铸造技术论文篇1

为了进一步办好《铸造技术》杂志，更好地为科研、生产及广大读者服务，促进我国铸造行业的科技交流与技术进步，热诚欢迎广大从事铸造科研、生产和管理的工作者踊跃投稿。现将有关投稿事宜重申如下：

1. 本刊主要刊登铸造材料、铸造工艺、铸造管理、铸造市场与信息方面的试验研究论文和技术报告；具有较大推广应用价值的工艺技术改进、设备改造、检测方法等的经验介绍；内容充实、结合国情的技术评述和讨论等。理论联系实际，普及与提高并重。

2. 来稿务求论点明确，重点突出，论据可靠，数字准确，条理清楚，文字简炼，结论明确，引用资料请给出参考文献。文稿内容有关保密问题，请作者自行负责。试验研究、技术报告及综述类论文限6000字以内，正文前附200字左右的中、英文摘要和2～5个关键词。其它文稿限3000字以内，并附英文文题。

3. 属于各种基金资助或获奖的项目，须注明并提供其相应的基金资助证明或获奖证明复印件。因本刊为国家科技论文统计用刊和中国学术期刊评价数据库用刊，来稿时，请附上论文第一作者的出生年、性别、出生地、民族、职称、学位、职务等个人简况，作者单位要求到二级单位(学院、系、研究室、分厂、车间等)，并有中英文对照。

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铸造技术论文篇2

主办单位：济南铸造锻压机械研究所;中国机械工程学会

出版周期：月刊

出版地址：山东省济南市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1006-9658

国内刊号：37-1269/TG

邮发代号：24-6

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1966

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

核心期刊：

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

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期刊简介

铸造技术论文篇3

一、材料与实验方法

CA精铸可应用于不锈钢、耐热钢、高温合金、铝合金等多种合金，。三维模型可采用IDEAS、UGII、PROE等三维设计软件进行设计，工艺结构和模型转换采用MagicRp进行处理和修复，在AFSMZ320自动成型系统上进行原型制作，采用熔体浸润进行原型表面处理，凝固过程数值模拟采用PROCAST和有限差分软件进行计算。

二、CA精密铸造工艺的关键问题及相关技术讨论

近年来，与CA精铸技术相关的三维CAD设计、反求工程、快速成型、浇注系统CAD、铸造过程数值模拟(CPS)以及特种铸造等单体技术取得了长足的进步，这些成就的取得为集成化的CA精铸技术的形成奠定了基础，促进了CA精铸技术的迅猛发展和应用。为了使各单体技术成功地用于CA精铸，必须消除彼此之间的界面，将这些技术有机地结合起来。从而在产品开发中做到真正意义上的先进设计＋先进材料＋先进制造。

（一）三维模型的生成与电子文档交换

如何得到部件精确的电子数据模型，是CA精铸至关重要的第一步。随着三维CAD软件、逆向工程等技术的发展，这项工作变得简单而且迅捷。在此主要介绍利用IDEAS进行实体建模和数据转换的过程。IDEAS9集成了三维建模与逆向工程建模模块。通过MasterModeler模块可以得到复杂模型），既可以进行全几何约束的参数化设计，又可进行任意几何与工程约束的自由创新设计；曲面设计提供了包括变量扫掠、边界曲面等多种自由曲面的造型功能。逆向工程Freeform可将数字化仪采集的点云信息进行处理，创建出曲线和曲面，进行设计，曲面生成后可直接生成RPM用文件，也可传回主建模模块进行处理。实体文件生成后需转变成STL文件以作为RP设备的输入。转换过程应注意选择成型设备名称，通常选用SLA500，三角片输出精度在0.005~0.01之间。采用MagicRp处理时应注意乘上25.4，得到实际设计尺寸。

（二）凝固过程的数值模拟原理

铸造是一个液态金属充填型腔、并在其中凝固和冷却的过程，其中包含了许多对铸件质量产生影响的复杂现象。实际生产中往往靠经验评价一个工艺是否可行。对一个铸件而言，工艺定型需通过多次试验，反复摸索，最后根据多种试验方案的浇铸结果，选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。

通过在计算机上进行铸造过程的模拟，可以得到各个阶段铸件温度场、流场、应力场的分布，预测缺陷的产生和位置。对多种工艺方案实施对比，选择最优工艺，能大幅提高产品质量，提高产品成品率。

（三）铸造过程数值模拟软件

经过多年的研究和开发，世界上已有一大批商品化的铸造过程数值模拟软件，表明这项技术已经趋于成熟。这些软件大都可以对砂型铸造、金属型铸造、精密铸造和压力铸造等工艺进行温度场、应力场和流场的数值模拟，可预测铸件的缩孔、疏松、裂纹、变形等缺陷和铸件各部位的纤维组织、并且与CAD实体模型有数据转换接口，可将实体文件用于有限元分析。

ProCAST是目前应用比较成功的铸造过程模拟软件。在研制和生产复杂、薄壁铸件和近净型铸件中尤能发挥其作用。是目前唯一能对铸造过程进行传热－流动－应力耦合分析的系统。该软件主要由模块组成：有限元网格剖分，传热分析及前后处理，流动分析，应力分析，热辐射分析，显微组织分析，电磁感应分析，反向求解等。

它能够模拟铸造过程中绝大多数问题和物理现象。在对技术充型过程的分析方面，能提供考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型的影响，能构模拟出消失模铸造、低压铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程，并对注塑、压蜡模和压制粉末材料等的充型过程进行模拟。ProCAST能对热传导、对流和热辐射三类传热问题进行求解，尤其通过“灰体净辐射法”模型，使得它更擅长解决精铸尤其是单晶铸造问题。应力方面采用弹塑性和粘塑性模型，使其具有分析铸件应力、变形的能力。

铸造技术论文篇4

电磁场；电磁搅拌技术；金属铸造

电磁场在金属铸造的得到应用的主要原因是金属是电的良好导体并且它能在金属在磁场和电流的综合作用下金属内部产生了电磁力。在产生电磁力的情况下进行人为干预，利用电磁力对融化金属进行传输和非接触下搅拌及形状控制从而达到金属铸造的预期效果。电磁技术在金属铸造中的应用将会对金属铸造业产生积极的促进作用

1电磁搅拌技术及其应用

（1）电磁场的搅拌技术。电磁搅拌技术的原理是：当金属在熔化炉中呈液体状态时，液体中产生感应电流，人们利用不同形式的磁场发生装置通过对电流和磁场的作用产生的电磁力进行控制。通过电磁力对连铸过程中的钢水的流动性、传热和凝固过程的控制，使钢水的流动性、传热和凝固过程按照人们预想的状态进行，从而使钢的清洁度得到提高，铸造毛坯的等轴晶区偏析得到降低，中心疏松的症状得到较少，以及在铸造过程中容易造成的缺陷均得到了有效的解决，实现了铸造出的毛坯达到了优质、高等级的目地。（2）电磁搅拌技术的应用及使用现况。人们通过电磁对液态金属的水平、竖直向上、竖直向下的不同方向进行搅拌，对不同的电磁搅拌下的铸造毛坯的清洁程度检测试验。试验通过三维有限元磁流体数值模拟对不同方向电磁搅拌后的铸造毛坯进行检测的方法，发现竖直向上的电磁搅拌方式可以减少钢液的深度有利于钢液中杂物的上浮，改善了铸造毛坯的质量。通过试验发现，电磁搅拌对减少等轴晶区偏析，去除有害杂质，净化钢水等方面有着非常显著的优点。但如果电磁搅拌器的安装位置不正确导致搅拌强度过大时就会时这些优点大打折扣。经过多年的生产实践论证，弯月面波动是连铸毛坯缺陷的主要因素，而电磁搅拌器的安装位置不正确是造成弯月面的主要原因。钢液在电磁搅拌的离心力作用下，在液体表面形成漩涡使型壁附近的金属向上凸起、中心位置的金属面出现凹陷，从而弯月面的稳定性遭到破坏，阻碍了剂的流入，降低了效果。而因为中心位置金属面的凹陷使保护渣被卷入钢液中造成铸件毛坯夹杂缺陷。月弯面的不稳定性使结晶面的控制产生了不良的影响，在这方的研究还不透彻，还有待于进一步的研究和证实。

2电磁制动技术及应用

（1）电磁制动技术。电磁制动技术的原理：电磁制动技术的关键要素是洛仑磁力。当液态金属流速方向的垂直方向上产生恒稳磁场时，液态金属流经恒稳磁场与磁感应强度方向重合处，根据欧姆定律，在液态金属中产生感生电流，而感生电流与恒稳磁场的交互作用又在液态金属中产生与流速方向相反的洛仑磁力。人们经过对洛仑磁力的控制从而实现对液态金属的流速控制。（2）电磁搅拌技术的应用。电磁控制技术是稳定在结晶器内金属液体流动的有效手段，尤其在薄板坯连铸的行业受到用户重视。电磁制动技术使金属液体在注流时避免发生铸造毛坯初期因坯壳被钢水重熔等现象的发生，使结晶器窄边的冲刷强度减少，从而使铸造毛坯横裂的凝固缺陷得以减少。

3电磁屏蔽技术及其应用

（1）电磁屏蔽技术。电磁屏蔽技术的原理：钢液在搅拌器的离心力作用下，在液体表面形成漩涡使型壁附近的金属向上凸起、中心位置的金属面出现凹陷，从而弯月面的稳定性遭到破坏，而在搅拌器线圈的上部安装具有吸收搅拌器上部漩涡的强磁材料，可以消弱弯月面附近的磁场强度，保证了弯月面的稳定性。（2）电磁屏蔽技术的应用。电磁屏蔽技术是降低弯月面附近磁场强度的有效手段，它可以大幅度增加搅拌强度，使表面裂纹和皮下夹杂得到减少，提高铸造毛坯质量。

4电磁薄带连铸技术及应用

（1）电磁薄带连铸技术的原理。当铸造方向向外接通直流电源时，在辊子间设置耐火材料并外加恒定的磁场，直流电源磁场之间产生平行于辊子轴的电磁力，封住堰与辊间的钢水。（2）电磁薄带连铸技术的应用。侧封是薄带连铸的关键技术，薄带连铸密封不好的情况下，钢水会进入棍子和挡块之间形成尖锐的突出物。当薄带从间隙拉出时，大的突出物就有可能将带边撕裂；而利用电磁技术实现无接触侧封的方法不仅能封住钢水，而且随着铸造方向向外接通的电流的增加，熔潭的深度也相应的增加。电磁薄带连铸技术与原本单一的电磁侧封相比，电磁薄带连铸技术的效率得到了提高，同时辊子与堰的钢水自由面的稳定性也得到了提高。

5电磁在金属铸造中的作用

电磁在金属铸造中起到了如下的作用：（1）使铸件表面非常光滑，不需要铸造后的产品进行去皮加工同时没有了常规铸模生产所造成的缺陷保证了产品质量；（2）使铸件内部组织均匀，晶粒细小；（3）冷却时不需要使用油，保证了冷却水的重复利用，工人的工作条件得到了改善；（4）铸造成品的速度同比得到了增加，同时也提高生产率；（5）可铸造复杂形状的铸件。

6总结

在铸造过程中从表面开始凝固到完全凝固，液态金属的流动性在其中起着至关重要的作用。电磁技术的核心技术就是用电磁力控制液态金属的凝固过程中的流动性，用来改善铸造毛坯的机构、质量及性能的过程。在常规金属铸造时会存在组织不均匀、偏析、铸造应力和裂纹等缺陷，但在铸造时加入电磁场就会较好的消除铸坯的铸造应力及偏析等缺陷提高了铸坯的质量。电磁场的应用在整个金属铸造的工艺上具有重要的意义。

参考文献：

[1]高建华.电磁场在金属铸造中的应用[J].新疆有色金属,2011(34):118-119.

铸造技术论文篇5

二、理实一体化课程体系及教学内容设计

“机械制造技术基础综合课程”课程体系：以现代制造技术为基础、以典型案例实践与分析为先导、以计算机辅助工艺设计为核心、了解传统工艺方法的特点、培养综合工程能力和创新精神[7]。根据课程体系要求，按照教学内容，将每一知识点的教学按照先到实习车间进行实践教学，获得工程实践的感性认识和动手能力。然后在课堂上进行归纳，总结。同时提出问题和项目任务，学生通过自学、设计、制作获得产品功能；最后，再到课堂对存在的问题进行研讨、获得解决问题的方案和创新报告。根据上述课程体系要求和分析，确定“机械制造技术基础综合课程”的教学内容为：体念传统制造工艺方法，掌握先进制造工艺装备操作，讲授与讨论制造工艺基本知识，进行典型零件工艺分析与制作实践，项目设计与工艺设计研讨，项目实施与制作、运行考核、报告与答辩。主要针对机械类专业原来金工实习和机械制造技术基础两门课合计学时为200，经过整合实际学时为176，其中实践内容所占比例不能与理论教学完全分开，只能根据教学需要，有时可能要进行分析、讨论，有时需要实验、制作。按照课程章节内容同时安排认识实践、讲课、动手操作、工艺分析讲课、项目任务实施与答辩。其中铸造工艺理实结合课程教学内容设计如表1所示。

三、铸造工艺章节案例实施方案

1.教学目标。根据机械类专业对毕业生能力要求，本章节可以贡献给专业论证中毕业生能力指标中的第3、6、7，具有初步铸件结构设计能力、铸造工艺设计能力；掌握砂型铸造的操作技能；了解其他铸造方法特点及应用、铸造合金的特点及应用，能够用3D打印技术实现工艺设计，并实施工艺过程。

2.实施步骤与教学方法。①铸造工艺认识实践。以班为单位到铸造实训室，优先由实习指导教师演示砂型铸造过程，然后学生亲自动手铸造十二生肖工艺品。学生参观实训室，记录相关设备、工模具。由教师组织看录像片，了解其他特种铸造工艺过程。②铸造工艺基础知识讲座。由教师讲授金属及合金的流动性、收缩性、偏析与吸气，铸造性能与力学性能间的关系，讨论铸造合金的选择。认识零件图与铸造工艺图，分析铸造工艺参数与铸造工艺图设计。③砂型铸造工艺实践。由实习指导老师安排学生铸造两通铸件，从零件图分析、铸造工?图设计、到选择模样、芯盒、造型、制芯、合箱、浇注、清理和质量分析[8]。其他造型方法（整模、活块、三箱）的演示性示范讲解。④铸件结构设计原理讲座。由教师讲授砂型铸造的铸件结构设计，包括外形、内腔、壁厚、壁间连接的设计原则、减小铸造应力的设计；其他特种铸造方法的铸件结构设计。⑤铸造工艺综合设计与制作项目。教师下达项目任务书（如图1所示），组织学生分析典型铸件的结构设计与铸造工艺间的关系。结构设计与铸造工艺的多样性，分组设计不同铸件结构和工艺方案。

四、教学效果分析

2016年3―7月，在材控1404-06，工程1401-02班中进行改革试点，学生经过有关铸造工艺知识的学习和操作实践，初步学会采用铸件的结构工艺性设计原理和铸造工艺设计方法完成槽轮铸件的结构工艺性设计，铸造工艺设计；并用FDM3D打印制作模样和芯盒，然后用砂型铸造工艺实现了铸造工艺设计。取得了良好的教学效果。

1.学生结构设计和工艺设计结果。通过结构设计获得如下两个结构的铸件，由于结构设计中，中心轮毂高于轮缘，为了实现大批量机器造型，应采用分模两箱造型，芯盒也采用两半分开式芯盒。

2.FDM3D打印制作的模?雍托竞小Mü?工艺设计，将三维图转换为3D打印文件，控制3D打印机打印获得了模样和芯盒。见图2中所示。

3.砂型铸造的槽轮铸件。用模样和芯盒砂型造型后获得的铸型以及浇注的铸件见图2。学生通过实践―理论学习―实践―设计―再实践，获得了本质上的飞跃。从过去金工实习完了就只知道造型、学了机械制造技术基础课后也不知道如何指导实践，到现在可以理解相关知识，不仅能动手造型、还能利用课程相关理论设计工艺、用3D打印制作模样和芯盒、通过铸造实施分析设计方案的合理性。

铸造技术论文篇6

钛合金是一种具有高性能的新型材料，与钢相比，其质量非常轻盈，与铝相比，钛合金具有高温结构，这样的性能使得钛合金被广泛应用于汽车、航空航天器或舰船的制造之中，甚至在军用领域也占据了一席之地。我国近些年来在工业技术上迅速发展，金属产品在制造上也向着“近净成形”的方向不断发展，优于机械加工与锻造的铸造技术可以使金属产品直接获得“近净成形”的构件。将铸造技术与钛合金联合使用，可以提高钛合金铸件的抗蠕变性能与裂纹扩展能力，还可以节省钛合金生产成本。因此，如何提高钛合金铸件的加工效果便成了目前急需解决的问题。

1 概 述

现阶段，无论是国外还是国内，所使用的钛合金和钛合金铸件都是沿用于钛合金与变形钛的成分。对于变形钛合金和铸造钛合金来说，其分类标准都是相同的。若以“相同组成”作为标准进行分组，可分为“β”型、“α”型、“近β”型、“近α”型以及“α+β”型五个类别的合金；若以“金属强度即应用状况”作为标准进行分组，可分为“中温中强”型合金、“高温高强”型合金、高强合金、低温合金、生物工程合金以及耐腐蚀合金共六种类型的合金。

目前，我国最为常用的合金便是中温中强合金ZTC4与ZTC7，其中ZTC4便是本文所要研究的框架式钛合金铸件的原材料。除此之外，还有ZTA2与Ti-0.2Pb这两种使用率较高的耐腐蚀型钛合金，Ti1100等高温钛合金、Ti153等高强β型钛合金。2014年的一项调查结果显示，在钛合金铸件中有90%以上使用ZTA2与ZTC4作为生产原材料。

2 框架式钛合金铸件

2.1 用途

以沈飞制造的某型飞机为例，其后机身部分是由2个大型铸件与4个框架式结构所构成的骨架，其平尾与垂尾是一体的，将垂尾轴安装在铸件的垂尾孔中，并使机身垂直面和垂尾轴保持一定的角度，在运行垂尾轴时可以使其围绕着垂尾轴线进行转动。在这样的装配方案中，垂尾轴所有的应力均施加在铸件之上，铸件内侧与三个框架相连接，并使用高锁螺栓进行连接。由此可见，铸件是整个方案中最为关键的承力构件，其重要性不言而喻。

2.2 分析

2.2.1 毛料信息

无论是熔模铸造的毛料还是砂型铸造的毛料，其材料牌号均为退火状态的ZTC4型钛合金，零件的尺寸为1.37m×0.7m×0.7m，其净质量分别为0.11t和0.15t。

2.2.2 结构特征与加工难点

第一，零件本身具有相当复杂的结构，工艺性不佳，刚性差，很难具有稳定的结构，在加工过程中极易出现变形问题。第二，加工关系复杂，缺乏协调性，需要多面配合，对于配合精度具有非常高的要求。第三，零件在尺寸精度与装配精度上具有较高的要求，加工中难以保证零件具有足够的尺寸精度与装配精度。第四，作为理论外缘的上表面与下表面在铸造过程中很难达到设计要求，外形极易出现较大的偏差，机加工时很难协调好位置余量。第五，零件尺寸为1.37m×0.7m×0.7m，铸件壁厚度相对较薄，若使用一般方法进行加工将会带来明显的颤动，刀具容易断裂，进而影响到加工位置的精度。第六，铸件的垂尾孔直径在19～22.8cm之间，孔长度为4.5cm，大小误差应控制在（+0.05，-0.01）之间，若使用数控镗孔技术可以达到尺寸要求，使用数控铣加工技术可以通过装夹方式进行摆角加工，但是加工中对镗刀总质量的要求已经超过了数控机床所具有的最大承拉重力――198N。第七，作动孔处的槽口尺寸应为：槽深0.15m、下刀深0.17m，就_敞性而言不甚理想。第八，上腹鳍孔与下腹鳍孔的孔径应为18H8mm和22H8mm。在铸造过程中很难控制好孔洞的位置，因此铸件的腹鳍孔通常不具有底孔，这就使得铸件缺少足够的下刀空间，特别是下腹鳍孔，仅有0.12m×0.16m的下刀窗口，其位置甚至在腹鳍凸台的背面。

2.3 加工与控制

2.3.1 明确加工基准

从前文所提供的信息可以推断出如下结论：铸件缺少直接加工的基准、零件易发生颤动、难以保证空间尺寸、槽口长且下刀空间小、难以协调加工余量、垂尾孔长等，均是影响加工方案实行效果的因素，对此，首先应该明确加工的基准，例如，铸件缺少直接加工基准，数模中对铸件某一面的加工要求是平面，但是当前的铸造技术无法切实地保证其平面的平面度，无法将其作为加工基准，此时可以在铸件的外部适当增加一个工艺凸台作为工艺基准，基于这个工艺凸台，铸件在经过铸造加工之后便可以接受加工余量的调整。这种在设计数模的基础上增加工艺凸台的行为便可以称之为“制造工艺数模”，这样的工艺数模可以作为加工铸造乃至检查的最初始的依据。

2.3.2 协调加工余量

若要协调加工余量，需要进行“铸造厂划线”与“机加厂协调”两个阶段的工作。在第一个阶段，铸造厂需要为铸件协调好加工余量，使用两点投影交叉法在铸件上绘制上机加工的基准线，其坐标体系包括2X、Y和Z共三个方向。由于划线无法保证每一个平面都有正好的机加工余量，无法确保壁厚达到设计要求，无法确保上表面与下表面处在较为均匀的状态，因此需要机加厂进行下一阶段的协调工作。而机加厂主要负责为铸件分配工艺余量，鉴于铸件的结构为典型的壳体，因此可以在每一个加工面进行单面加工。当然，也正是因为铸件均为单面加工且加工面位于壳体的六个方向，因此铸件很难实现加工余量的协调分配，增加设计的强度与流水性，因此需要适当进行整体余量的增加，但不可过度增加，以免增加铸件的整体净质量。

2.3.3 严格控制工艺装备要求

首先，需要考虑工种，如：①数控铣，使用自制铣夹方式；②垂尾孔加工：垂尾孔的长度最长为0.45m，最大直径为0.23m，由于加工工具难以保证其刚性，因此应该选择主轴直径较小的机床进行加工，加工时保持孔位水平，作固定镗夹加工。③对于壳内部的腹鳍孔，应购买最大扭矩为70Nm的专用角度头进行加工；针对腹鳍孔较小的下刀空间，可以使用钻头与铰刀进行加工。

2.3.4 加工过程

框架式钛合金铸件的加工过程如下：①检验材料，查看其是否符合相关参数要求；②按照划线进行零件调整；③铣基准钻小孔并使用测量机进行测量；④分析数据，制定调整方案；⑤基于方案进行基准孔扩大，对铣基平台进行校准；⑥数控粗精铣，检查测量，再次装夹并进行数控粗精铣，如此多次反复；⑦精修外形，清洗，测量，热处理，并采取精镗孔处理；⑧测量并进行套孔钻挡、孔位测量；⑨铣掉工艺凸台，给予清洗、荧光处理，排除裂纹，增加标识。

3 结 论

框架式钛合金铸件加工难度大、要求高，本文对其加工技术、加工要求、加工工艺进行了简单介绍，以供参考。

参考文献：

铸造技术论文篇7

传统的铸造生产是设计-模具-造型-浇注-清理-后处理-机加。3D打印是否可以在铸造的铸型制造、铸造模具或者直接打印产品上做出贡献？

1 3D打印技术概述

3D打印学名为增材制造技术，其工作原理是将计算机设计出的三维模型分解为若干层平面切片，然后把“打印”材料按切片图形逐层叠加，最终“堆积”成完整的物体。关于3D打印技术的发展脉络、各种技术原理及适用范围已经在各书籍、论文中，限于篇幅，本文不再赘述。

1.1 目前主要应用领域

目前，3D打印主要用在3个方面：大众消费（桌面级）、工业级、生物工程级。

①大众消费（桌面级）。用于工业设计、工艺设计、珠宝、玩具、文化创意等领域。

②工业级又有两个方面，一是原型制造，主要用于模具、模型等行业。二是产品制造，包括大型金属结构件和小型金属零部件的直接制造。

③生物工程级。如打印器官、骨骼、牙齿、细胞、软组织等[1]。

1.2 3D打印技术与行业现状

①欧美的3D研究和产业化。

在美国，3D打印技术已初步产业化，其中Stratasys和3D Systems是两家龙头企业，均已经在纳斯达克上市。2013年8月16日，“美国国家增材制造创新中心”剪彩成立。

欧盟也设置了基金会来支持3D打印技术，分别在诺丁汉大学、谢菲尔德大学、埃克斯特大学建立了3D打印中心。

②国内3D行业现状。

国内的3D打印行业分为学院派和市场派。学院派主要以清华大学、西安交通大学、华中科技大学、西北工业大学、北京航空航天大学等高校为主。市场派主要包括南京紫金立德、湖南华曙高科、无锡飞尔康、杭州先临、中航激光、武汉滨湖等[1]。

③中国3D打印技术产业联盟。

2012年10月15日，由亚洲制造业协会、北京航空航天大学、华中科技大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业共同发起的中国3D打印技术产业联盟在北京宣告成立，自称是全球首家3D打印产业联盟。

④世界3D打印技术产业联盟。

2013年5月29日，由中国3D打印技术产业联盟以及英国3D增材制造联盟、美国的Exone 公司、德国EOS公司、美国的3D Stratsys公司、比利时Materialise公司、英国Choc Edge Ltd公司、美国drexel大学、新加坡南洋理工大学机械与宇航学院等科研单位和企业共同发起成立世界3D打印技术产业联盟。2014年6月19-22日将在青岛召开第二届世界3D打印技术产业大会暨2014年世界3D打印技术博览会。

1.3 3D技术应用前景

通过中国知网、维普等查询到关于3D的论文汗牛充栋，让人热血沸腾。但基本都是关于3D技术的普及知识以及在医学、模具、建筑等应用案例。资本市场也热闹非凡，但有头脑的风投非常谨慎[2]。一般认为：

①3D打印不可能，至少不可能完全，取代传统制造业。

3D打印究竟能够做什么？美国的、欧洲的3D企业，也说不出来。否则，他们就不会在世界3D产业大会上和中央电视台的专题节目中炫耀：利用3D打印技术打印一把吉他，打印一支电子琴，打印一个台灯，或者打印一把手枪……

传统制造业经过数千年的积累和发展，已经非常完善和成熟，无论是工艺特点，还是成本因素、材料因素，3D打印技术都是无法比拟的。3D打印技术的真正奥秘所在，不是什么都能做，而应该是传统制造业不能做或很难做的领域，利用3D打印技术可以轻松实现[1]。

②个人消费。

由于成本问题以及操作者的技术水平――因为3D应用并不是零门槛，要以现有技术，一家用户需要准备多种原材料和成本的水平推广，肯定有难度，很难形成市场规模。关键是如何培育应用市场，用户是需要去培育的。所以，短期内家用3D打印行业也难形成气候。

2 3D打印技术在铸造中应用现状综述

3D打印在铸造中已经有一些应用，主要是用在快速制造砂型和直接打印金属产品两方面。在缺陷修补（挽救）方面也有一定的应用。

2.1 利用3D技术原理快速制造无模精密砂型

中国铸造协会网站称，2014年5月将在北京召开第十二届中国国际博览会，其中的“3D打印与数字化无模铸造精密成型技术”中提到“北京瑞泓翔宏大科技集团、北京北方恒利科技发展有限公司等将展示3D砂型/砂芯打印机和各类激光粉末烧结快速成型3D打印机”[3]。

文献[4]综述了目前利用3D打印技术原理快速制造无模砂型的几种技术。

①激光烧结SLS。

用覆膜砂，逐层铺粉，用激光对粉末加以固化。

②中国的无模铸型制造技术PCM。

三维打印头喷射粘结剂，按照界面轮廓信息利用双喷头同时将粘结剂和催化剂喷射而出，通过两者的交联，制造的砂型涂上涂料即可浇注。

③美国的基于三维打印的直接壳型铸造DSPC。

选用陶瓷颗粒、硅酸盐水溶液打印壳型。浇注前需进行焙烧。

④Zcorp公司。

三维打印制造有色合金的砂型。型壳厚度可达到12mm。

⑤ExOne公司的3DP技术ProMetalRCT。

选用树脂砂作为成形材料。打印速度可达到59400-108000cm3/h。

⑥Generis公司的GS工艺。

将树脂通过多通道喷头均匀向砂床喷射，根据砂型轮廓喷射催化剂形成砂型。

2.2 激光立体成形技术

激光立体成形技术通过激光融化金属粉末，几乎直接可以“打印”任何形状的产品。其最大的特点是，使用的材料为金属，“打印”的产品具有极高的力学性能，能满足多种用途。

西北工业大学凝固技术国家重点实验室由长江学者黄卫东领衔。3D打印技术在航空领域应用的典型是为国产大飞机C919制造中央翼缘条。该中央翼缘的条长达3米，属于大型钛合金结构件。西北工业大学应用激光立体成形技术解决了C919飞机钛合金结构件的制造。

西工大3D打印技术对零部件的修复也独树一帜。航空航天零件结构复杂、成本高昂，一旦出现瑕疵或缺损，只能整体更换，可能造成数十万、上百万元损失。而通过3D打印技术，可以用同一材料将缺损部位修补成完整形状，修复后的性能不受影响，大大节约了时间和金钱[5]。

3 3D打印技术在铸造中应用发展展望

3D打印技术对于我国铸造行业整体而言，黄卫东教授认为“是机遇多于挑战”。他说，在激光组合制造领域，可以增强对市场需求的适应能力；在快速制造模型与砂型方面，3D打印可以加速新产品研发速度，降低工艺研究成本与风险，满足单件与小批量市场需求；在高性能修复方面，可减少高端铸件废品率，满足产品进度要求与直接制造相比较，3D打印技术在“更复杂的结构、更高的性能、更快的反应速度”方面具有极大的优势。但是当前的情况是，黄卫东认为“这些挑战对目前的铸造界来讲，还是微不足道的”。其中一个重要原因在于3D打印的原材料成本很高：现阶段铝合金大概是每公斤就要两万多元。“但是，这项新技术当中成本下降的空间是很大的，我们要对3D打印技术未来发展对铸造界带来的挑战保持清醒的认识”[5]。

3.1 日本计划开发下一代高性能铸模3D打印机

日本计划由产经省出资30亿日元，由日本产业技术综合研究所牵头，联合早稻田大学、群荣化学工业、木村铸造所、CMET、KOIWAI、日产汽车、小松制作所等发挥产学研优势，共同参与、分工协作，在5年内生产出较现行铸模制造装置成本下降80%，制造速度提高10倍的高性能铸模3D打印机。

目前，利用3D打印机制造工业大型铸模存在速度和精度等方面缺陷。日本设计中的下一代铸模3D打印机将采用反复、高速喷射特制胶水以固着细砂技术原理，以在短时间内形成复杂形状的铸模。

3.2 国家863计划关于3D打印的重点支持方向

《国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》中“面向复杂零部件模具制造的大型激光烧结成型装备研制及应用”的表述为，“针对复杂零部件模具快速制造的需求，研制适合制造蜡模、蜡型、砂型制造，以及尼龙等塑料零件制造的大型激光烧结成型装备，台面2米×2米，制件精度控制在±0.1%以内，堆积效率达1000cm3/h以上。制订相关技术标准，并在汽车、模具等行业产品研制中得到应用”。

4 结束语

3D打印技术在铸造上的应用，集中在砂型、模具、铸件制造及挽救。从中国和日本的发展指南来看，两个国家不约而同地选择了发展大型铸型3D打印技术。但中日的技术路线有所差别：日本的技术路线是采用分层喷射砂和粘结剂，中国863计划申报指南是采用激光打印铸型。二者的共同努力方向都是大型化，提高精度。

以3D打印为代表的第三次工业革命，以数字化、人工智能化制造与新型材料的应用为标志，必将为人类生活带来革新性的变化，而这也是发展中国家尽快赶上发达国家的良好机会。

参考文献：

[1]罗军.应积极推动3D打印技术产业发展[J].中国党政干部论坛.2013，10：19-22.

[2]唐一凡.3D打印在中国的发展现状、行业泡沫浮现投资观望（2014-2-20）.

[3]中国铸造协会展览部.智能化、数字化铸造装备尽在第十二届中国国际铸造博览会. http：//.cn/WebUI/IndustryNewsPre/IndustryNewDetial.aspx？typeId=16334（2014-2-20）.

[4]唐监怀.无模精密砂型快速铸造技术运用研究[J].铸造技术，2013，34（12）：1796-1798.

[5]王凡华.黄卫东教授剖析“3D打印”给铸造业带来的机遇与挑战.http：///info/1002/24420.htm（2014-2-20）.

基金项目：

四川工程职业技术学院课题“三维泡沫实型浇注验证铸造工艺的应用研究”（YJ2013KY-01）。

铸造技术论文篇8

引言

最近几年，我国的铸造业取得了一定的发展，但不可忽视的是，我国铸造业的整体经济效益不佳，无论是人均产量、人均产值，还是铸件质量、能源消耗，都与发达国家有一定的差距。因此，我们要了解其存在的问题，坚持绿色铸造技术发展战略，进而推动铸造业的健康发展。

1、绿色铸造概念

铸造业是汽车、石化、钢铁、电力、造船、纺织、装备制造等支柱产业的基础，是装备制造业的重要组成部分，是一个关系国计民生的重要行业。而不可回避的是，在为人们奠定了现代工业基础的同时，也给人们带来了可怕的高污染与高能耗。

所谓“绿色铸造”，就是以循环经济3R即减量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循环（Recycle）为行业准则，使铸造产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个周期中，实现对环境的负面影响最小，资源效率最高。

铸造技术的发展必然要为社会进步和经济发展的大局所左右，“绿色铸造”的概念体现了高速发展着的文明进程的人性化特征和经济可持续发展的总体要求。“绿色铸造”是社会可持续发展战略在制造业中的一个体现，是一种可持续发展的企业组织、管理和运行的新模式。和传统铸造生产模式相比，“绿色铸造”模式对企业信息化运作水平提出了相当高的要求，必须在新的铸造技术支撑下，从市场竞争中走出并实现绿色铸造，“绿色铸造”模式下铸件生产面临的关键是即时采用先进适用的铸造新技术，实现铸件“绿色生命周期”的全过程。

2、铸造业的发展现状

近年来，随着经济的发展，铸造行业逐渐成为我国工业重要组成部分，并且渗透到国民建设的各个行业和部门。虽然我国是铸造大国，但是距离铸造强国还有很长的路要走，与发达国家的铸造业相比，我们还比较落后，在一定程度上影响和制约着我国经济的发展。

2.1、没有形成产业集群，集群优势不明显

我国多数地区尚未形成铸造产业集群，只停留在铸造企业聚集、“扎堆”的低水平状态，尚不具备产业集群的集聚效应。我国铸造厂点多，大多数企业规模都较小，甚至部分企业还停留在小作坊式的生产方式；集聚区内企业间信用机制不健全，缺少正面交流与合作，缺少产品品牌和知识产权意识；市场监管不到位及市场制度不健全；同行业之间产与销连接不紧，产业链不完整，缺少对周围资源的有效整合；企业之间互补性不强，没有形成产业集聚优势；集聚区内各企业从业人员素质差，这都造成了铸造业难以形成产业集群、集群优势不明显的现象。

2.2、环保问题

铸造行业生产具有工序繁多、过程复杂的特点，其产生的尘、渣、废气、废水、噪声等能够对环境造成极大的污染。而我国的铸造企业一般规模较小、较分散且分布于大多数城市区域，生产产生的废物对自然生态环境构成了严重的威胁。主要表现在如下几个方面：第一，大多数铸造企业环境保护意识淡薄，相关法制不健全，执法不严；第二，能耗和原材料消耗高；第三，我国铸造行业的能耗占机械工业总耗能的25%~30%，能源平均利用率为17%，能耗约为铸造发达国家的2倍；第四，环境污染严重、作业环境恶劣；第五，行业结构不均衡，配套设备落后。

2.3、缺乏自主创新能力

与工业发达的国家相比，在科技总体水平方面，我国的铸造业与其存在着很大的差距，主要表现在：一些关键技术不能自给，自主创新能力比较弱差，缺乏相应的核心竞争力。在科学研究方面，我国铸造业的实力还不太强，缺乏相应的激励机制，并且缺乏从事铸造技术工作的优秀人才。同时，在铸造科研投入力度方面严重不足，以及凸显的铸造业的体制、机制方面的各种弊端，这些因素在一定程度上为我国铸造业走自主创新道路设置了障碍。

3、关于铸造技术的发展

3.1、数字化3D无模具造型和制芯技术

数字化3D无模具砂型造型和制芯技术是本世纪初发展起来的新型应用技术，它在2002年完成了产品进入市场。它也称为快速打印成型技术，是利用喷墨打印机原理，CAX技术、自动控制技术、新材料技术基础上，直接借助数据模型，无需模具完成直接造型，快速制造铸造用砂型和砂芯的一门多学科综合技术。

3D数字化快速打印成型技术一改传统加工“去除”成型加工工艺，而采用“堆积”成型加工工艺，在铸造领域具有划时代的意义。目前主要应用在航空航天，海军、汽车，泵类，液压件，阀类铸件等制造行业。值得注意的是该设备在进入市场前8年共生产了40台，但2011年一年就销售了15台，而且是适合生产型大规格的产品。为复杂型腔铸件的开发和小批量生产找到了一条快速、经济的捷径。在许多情况下，这是唯一能生产高度复杂砂芯和砂型的装备。数字化砂型、砂芯快速成型中心旨在完成高难度，复杂砂芯的制造；进行铝、镁、高温合金铸造工艺的研究和开发；开展组芯铸造工艺的研究；用于新产品开发，试样件生产和小批量生产。

3.2、组芯工艺正从铸铝走向蠕铁

组芯工艺（Cosworth），即用组芯技术生产铸件，组芯由单个砂芯组合而成。组芯在80年代起源英国，主要生产跑车的V6发动机，之后被欧美各大汽车公司应用，目前是生产铝发动机缸体的主要工艺之一。组芯技术与湿型砂工艺相比的优势在于尺寸精度高、大量减少了砂的循环、采用气体硬化单一芯砂系统（添加有机树脂的芯砂可有效地再生回收，回收率达95％以上）。因此，铸铁发动机也出现了向组芯工艺发展的趋势。

4、如何做好铸造行业绿色铸造技术发展战略

4.1、加快实施行业准入，利用市场促使机制进行行业结构调整优化

通过实施行业准入，加强政策引导，加快淘汰落后产能步伐，解决行业、量大、、臃肿、的问题；通过积极开展、百千万、工程，解决产业集中度低的问题；通过全力推进产业集群建设，解决产业布局优化的问题。

4.2、坚持传统的铸造产业与推进两化融合、现代制造服务业相融合的发展思路，运用先进实用技术改造提升传统产业

我国铸造业作为传统产业，近些年发展很快，但大而不强、企业平均规模小、技术工艺落后等还是基本现状。铸造企业不断运用新的管理概念、经营理念、信息化技术，尤其是采用智能高新技术来改造和提升传统铸造产业。中铸协将在近两年抓示范工程基础上搭建更大的平台，引导创新要素和资源向优势企业集聚，以充分发挥铸造行业企业研发中心优势福射作用，坚持、开发市场、抢占高端，实施差异化竞争，拥有议价主导权、的发展导向。引导企业加强管理创新、产品创新、品牌创新、产业组织创新、商业模式创新。

4.3、以应用促创新，以创新促发展，加快科技成果转化

要落实创新驱动战略，加快推进企业自主创新能力建设，加快建立以企业为主体、科技为支撑、市场为导向、产学研用相结合的铸造产业创新战略联盟体系，促进科技和经济紧密结合，加快科技成果转化应用，以应用促创新，以创新促发展。

4.4、积极化解产能过剩矛盾

“产能过剩”是目前影响我国工业经济发展潜在的危机。我国现在约有三万家铸造企业，铸造行业产能过剩则更多表现为落后的、低水平的无序竞争、盲目扩张和重复建设，造成大量资源浪费。要按照工信部关于尊重规律、分业实施、多管齐下、标本兼治的总要求，结合实施行业准入，找准产能过剩的症结和化解途径。通过跟踪内需，消化一批产能、通过跨国经营，转移一批产能、通过优化产业组织，整合一批产能、通过严格环保，淘汰一批落后产能，加快推进产能过剩企业兼并重组。

4.5、加大能源与环保法的执法力度，实行严格的监控，加大惩治力度

由于我国铸造行业多为中小企业，劳动条件恶劣，环保意识薄弱，多以牺牲现有的资源和环境条件来获取短期的利益，对环境造成严重的威胁。因此，在能耗、水耗、环境、安全、资源综合利用以及质量、技术、规模等方面，政府或行业协会应加大政策法规的限制力度，制定严格的标准，在一定程度上提高行业的准入门槛，将那些技术落后、污染严重的、规模较小的企业进行重组或淘汰。

结语

总而言之，我们要改变铸造业给我们带来的污染、耗能、粉尘、噪声等的不好的印象，使其朝绿色行业发展，掌握铸造行业绿色铸造技术发展战略的相关措施，稳定我国鋳造大国地位，使我国逐渐变为铸造强国。

铸造技术论文篇9

精密铸造是用可溶（熔）性一次模型使铸件成型的方法。精密铸造的最大优点是表面光洁，尺寸精确，而缺点是工艺过程复杂，生产周期长，影响铸件质量的因素多，生产中对材料和工艺要求很严[1]。在生产过程中，模具设计和制造占很长的周期。一个复杂薄壁件模具的设计和制造可能需一年或更长的时间。随着世界工业的进步和人们生活水平的提高，产品的研发周期越来越短，设计要求响应时间短。特别是结构设计需做些修改时，前期的模具制造费用和制造工期都白白地浪费了。因而模具设计和制造成为新产品开发的瓶颈。计算机辅助工程的发展，使得传统产业与新技术的融合成为可能。三维CAD可以把设计从画图板中解放出来，大大简化了设计者的设计过程，减少出错的几率。并且随着快速成型（RP）技术，特别是激光选区烧结工艺（SLS）的发展[2，3，4]，三维模型可以通过RP设备，快速转变成精密铸造所需的原型，打破了模具设计的瓶颈。另外在传统铸造中，开发一个新的铸件，工艺定型需通过多次试验，反复摸索，最后根据多种试验方案的浇铸结果，选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。采用凝固过程数值模拟，可以指导浇注工艺参数优化，预测缺陷数量及位置，有效地提高铸件成品率。CA精密铸造技术就是将计算机辅助工程应用到精密铸造过程中，并结合其他先进的铸造技术，以高质量、低成本、短周期来完成复杂产品的研发和试制。目前，利用CA精铸技术，已完成多种航天、航空、兵器等关键部件的试制，取得满意的效果。

2材料与实验方法

CA精铸可应用于不锈钢、耐热钢、高温合金、铝合金等多种合金，CA精铸工艺流程见图1。三维模型可采用IDEAS、UGII、PROE等三维设计软件进行设计，工艺结构和模型转换采用MagicRp进行处理和修复，在AFSMZ320自动成型系统上进行原型制作，采用熔体浸润进行原型表面处理，凝固过程数值模拟采用PROCAST和有限差分软件进行计算。

3CA精密铸造工艺的关键问题及相关技术讨论

近年来，与CA精铸技术相关的三维CAD设计、反求工程、快速成型、浇注系统CAD、铸造过程数值模拟(CPS)以及特种铸造等单体技术取得了长足的进步，这些成就的取得为集成化的CA精铸技术的形成奠定了基础，促进了CA精铸技术的迅猛发展和应用。为了使各单体技术成功地用于CA精铸，必须消除彼此之间的界面，将这些技术有机地结合起来。从而在产品开发中做到真正意义上的先进设计＋先进材料＋先进制造。

3.1三维模型的生成与电子文档交换

如何得到部件精确的电子数据模型，是CA精铸至关重要的第一步。随着三维CAD软件、逆向工程等技术的发展，这项工作变得简单而且迅捷。在此主要介绍利用IDEAS进行实体建模和数据转换的过程。IDEAS9集成了三维建模与逆向工程建模模块。通过MasterModeler模块可以得到复杂模型（见图2），既可以进行全几何约束的参数化设计，又可进行任意几何与工程约束的自由创新设计；曲面设计提供了包括变量扫掠、边界曲面等多种自由曲面的造型功能。逆向工程Freeform可将数字化仪采集的点云信息进行处理，创建出曲线和曲面，进行设计，曲面生成后可直接生成RPM用文件，也可传回主建模模块进行处理（见图4）。实体文件生成后需转变成STL文件（见图3）以作为RP设备的输入。转换过程应注意选择成型设备名称，通常选用SLA500，三角片输出精度在0.005~0.01之间。采用MagicRp处理时应注意乘上25.4，得到实际设计尺寸。

3.2凝固过程的数值模拟

3.2.1凝固过程的数值模拟原理

铸造是一个液态金属充填型腔、并在其中凝固和冷却的过程，其中包含了许多对铸件质量产生影响的复杂现象。实际生产中往往靠经验评价一个工艺是否可行。对一个铸件而言，工艺定型需通过多次试验，反复摸索，最后根据多种试验方案的浇铸结果，选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。

铸造过程虽然很复杂，偶然因素很多，但仍遵循基本科学理论，如流体力学、传热学、金属凝固、固体力学等。这样，铸造过程可以抽象成求解液态金属流动、凝固及温度变化的问题，就是要在给定的初始条件和边界条件下，求解付立叶热传导方程、弹塑性方程。计算机技术的发展，使得求解物理过程的数值解成为可能。应用计算机数值模拟，可对极其复杂的铸造过程进行定量的描述。

通过数学物理方法抽象，铸造过程可表征成几类方程的耦合：

1热能守恒方程： 2连续性方程： 3动量方程： 常用的数值模拟方法主要是有限差分法、有限元法。有限元差分法数学模型简单，推导简单易于理解，占用内存较少。但计算精度一般，当铸件具有复杂边界形状时，误差较大，应力分析时需将差分网格转换成有限元网格进行计算。有限元法技术根据变分原理对单元进行计算，然后进行单元总体合成，模拟精度高，可解决形状复杂的铸件问题。无论采用什么数值方法，铸造过程的数值模拟软件应包括三个部分：前处理、中间计算和后处理。前处理主要为中间计算提供铸件、型壳的几何信息；铸件和型壳的各种物理参数和铸造工艺信息。中间计算主要根据铸造过程设计的物理场，为数值计算提供计算模型，并根据铸件质量或缺陷与物理场的关系预测铸件质量。后处理是指把计算所得结果直观地以图形方式表达出来。图5是铸造过程的数值模拟系统组成。

转贴于 铸造过程流场、温度场计算的主要目的时就是对铸件中可能产生的缩孔缩松进行预测，优化工艺设计，控制铸件内部质量。

通过在计算机上进行铸造过程的模拟，可以得到各个阶段铸件温度场、流场、应力场的分布，预测缺陷的产生和位置。对多种工艺方案实施对比，选择最优工艺，能大幅提高产品质量，提高产品成品率。

3.2.2铸造过程数值模拟软件[5]

经过多年的研究和开发，世界上已有一大批商品化的铸造过程数值模拟软件，表明这项技术已经趋于成熟。这些软件大都可以对砂型铸造、金属型铸造、精密铸造和压力铸造等工艺进行温度场、应力场和流场的数值模拟，可预测铸件的缩孔、疏松、裂纹、变形等缺陷和铸件各部位的纤维组织、并且与CAD实体模型有数据转换接口，可将实体文件用于有限元分析。

ProCAST是目前应用比较成功的铸造过程模拟软件。在研制和生产复杂、薄壁铸件和近净型铸件中尤能发挥其作用。是目前唯一能对铸造过程进行传热－流动－应力耦合分析的系统。该软件主要由八大模块组成：有限元网格剖分，传热分析及前后处理，流动分析，应力分析，热辐射分析，显微组织分析，电磁感应分析，反向求解等。

它能够模拟铸造过程中绝大多数问题和物理现象。在对技术充型过程的分析方面，能提供考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型的影响，能构模拟出消失模铸造、低压铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程，并对注塑、压蜡模和压制粉末材料等的充型过程进行模拟。ProCAST能对热传导、对流和热辐射三类传热问题进行求解，尤其通过“灰体净辐射法”模型，使得它更擅长解决精铸尤其是单晶铸造问题。应力方面采用弹塑性和粘塑性模型，使其具有分析铸件应力、变形的能力。

对铸件进行分析时，简单的模型网格可以直接在ProCAST生成。复杂模型可以由IDEAS等软件生成，划分网格后输出*.unv通用交换文件，该文件应带有节点和单元信息。Meshcast模块读入网格文件后输出四面体单元用于前处理。PreCast对模型进行材料、界面传热、边界条件、浇注速度等参量进行定义，最后由ProCAST模块完成计算。

应用IDEAS与ProCAST，我们对某发动机部件进行了凝固过程模拟。该部件由于有一个方向尺寸较薄，浇注过程中极易发生裂纹与变形，通过模拟，对浇注系统结构进行了优化，减少应力集中，防止变形和开裂，取得明显的效果。

结论：

铸造技术论文篇10

压铸理论的研究途径不外乎传统的试错法等试验研究法和计算机模拟仿真法。相比之下，计算机模拟不但可以帮助人们掌握铸造缺陷的形成机理，优化铸造工艺参数，确保铸件的质量，而且能缩短试制周期，降低生产成本。近年来，计算机模拟有了长足发展，其在压铸技术方面的应用越来越受到人们的关注，在模拟软件的开发及其应用方面也有较多的研究。

1 模拟软件

铸造模拟软件作为一个系统分析软件，在铸造成型技术方面有广阔的应用前景。开发此类软件的国家主要有美国、德国、法国、日本等工业国家，近10年来，我国在这方面的研究也取得了一定成果。

美国流体科学公司研发的FLOW3D是一款三维流体动力学和传热学分析软件，主要分析充型过程中金属流体的速度场、压力场、温度场、自由表面变化以及铸型的温度场；精确描述凝固过程、计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的适应，给出用宏观变量温度梯度、凝固速度和凝固时间表达的微观缩松准则函数，预测可能发生缩松、缩孔缺陷的主要位置。该软件能分析多种金属的多种铸造过程，已有用于镁合金压铸生产的例子。法国ESI公司开发的ProCAST铸造过程模拟软件，除了能进行流场、温度场的模拟外，还能进行热应力模拟、微观结构模拟，通过设置不同的参数，可以模拟多种铸造工艺，包括砂型铸造、金属型铸造、精密铸造、低压铸造、压力铸造等。德国MAGMA公司研究开发的MAGMASOFT软件能分析压铸过程的传热和流体的物理行为，凝固过程中的应力及应变，微观组织的形成，可以准确地预测铸件缺陷。该软件可以模拟多种金属的常见铸造工艺过程，并能模拟压铸过程的应力应变。此外还有法国的SIMULOR、芬兰的CASTCAE、西班牙的FORCAST、瑞典NOVACAST、日本的CASTEM和JSCAST、韩国的AnyCAST等软件。从功能上看，这些软件可以对压铸等多种工艺进行温度场、流场、应力场的数值模拟，也可以预测铸件的缩孔、缩松、裂纹等缺陷以及铸件各部位的组织。

在国内，北京中铸创业科技有限公司的HZCAE/InteCAST软件，以充型过程、凝固过程数值模拟技术为核心，对铸件进行铸造工艺分析，主要分析冷却凝固过程、流动充型过程、充型换热耦合过程；能预测夹渣、卷气、冷隔、浇不足、缩孔、缩松等缺陷。可用来分析铸钢、球铁、灰铁、铸铝、铸铜、铸镁等各种铸造合金的金属型、精铸、低压铸造、压铸等。北京北方恒力科技发展有限公司开发的CASTsoft/CAE软件集三维造型文件接口、有限差分网络自动剖分、铸造过程仿真、铸造缺陷预测、热应力计算、工艺优化及结果显示为一体，对铸件形成过程中的流场、温度场、热应力场进行模拟，预测铸造缺陷。该软件用于铸钢、铸铁和有色金属的差压铸造、低压铸造、金属型铸造和精密铸造等。华中科技大学研究开发的“华铸CAE”铸造工艺分析软件，以铸件充型、凝固过程数值模拟技术为核心，对铸件的成型过程进行工艺分析和质量预测，适用多种铸造合金和铸造方法。国内软件在镁合金压力铸造方面应用较少，这与国内镁合金及镁合金压铸技术起步晚有一定关系。

2 模拟数学物理模型

常用的数值模拟算法有有限差分法（FDM）、直接差分法（DFDM）、控制体积法（VEM）、有限元法（FEM）和边界元法（BEM）等，目前涌现出了无单元法（EFM）、并行计算技术等。这些算法中，以有限差分法和有限元法应用较多。

铸造充型模拟过程中，将金属液看作不可压缩的流体，其流动服从质量和动量守恒，其数学形式是连续性方程和Navierstocks方程，压铸件充型过程中金属液的流动通常是紊流流动，常用涡粘性模式中的kε双方程模型来描述充型过程的紊流现象。凝固过程包括热量传递、动量传输、质量传输和相变等一系列过程的耦合，由于压铸生产的时间短，一般只计算温度场。在温度场计算中对结晶潜热有不同的处理方法，常用的有温度回升法、等效比热和热焓法，Procast软件采用的是热焓法。

3 数值模拟研究方向

目前，对压铸过程的数值模拟研究主要有：模具与压铸件的温度场、型腔充型过程的流场、模具与压铸件应力场，凝固过程微观组织等，这些模拟对优化工艺参数，合理设计浇注和排溢系统，预测铸件缺陷，提高压铸件力学性能有一定的指导意义。但未形成有普遍指导意义的规律或准则；另外，针对特种合金的新压铸技术模拟研究的报告较少，可以开展这方面的工作以促进镁合金新压铸技术的发展。

结束语

计算机模拟为直观了解压铸过程的规律和理论提供了便利，随着计算机和信息技术的发展，产品设计、性能分析、制造和生产管理等的关系越来越密切，这对软件的集成化要求越发显得重要。因此，软件开发既可以走大集成化的路子，也可以走小集成化多接口的路子；模拟镁合金压铸成型并得到有普遍意义的结论对镁合金压铸成型的研究有重要价值。

铸造技术论文篇11

精密铸造是用可溶（熔）性一次模型使铸件成型的 方法 。精密铸造的最大优点是表面光洁，尺寸精确，而缺点是工艺过程复杂，生产周期长， 影响 铸件质量的因素多，生产中对材料和工艺要求很严[1]。在生产过程中，模具设计和制造占很长的周期。一个复杂薄壁件模具的设计和制造可能需一年或更长的时间。随着世界 工业 的进步和人们生活水平的提高，产品的研发周期越来越短，设计要求响应时间短。特别是结构设计需做些修改时，前期的模具制造费用和制造工期都白白地浪费了。因而模具设计和制造成为新产品开发的瓶颈。计算机辅助工程的 发展 ，使得传统产业与新技术的融合成为可能。三维cad可以把设计从画图板中解放出来，大大简化了设计者的设计过程，减少出错的几率。并且随着快速成型（rp）技术，特别是激光选区烧结工艺（sls）的发展[2,3,4]，三维模型可以通过rp设备，快速转变成精密铸造所需的原型，打破了模具设计的瓶颈。另外在传统铸造中，开发一个新的铸件，工艺定型需通过多次试验，反复摸索，最后根据多种试验方案的浇铸结果，选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。采用凝固过程数值模拟，可以指导浇注工艺参数优化，预测缺陷数量及位置，有效地提高铸件成品率。ca精密铸造技术就是将计算机辅助工程应用到精密铸造过程中，并结合其他先进的铸造技术，以高质量、低成本、短周期来完成复杂产品的研发和试制。 目前 ，利用ca精铸技术，已完成多种航天、航空、兵器等关键部件的试制，取得满意的效果。

2材料与实验方法

ca精铸可应用于不锈钢、耐热钢、高温合金、铝合金等多种合金，ca精铸工艺流程见图1。三维模型可采用ideas、ugii、proe等三维设计软件进行设计，工艺结构和模型转换采用magicrp进行处理和修复，在afsmz320自动成型系统上进行原型制作，采用熔体浸润进行原型表面处理，凝固过程数值模拟采用procast和有限差分软件进行计算。

3ca精密铸造工艺的关键 问题 及相关技术讨论

近年来，与ca精铸技术相关的三维cad设计、反求工程、快速成型、浇注系统cad、铸造过程数值模拟(cps)以及特种铸造等单体技术取得了长足的进步，这些成就的取得为集成化的ca精铸技术的形成奠定了基础，促进了ca精铸技术的迅猛发展和应用。为了使各单体技术成功地用于ca精铸，必须消除彼此之间的界面，将这些技术有机地结合起来。从而在产品开发中做到真正意义上的先进设计＋先进材料＋先进制造。

3.1三维模型的生成与 电子 文档交换

如何得到部件精确的电子数据模型，是ca精铸至关重要的第一步。随着三维cad软件、逆向工程等技术的发展，这项工作变得简单而且迅捷。在此主要介绍利用ideas进行实体建模和数据转换的过程。ideas9集成了三维建模与逆向工程建模模块。通过mastermodeler模块可以得到复杂模型（见图2），既可以进行全几何约束的参数化设计，又可进行任意几何与工程约束的自由创新设计；曲面设计提供了包括变量扫掠、边界曲面等多种自由曲面的造型功能。逆向工程freeform可将数字化仪采集的点云信息进行处理，创建出曲线和曲面，进行设计，曲面生成后可直接生成rpm用文件，也可传回主建模模块进行处理（见图4）。实体文件生成后需转变成stl文件（见图3）以作为rp设备的输入。转换过程应注意选择成型设备名称，通常选用sla500，三角片输出精度在0.005~0.01之间。采用magicrp处理时应注意乘上25.4，得到实际设计尺寸。

3.2凝固过程的数值模拟

3.2.1凝固过程的数值模拟原理

铸造是一个液态金属充填型腔、并在其中凝固和冷却的过程，其中包含了许多对铸件质量产生 影响 的复杂现象。实际生产中往往靠经验评价一个工艺是否可行。对一个铸件而言，工艺定型需通过多次试验，反复摸索，最后根据多种试验方案的浇铸结果，选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。

铸造过程虽然很复杂，偶然因素很多，但仍遵循基本 科学 理论 ，如流体力学、传热学、金属凝固、固体力学等。这样，铸造过程可以抽象成求解液态金属流动、凝固及温度变化的 问题 ，就是要在给定的初始条件和边界条件下，求解付立叶热传导方程、弹塑性方程。 计算 机技术的 发展 ，使得求解物理过程的数值解成为可能。 应用 计算机数值模拟，可对极其复杂的铸造过程进行定量的描述。

通过数学物理 方法 抽象，铸造过程可表征成几类方程的耦合：

1热能守恒方程： 2连续性方程： 3动量方程： 常用的数值模拟方法主要是有限差分法、有限元法。有限元差分法数学模型简单，推导简单易于理解，占用内存较少。但计算精度一般，当铸件具有复杂边界形状时，误差较大，应力 分析 时需将差分网格转换成有限元网格进行计算。有限元法技术根据变分原理对单元进行计算，然后进行单元总体合成，模拟精度高，可解决形状复杂的铸件问题。无论采用什么数值方法，铸造过程的数值模拟软件应包括三个部分：前处理、中间计算和后处理。前处理主要为中间计算提供铸件、型壳的几何信息；铸件和型壳的各种物理参数和铸造工艺信息。中间计算主要根据铸造过程设计的物理场，为数值计算提供计算模型，并根据铸件质量或缺陷与物理场的关系预测铸件质量。后处理是指把计算所得结果直观地以图形方式表达出来。图5是铸造过程的数值模拟系统组成。

铸造过程流场、温度场 计算 的主要目的时就是对铸件中可能产生的缩孔缩松进行预测，优化工艺设计，控制铸件内部质量。

通过在计算机上进行铸造过程的模拟，可以得到各个阶段铸件温度场、流场、应力场的分布，预测缺陷的产生和位置。对多种工艺方案实施对比，选择最优工艺，能大幅提高产品质量，提高产品成品率。

3.2.2铸造过程数值模拟软件[5]

经过多年的 研究 和开发，世界上已有一大批商品化的铸造过程数值模拟软件，表明这项技术已经趋于成熟。这些软件大都可以对砂型铸造、金属型铸造、精密铸造和压力铸造等工艺进行温度场、应力场和流场的数值模拟，可预测铸件的缩孔、疏松、裂纹、变形等缺陷和铸件各部位的纤维组织、并且与cad实体模型有数据转换接口，可将实体文件用于有限元 分析 。

procast是 目前 应用 比较成功的铸造过程模拟软件。在研制和生产复杂、薄壁铸件和近净型铸件中尤能发挥其作用。是目前唯一能对铸造过程进行传热－流动－应力耦合分析的系统。该软件主要由模块组成：有限元网格剖分，传热分析及前后处理，流动分析，应力分析，热辐射分析，显微组织分析，电磁感应分析，反向求解等。

它能够模拟铸造过程中绝大多数 问题 和物理现象。在对技术充型过程的分析方面，能提供考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型的 影响 ，能构模拟出消失模铸造、低压铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程，并对注塑、压蜡模和压制粉末材料等的充型过程进行模拟。procast能对热传导、对流和热辐射三类传热问题进行求解，尤其通过“灰体净辐射法”模型，使得它更擅长解决精铸尤其是单晶铸造问题。应力方面采用弹塑性和粘塑性模型，使其具有分析铸件应力、变形的能力。

对铸件进行分析时，简单的模型网格可以直接在procast生成。复杂模型可以由ideas等软件生成，划分网格后输出*.unv通用交换文件，该文件应带有节点和单元信息。meshcast模块读入网格文件后输出四面体单元用于前处理。precast对模型进行材料、界面传热、边界条件、浇注速度等参量进行定义，最后由procast模块完成计算。

应用ideas与procast，我们对某发动机部件进行了凝固过程模拟。该部件由于有一个方向尺寸较薄，浇注过程中极易发生裂纹与变形，通过模拟，对浇注系统结构进行了优化，减少应力集中，防止变形和开裂，取得明显的效果。

结论：

铸造技术论文篇12

一、铸造礼器的发展和工艺

礼器的制作在中国古代铸造史上具有非常重要的地位，成为国家权力的象征，也是中国古代文化的典型和标志。

（一）铸造礼器的起源与发展

礼器是专门为贵族打造的，是其举行祭祀、丧葬、出征、筵席等活动时的重要用品。中国的铸造有几千年的历史，古代铸造工艺绝大部分体现了礼器铸造上。而好的铸造技术、铸造工匠、铸造材料等，大都集中在大城市并且主要为贵族服务。在人类社会发展的早些时候，铸造的物品主要是生活用品，例如：鼎、斛等，都是为了吃饭、饮酒而准备的。随着铸造技术的成熟，工艺难度也愈来愈低，铸造的物品也越来越成为礼仪活动的器物，开始从实用物品延伸到具有象征意义的文化用品。到了商代，铸造技术更加炉火纯青，达到全盛时期，铸造礼器包括用于祭祀的鼎、炉等，也包括筵席上用到的斛、觥、勺等，以及音乐文艺活动中的编钟等，铸造礼器成为古代社会经济发展繁荣的标志，也是时代文明的象征。

（二）铸造礼器的制作工艺

包括礼器在内，铸造物品的工艺大致一致。其原理流程为熔炼之后将液体浇注于相应模具中，待溶液冷却固化后便可得到相应形状，再经过精细加工，成为生活用品或者礼器。铸造礼器的制作工艺大体需要三个环节：首先，是模具的制作。主要是根据礼器的需要，由砂、陶等特殊材料制作成模具。模具的好处是可以反复使用，而且制造出来的成品在形状、大小、细节上趋于一致，适用于大量、标准化的礼器的制作和铸造。其次是溶液的浇注。将需要铸成礼器的材料加热成液态，在具有充分流动的性能下，浇注进模具中，待冷却后就变成了想要的器皿形状。在商代，用于铸造的原材料主要是铜元素、铁元素和锡元素等，其优点是在自然界中来源广泛、开采容易、成本低廉，热熔的技术要求比较低。最后，就是从模具浇注出的作品的加工和打磨处理。将冷却凝固后的礼器从模具中取出，进行细节的打磨和处理，使其表面光滑、美观。虽然原理和制作工艺大体一致。但是具体到商代的铸造礼器上的生产流程的各个技术环节，以及某些技术难度在当时是怎么克服的，至今我们不清楚、不明确，还有许多的步骤和细节需要我们不断地去探索和挖掘。

（三）铸造礼器的历史意义

中国历史上有不少礼器出土，通过对礼器的解读，成为我们了解一段历史的主要载体。因此，铸造礼器具有十分重要的历史意义。主要表现在以下三个方面。1.实用意义古代生产技术单一，许多的生产生活资料都非常匮乏。木材、陶器等相对轻巧，但是不经久耐用，易磨损和结构性破坏。铸造器皿的出现，使人们在饮酒、吃饭的过程中能够获得更加精美的器物，同时也增加了用品的使用寿命。因此，铸造礼器在当时来讲具有重要的实用价值。2.艺术意义无论是铸造礼器的造型，还是礼器上的花纹和图案，都体现了当时的社会主流艺术的取向和审美。也体现了当时铸造工匠的精湛的艺术造诣，成为古代社会艺术水平的杰出代表。这为我们审视古人的思想、审美、工艺以及社会文化都提供了重要的依据。3.文化意义铸造礼器代表了当时的社会生产力的发展水平，也代表了当时社会文化的主流意识。同时，礼器铸造对当时的社会来说，具有特殊的文化内涵。也是中华民族人类文明的重要组成部分。如：大禹所铸的鼎，即代表了国家的权力。商代的司母戊鼎，就是华夏文明的杰出代表作。

二、商文化在铸造礼器上的传播

铸造礼器除了本身就有的使用价值和象征意义，还为文化传播提供了媒介作用，特别是以商文化传播为典型。

（一）商文化的主要内容

商代起源于商汤，止于商纣王，前后历经大约5个世纪，是中国历史上第二个王朝。作为古代奴隶制社会的代表，商文化为后世留下了宝贵的文化遗产，是中国历史上具有开先河作用的重要历史朝代，从目前出土的商代遗址和文物来看，虽然还不能完全解读商代文化，但是对我们了解奴隶制社会的情况提供了弥足珍贵的史料。1.狭义的商文化从狭义的角度来看，商文化主要包括商代的服装、音乐、艺术、宗教等方面的内容。服装方面，“上衣下裳”的基本服饰风格形成，对后世影响深远；在音乐方面，由于铸造技术的成熟，有编钟等，丰富了商代的音乐器材；在艺术方面，除了有壁画、岩画等还出现了彩色图案，以及各种样式、色彩的陶制艺术品；图腾文化方面，继续呈现了敬重鬼神，敬重祖先的现象。2.广义上的商文化从广义的角度来看，商代在政治、经济、军事等方面都表现了明显的时代特色。政治上，由于商代处于古代的奴隶制社会全盛时期，土地、奴隶的归属具有明显的阶级特征，统治阶层之间、统治阶层与奴隶之间均有严格的等级体系；经济上，生产力的不断提升，导致富余的劳动产品逐渐出现，贸易也逐步兴起，以致后人对从事贸易的人均称之为“商人”；军事上，商代不仅有完备的军队体制、征兵体制，而且还有成熟的人马车的战斗编队。这些都是广义商文化的体现。

（二）商文化在礼器上的传播形式

文化在铸造礼器上可以通过各种方式表现出来。但商文化在铸造礼器上主要有三种传播形式：形状、图形和铭文。1.形状的传播铸造礼器的形状可以直接反映其在当时的作用。例如：鼎的造型呈现槽型，是人们早期吃饭的器皿，后来逐渐成为祭祀以及国家政权的象征。这在一定程度上反映了古代“民以食为天”的特点，象征着国家权力的基础。当然，也有些鼎、觥、斛器皿是三只脚支撑，所谓的“三足鼎立”表明了商代社会时期，人们已经发现了三角形的结构，并且知道三角形具有稳定性的特征。时到今日，已经演化成为一种文化的内涵。2.图形的传播形式在铸造礼器上，各式各样的图形反映出商文化的包容，尤其是图像被广泛应用。例如：为了表示对鬼神和祖先的敬重，祭祀的铸造礼器上添加鬼神的形象，这些形象通常都是凶神恶煞，面目狰狞的形象，以起到神秘、严肃的效果；再比如：在铸造礼器表面铸造出动物的形象，描绘出当时农耕社会的特征，反应当时社会对牲畜的重视和驯养文化。最著名的青铜四羊方尊，代表了古代青铜铸造礼器的最高水平，也代表了当时羊对人们生活的重要性。这些都是商文化通过铸造礼器上的、图案和花纹进行的抽象性表达。3.铭文的传播形式铭文即铸造礼器上的文字，因为礼器大多是由铜、铁、锡等金属铸造，因此也被称为是“金文”。在铸造礼器上的铭文主要包括铸造前期的铸字和在礼器制作完成后的刻字。商代的铭文主要是铸字。铭文可以直接记叙当时发生的事情，如帝王言语或者国家大事的最直观的文字记录，这也成为反映商代文化最直接、最有力的表达方式。

三、商文化在铸造礼器上的汉语应用

商文化可以在铸造礼器上通过多种形式表现出来，但是通过研究铸造礼器上的文字，结合中国汉语言文字的表达方式、特点等，是最有发掘潜力的地方。1.汉语言的表达特点中国地域广阔，汉语言的表达历史悠久。分析其特点，需要分区域、分阶段来梳理。具体到商代语言的表达方式，通常包括口头语言表达和书面语言表达两种方式。而中国古代的口头语言无从可考，但书面语言却有众多实物作为支持。因此，研究商代文化，可以从研究商代铸造礼器上的铭文的表达方式入手。商代是中国文字的起源和完善阶段，使用最广泛的是象形文字。象形文字由图形演变而来，保留了一定的图像，也被赋予了一定的象征意义。综上可知：商代语言的表达的特点主要包括：从表达的内容来看，记叙内容为主，以记载日常发生的事件为主要功能；从表达的方式来看：由于字形不多，往往一字多用，而且只能通过字形来辅助阐明事件；从表达的效果来看，同样由于字的总量有限，文字的表达言简意赅。2.铸造礼器上汉语表达的主要内容出于在礼器上铸造文字的工艺复杂程度，铸造礼器上的铭文通常不多，长铭文尤其罕见。在商代早期，文字记载的通常是铸造者的信息，或者是铸造礼器拥有者的家族的姓名。到了商代晚期，铸造礼器铭文通常记载的是当时礼仪场合的重要事件，例如：帝王祭祀的场景，将士出征的情况等等。3.铸造礼器上汉语言的应用对商文化的传播作用铸造礼器上铭文对汉语言的应用使商文化得以保留、传播，对当时的社会以及后世产生的影响深远。在殷商时期，铸造礼器上的铭文在当时社会中具有重要的作用。首先就是标记作用。标记礼器的名称、用途以及所有者或者制造者。其次，是记录作用。当时社会没有书写方便的成熟现代汉字，只能通过简要的表达，在铸造礼器上记录人物言论和事件。最后，是统治的需要。古代奴隶社会，统治者会利用一切东西方便自己执政。语言文字也不例外。经过统治者的美化，铸造在礼器上的铭文在表达方式上会倾向于统治阶层，目的是来宣扬制度、礼仪等，这有利于维护统治。而铸造礼器上的铭文，可以使商文化较为直观地保留下来，供后世解读。由于商代的文字不多，研究字形、字义以及语言表达方式和特点，就能够为了解中国古代问题提供思路，有利于建立完整的历史体系，使中国古代的文化得以延续和发扬。同时，铭文还记录了中国汉语言文字的变迁，我们可以从不同的角度研究中国语言的变化。

四、结语

中国商代由于历史久远，出土的文物也极其罕有，文化的断层较为严重，但当下我们对商代文化的研究还不深入，不细致。许多商代的文化细节还有待发现挖掘以及考证。而历史悠久的铸造技术和古老汉语言文字的应用，则为研究古代的历史文化提供了最为直接和准确的探索方式。研究商代铸造礼器传播商文化的方式，尤其是通过铭文的传播方式，能够部分了解当时的社会的政治、经济、军事等文化组成部分。而从汉语言的表达的角度，则更有利于帮助人们深入了解当时的社会背景，以及铸造礼器本身所被赋予的文化意义。

参考文献：

铸造技术论文篇13

1、国外铸造产业集群

全球已出现不少现代铸造工业园。如美国洛杉矶一铸造工业园，年产60万吨，产值达55亿美元。韩国、台湾地区等中、小铸造企业较多，往往以集群产业的形式存在，可共享物流系统、检测中心、信息中心、开发中心等，集聚效应显著。印度在铸造产业集群方面比中国铸造业先行一步，铸造厂家总数仅次于中国。在印度有5000个以上的铸造厂点，每年生产铸件约750万吨。

2、我国的铸造业与铸造产业集群

我国的铸造业有几千年的悠久历史，经时代变迁、经济发展，逐渐形成了一些原生态的初级产业集群。历史上中国三大铸造之乡：河北泊头、江苏无锡和广东佛山，其中泊头已有上千年的历史，还有小有名气的浙江永康和湖南的嘉禾等。 我国自改革开放三十多年来，随着工业的快速发展，铸造业也得到了长足的进步。初级铸造产业集群进一步向着专业化、集聚化、工业园区化发展。

据统计，目前我国铸造产业集群将近300个，大都与区域经济协调发展特色经济圈相适应，而铸造产业群主要分布在长三角、珠三角、川陕渝金三角、环渤海四大地区。

二、我国铸造产业集群的不足之处

我国虽然产量位居世界第一，但是铸造产业集群水平却很低。大多数尚未形成真正意义上的现代铸造产业集群，停留在铸造企业聚集、"扎堆"的低水平状态，尚不具备产业集群的集聚效应。主要的不足之处表现在以下几个方面：

1、铸造产业集聚区内的企业"小、低、弱、散、差"状况严重影响竞争力，即规模小、层次低、管理弱、摊子散、环境差。

2、集聚区内同行业无序竞争

集聚区存在产业结构趋同现象，各集聚区大多在地方行政区划框架中孤立发展，配套性不强，有过度竞争的趋势。一方面，同行业之间缺少正面交流和相互合作，缺少现代企业团队协作精神，缺少产品品牌和知识产权意识；另一方面，同行业之间产与销连接不紧，产业链不完整，缺少对周围资源的有效整合和科学扬弃，企业之间互补性不强，没有形成产业集聚优势，地区行业整体的市场竞争力不强。

3、区域内缺少特色品牌

缺少特色品牌严重制约产业的发展壮大。从企业自身和产业发展角度看，现有铸件的注册商标、专利、知名品牌数量极少，如：宁国凤形磨球和上海一达压铸机被评为"中国名牌产品"；山东圣泉树脂被评为"中国驰名商标"。大多数铸造集聚区缺少品牌效应，影响了产品消费知晓率和市场占有率，与铸造产业的发展规模不相适应，制约了铸造产业集群发展。

4、从业人员素质差，专业人才缺乏

从业人员素质差，专业人才缺乏困扰铸造企业发展壮大。我国的铸造技术与管理人员不但缺乏、水平不高，而且分布不均。调查结果显示：一汽铸造、东风铸造、内蒙一机等国营骨干铸造厂，技术、管理人员占总职工人数的8.6-15.8%，大多在10%以上；而为数众多的民营铸造企业，其技术管理人员占职工总人数的比例则在1.2-15.5%之间，除个别厂在10%以上外，绝大多数厂在5%以下；多数家庭作坊式铸造企业技术人员比例甚小，甚至没有。加之，铸造厂工作环境差、强体力劳动、待遇低，从而工人难招，尤其是技工更难招。不少大型骨干铸造企业都招有数量较多的农民工，甚至在自动化流水线上也使用农民工。沿海地区铸造厂的工人大多为经济不发达地区的农民工，文化水平低、流动性强、未经专业培训、质量意识差、不安心。

5、管理粗放，无组织上、体制和制度上的保障，企业无序化发展，部分集聚区所在的地方政府领导只注重发展本地经济，不注重区域间的专业分工合作，没有集群发展规划，更谈不上产业结构调整与升级；集聚区内多是相同产品的低水平重复生产；公共产品供给不足，政策不配套；没有铸造行业协会或虽有协会但没有真正发挥作用；大都缺乏相关中介服务机构和社会化服务体系的有效支撑。缺乏对企业知识产权的有效保护、引导和监督。

面对目前，我国铸造产业集聚区大多处于粗放发展阶段，面临着产业结构趋同、市场竞争无序等问题，优化产品结构、加快产业升级的任务将变得尤为重要。

三、推进我国铸造产业集群由大变强的措施

提高我国铸造产业集群能力的措施主要有以下几点：

1.拟以铸造工业园区、铸造产业集聚区为载体，以铸造行业准入制度为抓手，以科技为支撑，市场配置与政府导向相结合，充分发挥区域优势和资源优势，实现各地区铸造产业的优势互补和集群效能，促进管理精益、技术进步、产品升级，促进节能减排和资源优化利用，坚持经济效益和社会效益并重，走资源节约型、环境友好型、社会和谐型的高效益、可持续发展之路。

2.积极推行铸造行业准入制度

3.加快结构调整产业升级。无论是在提高铸造企业的自主创新能力方面，还是在大力发展铸造企业的循环经济方面，如果还是保持目前我国铸造企业的这种数量多、规模小和无序竞争的局面，就无法实现节能减排目标。通过推行即将正式公告的"铸造行业准入条件"，逐步淘汰不具备经济生产规模，高能耗、高污染的铸造企业。

4.推动重点铸造产业集群和龙头企业示范作用。抓住品牌铸件、市场、专业化生产和龙头大户四个关键环节，选择特色铸造产业集群和龙头企业作为样板，深入调研、重点支持。

5. 充分发挥铸造协会作用。强化对产业集群工作的专业指导与服务，在发展和优化铸造产业集群方面，行业组织的推动、导向作用不可或缺。

6.建立和完善鼓励铸造企业，加大节能减排投入的相关税收优惠政策。

参考文献：

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[2]姜士平.铸造产业集群的建设与发展[J].铸造. 2011（09）

[3]郭淑芬，赵魁元.欠发达地区的传统产业集群形成与发展特征探析--以山西晋城铸造产业集群为例[J].中国科技论坛. 2007（09）

[4]张立波，温平，支晓恒.中国铸造行业第四届高层论坛主题报告发展铸造产业集群促进我国铸造业由大变强[J].铸造技术. 2009（12）