAE一體化設計開發得到充分應用,特別是CAE凝固模擬虛擬技術,應用Magma、華鑄軟體對新產品的鑄件充型、凝固的溫度場和流動場模擬分析處理,預測和分析鑄件的缺陷。鑄造專家系統得到進一步應用,如型砂質量管理、鑄造缺陷分析、壓鑄工藝參數設計及缺陷診斷。
4.10 鑄造檢測技術
鑄造檢測技術是保證鑄件質量的關鍵手段。鑄件尺寸檢查,有常用的檢查卡具、卡板,有專用的檢測夾具。對於氣缸體、氣缸蓋等復雜件,採用三坐標儀自動測量鑄件尺寸和超聲波儀檢測鑄件的壁厚。無損檢測技術的應用越來越廣,對重要件時常採用熒光磁粉檢測表面裂紋;採用超聲波或音頻檢測球鐵的球化率;採用渦流檢測鑄件的基體組織(珠光體含量)。為滿足重要件的檢測要求,可將上述3項檢測儀器組合成一條自動檢測線。採用X射線檢測鑄件內部的縮孔與縮松缺陷,日本本田對球鐵轉向節鑄件100%用X射線探傷:採用工業內窺鏡檢測鑄件內腔質量,氣密性滲漏檢測。化學成分檢測,真空直讀光譜儀和碳硫測定儀在爐前、爐後鐵水質量上得到普遍應用.微量元素和氣體元素N、O、H的分析得到重視:爐前快速熱分析得到推廣應用,快速預報鑄鐵的碳硅當量、孕育效果、基體組織和力學性能。
4.11 綠色鑄造技術
「綠色鑄造」是使鑄造產品從設計、製造、包裝、運輸、使用到報廢處理整個產品的生命周期中,對環境的負面影響最小,資源效率最高。鑄造行業歷來被認為是高能耗、高污染的行業,要不斷開發新的節能、清潔、低排放、低污染的鑄造材料以投入生產使用。對於樹脂,要想辦法降低游離甲醛和游離酚等有害物質的含量;逐步加大冷芯盒技術應用,以減少樹脂砂對環境的影響,實現達標排放:降低熱芯盒、殼芯砂的固化溫度,制芯工藝由熱芯盒法向溫芯盒法轉變,以節約能源。我國汽車鑄造廠每年消耗新砂近千萬噸,舊砂排放的污染,以及新砂資源大量的耗費,不堪重負,因此舊砂的再生利用技術勢在必行。先進工業國家廢砂排放量降到10%以下,在歐洲、日本等地區舊砂的再生利用技術得到廣泛應用。哈爾濱東安汽車發動機公司引進義大利的熱法再生設備,已在生產中應用。一汽鑄造公司引進日本技術,熱法再生和機械再生結合,處理芯砂和型、芯砂混合砂已在生產中得到應用。目前,東風汽車公司也正在加速舊砂再生技術開發應用工作。加大廢鋼及回爐料的利用,以減少新生鐵和鋁資源的耗費。汽車鑄造業面向循環經濟的鑄造技術,要以循環經濟3R為行業准則,即以減量化(Rece)、再利用(Reuse)、再循環(Recycle)來開展工作。
5. 我國汽車鑄造業面臨的問題
我國汽車鑄造業在經過「計劃經濟」轉入「市場經濟」的過程中,經歷了起步、穩定、發展、成熟4個階段,取得了令世人矚目的成績。但是,我們必須清醒地認識汽車鑄造業的歷史重任及與發達國家的現實差距,牢牢把握國內外鑄造技術的發展趨勢,適時適宜地採用先進的鑄造技術,實施鑄造業的可持續發展戰略,目前汽車鑄造業主要有以下問題。
鑄造企業平均規模與經濟規模和國外比有較大差距。我國的鑄件產量雖然已經連續5年位居世界首位,有一批產量較高的大中型企業,但大多數鑄造企業規模偏小。就整個鑄造行業而言.其現狀仍然是廠點散(鑄造廠點達2萬多個),從業人員多(達120萬人之多),效益低下(廠均鑄件僅為500 t/年),只相當於美、日、德、法、意等工業發達國家的1/9-1/4。
鑄造企業整體技術裝備水平和國外比有較大差距。企業間技術裝備水平差距較大,少數企業的個別生產車間的技術裝備水平,已接近或達到國際先進水平,但是整體水平不高。據統計,我國已從國外進口自動造型線210多條,還有國產造型生產線250多條,這些生產線主要集中在汽車內燃機件的大批量生產企業中。

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