鑄造數字化是什麼

❶ 熔模精密鑄造的計算機技術在熔模精密鑄造中的應用

計算機技術在熔模精密鑄造中的應用，包括鑄件結構設計、工藝制定、壓型、熔模、型殼及型芯製造等的最新成果，展望了計算機技術對未來精鑄業帶來的巨大變革。
關鍵詞：計算機 精密鑄造 壓型
熔模精密鑄造生產具有許多優點，但其同時具有工序多，工藝過程復雜，生產周期長，影響鑄件質量的因素較多的缺點，在一定程度上制約了精密鑄造的應用和發展。隨著計算機技術的快速發展，計算機技術在精鑄中的應用，從精鑄件的結構設計、工藝制定到壓型設計與製造、蠟模成型、型殼製造、型芯的製造等，給精鑄件的生產帶來了巨大變革。
1.計算機技術數值模擬技術在熔模精鑄件結構設計及工藝制定中的應用
熔模鑄件向更輕、薄及精整化方向發展，近年來提出了凈形或近凈形化鑄造，以發揮熔模鑄造的優勢，滿足現代工業對高質量零件的需求。這就要求熔模精鑄件的結構更加合理，制定的工藝方案更加優化，對精鑄技術提出了越來越高的要求。
傳統的精鑄件生產工藝，包括以下5個步驟：
1）鑄件用戶給鑄造廠下達設計藍圖；
2）鑄造廠作預算並從利於生產和降低成本的角度對設計提出改進意見；
3）鑄造廠設計鑄造工藝裝備；
4）鑄造廠向模具車間或造型車間下達工裝圖紙；
5）澆注鑄件，鑄件檢驗。
在鑄件結構設計、壓型設計、注蠟工藝參數制定、澆注系統等過程，傳統的生產主要依靠工程技術人員的實際工作經驗，缺乏科學的理論依據。特別對於復雜件和重要件，生產中往往要反復地修改鑄件結構、壓型或鑄造工藝方案來達到最終的技術要求，計算機具有強大的計算能力和圖形處理能力，能將數值分析技術、資料庫技術、可視化技術結合經典傳熱、流動和凝固理論，通過模擬鑄件充型、凝固及冷卻，分析精密鑄造過程的流場、溫度場和應力場，預測鑄件組織和許多鑄造缺陷如冷隔、縮孔、熱裂和變形等。因此可以通過並行工程，利用計算機技術對鑄件的結構工藝性、鑄造工藝進行模擬，為技術人員設計較合理的鑄件結構和確定合理的工藝方案提供了有效的依據，從而避免傳統的依靠經驗進行結構設計和工藝制定的盲目性，可以縮短生產准備周期，節約試製成本。數值模擬過程見示意圖1。
2。快速樣件製造技術在壓型及熔模製造中的應用
快速樣件製造技術的出現，使壓型和熔模的製造周期大大縮短。所謂快速樣件製造就是首先在計算機上，形成熔模鑄件的三維CAD數據文件，將之沿高度方向切割成許多薄片，然後按次序製造和組合，最終形成一個立體形狀的製品。
1）用快速樣件成型方法製造壓型
根據成型方法，將快速樣件成型方法製造壓型可分為兩種：一種是先用快速樣件製作方法製成樹脂或蠟質母模（原型），再用它來翻制環氧樹脂或硅橡膠壓型。此法生產壓型可以滿足小批量精鑄件生產。如在SLA法製作的塑料母模表面噴塗約2mm厚的金屬層，並在其後部充填環氧樹脂製成金屬-環氧樹脂復合壓型，可以滿足數百件批量的精鑄件生產。
另一種方法是根據CAD系統生產的壓型型塊幾何模型，直接由SLA、SLS等法製成樹脂壓型。SLS法製造壓型是將加工對象由樹脂粉末換成表面帶一薄層熱固性樹脂的鋼粉，經激光燒結後，粘結成壓型，然後再焙燒製品，將樹脂燒掉，最後以銅液滲入，就可獲得與金屬性能相似的壓型。
2）快速樣件成型方法製造熔模
快速樣件成型方法-SLA法、SLS法、FDM法和LOM法，均可用於快速製造熔模。使用SLS法和FDM法製作的蠟模，可以直接用於精鑄件生產用的熔模；LOM法生產的紙製品，需對其外表面噴塗聚氨酯後，方可作為熔模進行制殼，或直接將紙製品外塗掛陶瓷型殼，而後將紙模燒掉。SLA法是用新型樹脂生產樹脂模樣，將未固化的樹脂倒出，而形成中空模樣，硬化後，用蠟將樹脂排出口密封，然後裝上蠟質澆注系統，就可制殼了。表1 快速樣件製造方法的比較
特點熔融堆積法(FDM)立體平板印刷法(SLA)選擇激光燒結法(SLS)層合物製造法(LOM)工藝原理熱塑性材料熔融,從活動口擠出,冷卻固化成層堆積UV光固化液態光敏樹脂激光加熱燒結鋪展的熱塑性材料粉末激光切割片材層,粘合.能源擠出頭加熱器激光器或UV燈或光纖CO2激光器CO2激光器原材料熱塑性材料液態光敏樹脂熱塑性材料粉末膠粘襯底片材目前常用材料ABS樹脂、尼龍、蠟專用光聚合樹脂樹脂粉、蠟粉紙層 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製品尺寸精度（mm）±0.127±0.1-0.2±0.2±0.1 3．DSPC法直接製造型殼
直接型殼製造又稱DSPC法，與迄今所有的制殼工藝都有本質的不同，主要由型殼設計（SDV）和型殼製造（SPU）兩大部分組成。
SDV法是將所制零件的CAD模型轉換為型殼的數字化零件，並顯示在屏幕上，當確定好每個型殼上零件的數量、型殼壁厚以及收縮率、澆注系統等鑄造參數後，計算機就很快顯示所制鑄件型殼的幾何形狀，並進行鑄造工藝的模擬，然後將有關數據傳輸給SPU。
SPU控制著一個可以精確上下移動的活塞，活塞上連接著一個料箱；與裝有細陶瓷粉料斗相連的噴頭，首先在料箱中均勻噴鋪一薄層細陶瓷粉末；另外，計算機根據SPU數據控制著一個噴射印刷頭，從中可以噴射出硅溶膠粘結劑，當印刷頭在料箱中掠過細陶瓷粉時，根據指令噴出粘結劑。這樣在有粘結劑的區域，將耐火材料粘在一起，形成型殼的一個截面，然後活塞向下移動，噴頭再噴出一層粉料……。這樣一層一層進行，最後製成整體型殼。未被粘結的耐火材料粉料可對粘結層起支撐作用，焙燒後，回收未粘結的粉末，就可以澆注金屬液了。其工作原理見圖2。DSPC法使熔模鑄造省去了製造壓型、製造蠟模及塗掛工序，工藝過程大大簡化，而且由於不用考慮蠟模變形等因素，可製得近凈形零件。利用此工藝的工廠，可在收到定單後的一周內交付熔模鑄件。
3. 利用計算機控制激光製作陶瓷型芯
許多精鑄件需要製作陶瓷型芯特別是復雜、精細的陶瓷型芯，如渦輪發動機空心葉片等，計算機可以根據CAD數據，控制激光束在陶瓷型芯上精確地加工出各種不同結構的型芯，特別是對於用傳統制芯工藝很難制出的型芯，更顯出其優點。
4．並行工程和集成技術在精鑄業中的應用展望
計算機技術的不斷發展和普及，並行工程和集成技術在精鑄業中的應用將會逐漸廣泛，將成為精鑄業未來的發展趨勢。
1）並行工程
並行工程就是將精鑄件用戶與精鑄廠之間建立起緊密聯系的電子數據通訊網，使用戶和鑄造廠之間進行並行的產品和工藝設計。用戶通過此網向鑄造廠下達精鑄件的電子化模型圖，鑄造工程師可從計算機工作站中看到所生產零件的三維圖象，確定幾組工藝方案後在計算機上進行工藝方案的數值模擬，可以顯示出不同工藝條件下可能存在的問題，如熱裂、縮孔等，鑄造工程師再迅速將有缺陷的電子化模型數據文件傳遞給用戶和設計師，以便作出改進而獲得高質量鑄件。同樣，壓型、熔模、型殼製造的過程也可以實現並行，這樣可以極大縮短研製、開發生產周期，降低成本，提高產品的市場競爭力。
2）集成技術
對於一個未採用CAD系統設計的零件或要復制某一樣件，可以採用CT檢測技術、數值模擬和快速樣件製造集成技術。
CT技術即計算機層析射線攝影法，是一種X射線檢測技術，能用來獲得零件斷面的二維圖象，將各斷面二維圖象組合，就可以獲得被測對象的三維立體形態。利用此技術，可以精確獲得鑄件的CAD模型數據，結合快速樣件製造和數值模擬，可以縮短生產准備時間，降低製造型殼的成本。同時，CT技術測得的零件形狀，可以用來對比設計鑄件和生產鑄件的尺寸；檢測實際鑄件和設計鑄件的缺陷位置和數值模擬預測結果的符合程度。
結束語
計算機在精鑄業中的應用，克服了精鑄生產過程的缺點，使得精鑄生產技術更加靈活，適應性更強，更適應現代工業對鑄件快速、優質、復雜的要求。
1.計算機技術數值模擬技術在熔模精鑄件結構設計及工藝制定中的應用，為技術人員設計較合理的鑄件結構和確定合理的工藝方案提供了有效的依據。
2.快速樣件製造技術在壓型及熔模製造中的應用，使壓型和熔模製造周期大大縮短。
3.DSPC法直接製造型殼，省去了傳統制殼一層一層塗掛型殼的漫長周期。
4.利用計算機控制激光製作陶瓷型芯，可以生產出復雜的陶瓷型芯。
5.計算機技術的不斷發展和普及，並行工程和集成技術在精鑄業中的應用將會逐漸廣泛，將成為精鑄業未來的發展趨勢。

❷ 鑄造的趨勢

鑄造業的發展，鑄造是現代機械製造工業的基礎工藝之一，因此鑄造業的發展標志著一個國家的生產實力。據2008年統計，我國年產鑄件3350萬噸，是世界鑄造第一大國。隨著我國鑄造產業的不斷發展，國內鑄造產業將打造「四有」創新企業，即有創新思想、創新計劃、創新的制度和體系以及創新的工作方式。而在轉型升級方面，則要打造具有六大特徵的新型企業：一，製造前端市場研發和後端服務變大，製造環節縮小的業務模式創新的企業。二，從賣商品轉變到賣方案，提供完整解決方案的企業。三，以智能和集成為標志的數字化企業。四，三五年翻一番的速度型企業。五，先進科技、綠色製造、持續創新的企業。六，打造高端產品、精品，引導消費、品牌制勝的企業。這樣的產業革新，相信我國鑄造業未來將更加輝煌，美好的未來，我們拭目以待。
「八五」期間鑄造機械製造受到了原機電部高度重視，投入了建國以來最大的一次專項技改貸款和攻關費用，扶持了鑄造機械行業產品的開發和發展。「大型拋丸清理機的製造」，「垂直分型無箱射壓造型機」，「水玻璃砂舊砂再生設備的研製」，「金屬型鑄造設備」等等相繼被開發應用。
「九五」期間，鑄造機械行業承擔並樹立完成了「轎車鑄件毛坯精化高效造型與清理成套技術與裝備」的任務，「缸體高效連續拋丸清理線的開發與研製」也取得圓滿成功，1999年完成了國家攻關高水平的氣沖造型線項目的成功。
「十五」期間，鑄造機械行業主要經濟指標的年均增長都在30%以上，高於機床工具全行業平均增長水平，特別是利潤增長更快，年均利潤增長高達46%，同時也保持較高的市場銷售水平。另外，樹脂砂造型成套設備，基本可以滿足國內市場需求，改變了過去主要依賴進口的局面；已經能夠生產出較高水平的鑄造自動生產線，達到可部分替代進口的水平，部分的解決了轎車發動機缸體、缸蓋等鑄件毛坯也要進口的情況；高水平自動制芯機、自動鑄件清理機、自動砂處理機、大型自動壓鑄機以及精密鑄造設備等鑄造機械，國內基本上都能生產製造。應當說「十五」期間鑄造機械行業的產品水平有了很大提高，為中國鑄造機械行業今後的進一步發展打下良好基礎。
「十一五」期間，裝備製造業在國際、國內巨大市場需求的刺激下，鑄造仍將繼續保持較高速度增長。由於鑄造機械產品的技術水平仍然與市場需求差距較大，使行業的發展存在巨大的發展潛力和擴展空間，為鑄造機械行業的快速增長帶來機遇。
「十二五」期間，鑄造行業力爭在國際上變強而不是單一的依靠產量。同時將綠色鑄造作為發展的重點，以低碳環保為鑄造業的發展宗旨。而電子商務的普及也將傳統的鑄造業融入到了互聯網的世界，國際鑄業網的成功也標志著國內鑄造業開始翻開了新的一頁。
「十二五」末，大型核電、火電、水電、風電等高效清潔發電設備和鋼鐵、石化、船舶、軌道交通、機床、航空航天、汽車等產業將提供大型鑄件和高端關鍵鑄件及各類功能鑄件，鑄造行業將達到世界先進水平。
根據我國共同富裕的總目標，最終要縮小東西差距，我國將實施東部來帶動西部發展的戰略，這個戰略對我國的鑄造行業同樣適用。我國東部地區的鑄造業，因為自身的區位優勢和國家政策的扶持，發展態勢良好，發展水平大大高於西部地區的鑄造業。
為落實我國的西部大開發戰略，促進西部經濟發展，我們要促進西部鑄造等基礎行業發展，以為西部經濟的騰飛夯實基礎。這就要求我國東部地區的鑄造業，以其較為先進的技術優勢，較為雄厚的資金優勢、管理優勢，帶動西部鑄造業發展，從而達到共同繁榮的總目標。
要解決鑄造產業中惡性競爭的問題，首先要解決這些鑄造廠的生存問題。推動我國的鑄造產業升級，需發展高端鑄造，發展高端鑄造可改變我國鑄造產業的結構，減少中低端鑄造廠的數量，減小低端鑄造產品市場的競爭壓力，從而使中低端鑄造市場逐步恢復到有序狀態，一舉解決惡性競爭的問題。
我國鑄造業的專業化生產已初具規模。如今已經形成了一批頗具特色的專業化鑄造生產企業。這些企業主要包括：高緊實度造型+先進制芯+雙聯熔煉的發動機鑄件鑄造企業；大批量機械化生產的剎車轂、制動盤、排氣管等汽車鑄件廠；樹脂自硬砂為主體的機床、箱體、風電等大型鑄件生產廠；V法工藝為主體的鑄造廠和消失模鑄造廠；金屬型或金屬型覆砂為主的曲軸、磨球生產廠；硅溶膠或硅酸乙脂為粘結劑的高檔熔模精密鑄造廠；水玻璃為粘結劑的普通鋼件精鑄廠；離心球鐵鑄管廠和離心灰鐵鑄管廠；有色合金砂鑄壓（高/低/差）鑄廠等等。 從歷史悠久的鑄造技術發展到今天的現代鑄造技術或液態凝固成形技術這不僅與金屬與合金的結晶與凝固理論研究的深入和發展、各種凝固技術的不斷的出現和提高、計算機技術的應用等有關 , 而且還與化學工業、機械製造業、製造方法和技術的發展密切相關。
(一) 凝固理論的發展 結晶與凝固是鑄件形成過程的核心 , 它決定著鑄件的組織和缺陷的形成 ， 也決定了鑄件的性能和質量 。 近 30 年來 ,藉助於物理化學、金屬學、非平衡態熱力學與動力學、高等數學和計算數學 , 從傳熱、傳質和固液界面幾個方面進行 研究 ,使金屬凝固理論有了很大的發展 , 這不僅使人們對許多條件下的凝固過程 和組織特徵有了深入的認識 ,而且促使了許多凝固技術和液態凝固成形方法的提出、發展和生產應用。例如凝固理論已建立了鑄件冷卻速度和品粒度以及晶粒度與鑄件力學性能之間的一些函數關系 , 從而為控制鑄造工藝參數和鑄件力學性能 提供了依據。
(二) 凝固技術的發展 控制凝固過程是開發新型材料和提高鑄件質量的重要途徑。 順序凝固技術、快速凝固技術、復合材料的獲得、半固態金屬鑄造成形技術等等就是集中的代表。
1.順序凝固技術 所謂的順序凝固技術 ，是使液態金屬的熱量沿一定向排出 , 或通過對液態金屬施行某方向的快速凝固 , 從而使晶粒的生長( 凝固 )向著一定的方向進行 , 最終獲得具有單方向晶粒組織或單晶組織的鑄件的一種工藝方法。由於冷卻及控制技術的不斷進步,使熱量排出的強度及方向性不斷提高 , 從而使固液界面前沿液相中的溫度梯度增大 , 這不僅使晶粒生長的方向性提高 ,而且組織更細長、挺直、並延長了定向區 . 順序凝固技術已廣泛應用於鑄造 高溫合金燃氣輪機葉片的生產中 , 由於沿定向生長的組織的力學性能優異, 使葉 片工作溫度大幅度提高 , 從而使航空發動機性能提高。 順序凝固技術的最新進展 是製取單晶體鑄件 , 如單晶渦輪葉片 ,它比一般順序凝固柱狀晶葉片具有更高的 工作溫度 , 抗熱疲勞強度、抗蠕變強度和耐腐蝕性能。採用這種高溫合金單晶葉片 的航空發動機 ,有效地增加了航空發動機的推力和效率 , 使其性能大幅度提高。
2. 快速凝固技術即在比常規工藝條件下的冷卻速度 （ 10-4 - 10K/S） 快得多的冷卻條件 (103 - 109 K/S) 下 ,使液態合金轉變為固態的工藝方法。它使合金 材料具有優異的組織和性能 , 如很細的晶粒 ( 通常 <0.1-0.01 um>甚至納米級的晶粒 ) , 合金元偏析缺陷和高分散度的超細析出相 , 材料的高強度、高韌性等。 快速凝固技術可使液態金屬脫開常規的結晶過程 (形核和生長) , 直接形成非晶結構的固體材料 , 即所謂的金屬玻璃。此類非晶態合金為遠程無序結構 ,具有特殊的電學性能、磁學性能、電化學性能和力學性能 ,己得到廣泛的應用。如用作控制變壓器鐵心材料、計算機磁頭及外圍設備中零件的材料、纖焊材料等。快速凝固正日益受到多方的重視。
3.復合材料 制備凝固技術的另一發展是用於復合材料的制備口所謂復合材料 , 就是在非金屬或金屬基體中引人增強相或特殊成分 ,通過控制凝固使增強相按所希望的方式分布或排列的一種具有特殊性能的材料。由於復合材料的基體 具有較高的斷裂性 , 加上增強相的存在 ,故能表現出與普通單相組織材料不同的性能 , 如高強度、良好的高溫性能和抗疲勞性能 , 已發展了多種製取復合材料的工藝方法 ,如結合順序凝固技術制備自生復合材料。此領域的應用前景將越來越廣。
4. 半固態鑄造半固態金屬鑄造成形技術經過 20 多年的研究及發展 , 已進入工業應用階段。其原理是在液態金屬的凝固過程中進行強烈的攪拌 (可以採用機械、電磁或其它方式 ) , 使普通鑄造易於形成的樹枝晶網路骨架被打碎而形成分散的顆粒狀組織形態 , 從而製得半固態金屬液 ,它具有一定的流動性 ,然後可利用常規的成形技術如壓鑄、擠壓、模鍛等成形生產坯料或鑄件。半固態金屬鑄造成形克服了傳統鑄造成形易產生的縮孔、縮松、氣孔及尺寸偏差等缺點, 具有成形溫度低, 延長模具壽命 , 節約能源 , 改善生產條件和環境 , 提高鑄件質量 ( 減少氣孔和凝固收縮 ) ,減少加工餘量等許多優點。半固態金屬成形工藝將成為 21 世紀極具發展前途的近凈形化成形技術之一。

❸ 什麼是數字鑄造

數字鑄造是一種技術，實現了鑄造行業的數字化，是鑄造業的技術升級。

鑄造數字化中國
2000年11月23日至26日，由中國科學院、信息產業部、中國工程院、北京市、上海市、天津市、重慶市政府和中國貿促會主辦，聯想神州數碼有限公司協辦的「中國國際城市信息化建設與管理技術展覽會暨中國國際城市信息化建設（市長）論壇」在京舉行。此次會議規模盛大，有來自全國（包括香港、澳門）的30多個大中城市的代表出席並發表演講。此次參展並出席專題論壇的還有國內外著名的信息產業公司如聯想電腦、曙光、深圳科健、思科、愛立信等。由於神州數碼有限公司在我國城市信息化建設中能提供先進的技術、設備、網管設計、系統集成、軟體開發、互聯網服務、信息資源應用等開放式交流平台，被大會組委會特邀請為本次盛會的協辦企業。