铸造技术精编5篇

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铸造技术范文1

[关键词]温度控制；钢水成分控制；冷却控制

分类号：TV91；TV544

一、连铸工艺综述

与传统模塑法相比，连铸工艺更为自动化，智能化。传统铸钢流程里，钢水通过转炉生产出来，通过精炼炉进行提纯加工，通过各种模塑铸造成不同规格的钢坯。连铸工艺则是通过回转台、中间包、结晶器、拉矫机等设备将钢水连续铸成的钢坯。连铸工艺可以满足不同规格型号的钢坯生产需求，不仅降低了劳动强度，也提高了工作效率。具体工序操作如下图所示：

二、连铸工艺优化注意点一：温度控制

作为普遍使用的钢材铸造法――连铸工艺想要实现过程优化，首先要对针对工序的铸造温度进行控制。不同阶段工序、不同型号的钢种对温度的要求是不同的，笔者列出了三种常用钢材的温度控制，具体数据见表1。

之所以要进行严格的温度控制，是因为无论连铸过程中温度过高或者过低有不利于连铸工艺过程优化。

连铸过程中钢水温度太高，连铸机的耐火材料会受到损害，连铸过程不容易掌控，轻则影响铸造质量，重则影响操作人员安全。此外，高温度的钢水也会融化一些非金属杂质，高温环境会加速氧化反应，造成成品钢坯产生裂纹，影响成品质量。

连铸过程中钢水温度太低，极易堵塞进水口，影响连铸进行。相对的低温的钢水无法使非金属杂质浮在顶端。不利于钢水提纯，进一步影响铸造质量。

三、连铸工艺注意点二：钢水成分控制

钢水是连铸运行中的材料，就钢水的成分进行优化控制对于连铸质量有着重大意义。首先，钢水应该就成品钢种的型号而定，不用钢种对钢水的成分构成有不同的要求。其次，就一次连铸过程而言，钢水成分构成比例应当稳定均匀，确保连铸机运行的一致性。再次，保持钢水的较长时间的流动性，进而确保连铸机入水口通顺不堵塞。第四，钢水纯净度要高，争取做到条件允许情况下的最大纯净度，尽量减少异物、气体、杂质。最后，不同规格的的钢水构成应当有科学比例，不可轻易变更。笔者总结了常用元素在普通钢材中的适当比例数据，见下表。

四、、连铸工艺注意点三：冷却控制

钢水进入连铸机结晶器后，开始逐渐冷却。这是钢水表面温度和内部温度有较大差异，且钢水表面仍然具有可塑性，因此连铸过程中的冷却控制也是优化连铸工艺的重要步骤。

第一次冷却：结晶器入水，通过低温水冷却内部高温的钢水，初次固定钢水模型和钢水坯壳。因为不同钢种对冷却水的规格有不同要求，在此仅列出注意事宜：冷却水出水温度；冷却水进入结晶器和排除结晶器的温度差；结晶器入水后的水压等。

第二次冷却：在一次冷却流程完成后，钢水模型和钢水坯壳已经被初次固定。然而，由于坯壳内部钢水没有完全凝固，仍然具有可塑性，这时需通过二次冷却使钢坯成形。二次冷却一般使用喷水冷却方法，这时需要注意水量控制，以免水量过激使钢坯出现裂纹。低碳钢、高碳钢等不同规格的钢种有不同的冷却强度。

结语：

除了上述控制点外，连铸过程中还需要注意钢水中的气体、矿渣、不溶性合金等，确保钢水纯度；连铸机中间包运行环节还需要主要不能有任何杂物；注意连铸过程中连铸坯的拉出速度，防止连铸坯断裂；注意钢水和溶解氧气生成化学反应等。

连铸工艺优化是一个不断探索、不断前进的过程，需要各级施工人员、操作人员共同努力。

参考文献

[1]本钢首创全连铸工艺生产823钢[J]. 本钢技术。 2008（05）

铸造技术范文2

关键词林业机械；铸造技术；创新发展；研究

0 前沿

随着我国的改革开放，机械业正在飞速的发展着。而机械在林业得到了广泛的应用，然而便随而来的是林业机械的质量问题，往往一件林业机械使用的寿命很短，或者质量高的机械由于价格高而得不到更广泛的使用。那么如何铸造出高质量、低成本的可以大范围使用的林业机械是人们越来越关注的话题。本文先是介绍了林业采伐和加工中所使用的机械设备，然后介绍了目前我国的铸造技术以及未来的发展方向，两者相结合着来探讨下我国林业机械铸造技术的改进方法。

1 我国的林业机械设备

在我国林业的机械设备大概可以分为六种：（1）营林机械：主要应用于人工林的更新，例如有割灌机、小型的集材柴油拖拉机，用于防治病虫害的高扬程喷雾机以及风力灭火机和相关的检测设备。（2）园林机械：用于城市园林绿化、草坪修剪的低噪音修剪机以及园林工艺等。（3）木材采运机械：采伐用高性能油锯、树枝收集以及木片加工机械。（4）实木加工及板式家具设备：通用木工机械例如四面刨、圆锯机等；板式家具设备：裁板锯、多孔钻等；地板块设备：地板块专用设备或用四面刨以及其他配套设备生产；集成材、指接设备：涂胶机、指接机等；另外还有细木工板设备、涂装设备、木材干燥机械、防腐处理设备以及弯曲木设备等。（5）人造板加工设备：胶合板生产设备：小径木旋切机以及表板、芯板拼板机、无卡轴旋切机；中密度纤维板设备以及定向刨花板、人造板二次加工贴面和模压刨花技术等等。（6）木工刀具、刃具以及小型手动工具：如钻头、气钉枪、手动砂轮工具等。

2 我国的铸造技术

我国铸造技术概况

我国铸件产量从2000年起超越美国已连续6年位居世界第一，的发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染小、原辅材料已形成系列化。在国内，铸造业是关系国计民生的重要行业，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，是制造业的重要组成部份。在机械装备中，铸件占整机重量的比例很高，内燃机占80%、拖拉机占50%80%、液压件、泵类机械占50%60%

铸造技术中存在我问题

工艺水平低，铸件质量差

加工余量大，铸件的能耗和原材料消耗严重，加工周期长，生产效率低，已成为制约行业发展的瓶颈。大型铸件偏析和夹杂物缺陷严重。 铸件裂纹问题严重。设计不当，存在卷气、夹杂等缺陷，导致铸件出品率和合格率低。普通铸件的生产能力过剩，高精密铸件的制造依然困难，核心技术和关键产品仍依赖进口。计算机系统在机械铸造中得不到更好的应用。

能耗和原材料消耗高

我国每生产1吨合格铸铁件的能耗为550700公斤标准煤，国外为300400公斤标准煤，我国每生产1吨合格铸钢件的能耗为8001000公斤标准煤，国外为500800公斤标准煤。据统计，铸件生产过程中材料和能源的投入约占产值的55%70%。中国铸件毛重比国外平均高出10%20%，铸钢件工艺出品率平均为55%，国外可达70%。

环境污染严重、作业环境恶劣

在我国仅仅有少数的例如一汽、二汽等大型企业的生产设备精良、铸造技术先进、环保措施基本到位以外，多数铸造厂点生产设备陈旧、技术落后、一般很少顾及环保问题。铸造生产中炉料、型砂、芯砂的运输、混砂、造型、制芯、烘烤、熔化、浇注、冷却、落砂、清理和后处理等工序，就其作业内容来讲是在机械振动和噪声中进行，有的还在高温（如熔化、浇注）中作业，有的产生刺激性气味，粉尘作业环境更是恶劣。说明我国铸造行业环境问题的严峻程度，采用高技术实现绿色铸造是当前需要重点解决的关键问题。

人才短缺

人才短缺的主要表现有技术及管理人员数量偏少，分布不均，最少的工厂技术及管理仅占总职工人数的%，最多的工厂占到%，相差27倍之多，国企尤其是军工企业比例高。高级人才数量少。铸造企业技术管理人才基本以中专、大专和本科生为主，特别是中专、大专生数量为多，研究生很少。新人才来源困难。很多高校在20世纪90年代后不再设置铸造专业，一些大中企业的厂办学校也有下降趋势，新人才的来源日益困难。

3 我国铸造未来的发展方向

加强对铸造新工艺、新材料、新设备的研究

加强铸造业的基础研究和应用研究，铸造行业中许多金属材料都是通用的和关键的，因而应注重工艺研究和改进，同时又要加强材料工艺及计算机模拟等先进技术的采用以稳定产品质量。

开发环保型铸造原辅材料

建立新的与高密度粘土型砂相适应的原辅材料体系，根据不同合金、铸件特点、生产环境、开发不同品种的原砂、无污染的优质壳芯砂。

注重能源与环保立法

加大政策法规对这方面的限制力度，环保劳保的准入门槛也应升高，已有的技术落后、污染严重的铸造厂点应关闭。

制定人才政策，加强技能培训

国家应从长远考虑，制定吸引和稳定人才的政策。针对目前许多高校不设铸造专业的情况，可采取企业委托培养及厂校联合办学方式培养人，并且要特别重视对其计算机软件的培训。

自主创新

加大铸造企业的重组和结构调整，进行专业化生产，实现地域化聚集，壮大龙头企业，使中小企业围绕产业链集聚，实现基础配套、特殊工序装备、检测设备、信息网络、环保设施等资源共享。

4 结束语

林业机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。无论是我国的林业机械技术还是铸造技术都面临着很大的漏洞问题，这需要我们工作人员及时的更正，才能够铸造出高质量、低成本的林业机械，为我国的林业和铸造业做出更大的贡献。

参考文献

铸造技术3

[关键词]壮族；铜鼓；铸造技术；传承

[作者]吴伟峰，广西博物馆馆长、副研究馆员。南宁，530022

[中图分类号]J5 [文献标识码]A [文章编号]1004-454X(2008)01-0192-005

壮族先民是最早铸造和使用铜鼓的族群之一，从春秋到明清时期乃至现代，一直在使用铜鼓。但是，由于民间对铜鼓的铸造技术有“秘不外传”和“传男不传女”之规约，所民，明清以后，铜鼓的铸造及其技术逐步消失或失传了。

近代以来壮族及其他民族民间使用的皆为传世铜鼓，而且多是晚期的麻江型鼓。经过数百年的变迁、收缴或长期使用，如今破损严重，数量日趋减少；广西南丹白裤瑶族在丧葬的仪式中都要敲铜鼓，据南丹里湖生态博物馆课题组的调查，在所参加的六次丧葬仪式所观察到的约100余面铜鼓中，近一半有不同程度的破损。蛮降寨一陆姓人家收藏的5面铜鼓，分别叫米水、米漏、米土、米麦、米姐(音译)，鼓面都有不同程度的裂痕，没有一面是完好的。那坡县念毕彝族在跳弓节使用的两面铜鼓，均已破损。由于世传的铜鼓有减无增，因此，铜鼓这一宝贵的历史文化遗产已面临失传、消失的境际。

一

据研究，铜鼓的铸造年代最晚到清代中晚期，也就是说，民间铸造铜鼓活动在清代以后就已经停止，铸造技术也随之失传。20世纪80年代以来，国内外有关部门的专家和技术人员，都在为铜鼓的复制、研究失传的铸造工艺进行探索与试验。1982年，广西壮族自治区博物馆、云南省博物馆与北京钢铁学院冶金史研究室(今北京科技大学冶金与材料史研究所)合作，对类型92面铜鼓取样，分别采用原子吸收光谱分析和金相检验的方法，对这些铜鼓的合金成分及金属材质进行分析，同时对每面铜鼓的体形大小、器壁厚薄、鼓高与鼓身最大径的比值等进行精确的测量。(1)其分析、测量的数据公布之后，被研究这一领域的许多学者所采用。同时，一些学者根据古代铜鼓表面遗留的痕迹，分析了铸造工艺，认为制范面的泥料是经过研磨、筛选或淘洗的细泥配制成的；大多数铜鼓暴露有芯垫，其中的冷水冲型、北流型、灵山型等采用方形芯垫；冷水冲型、北流型和灵山型鼓的绝大多数鼓身两侧各有一条合范缝；北流型、灵山型，大多数冷水冲型浇口设在鼓侧的范缝上，缝隙式浇注，使青铜合金熔液沿着铸型自下而上通过缝隙浇口由两面注入模腔，液流顺畅，充填迅速。根据对铜鼓镶嵌痕迹的分析，可知铜鼓的立体蛙饰和其他饰物以及一部分鼓耳应是采用失蜡法铸造。这些装饰与鼓身的结合，应是用多块范组合的浑铸法，使它铸接到鼓体上。根据这些研究成果，得知古代铸造铜鼓的方法有：

(一)泥型合范法。其工序主要有：

1　制模型

首先用木料做成一个鼓形木模作为范芯骨架，然后敷以掺有谷壳的粗泥料作范芯的底层，再敷上掺有草灰、牛粪的细泥料作表层，使表面光滑并且有较好的透气性和退让性。最后，捏塑四个实心耳安在耳的部位。

2　翻外范

先在泥模型鼓表面涂以牛油，防止粘连，然后分块(面范一块、身范二块或面范一块、身范四块)敷以细泥料和掺加草盘、麻丝等的粗泥料，形成外范，在外范上按设计留好浇口，拆开外范后在范面刻印花纹。

3　做芯范(内模)

鼓芯范是由泥模型鼓减薄而成，其做法是在泥模型鼓周身嵌入一定数量的铜芯垫，然后按芯垫印痕厚度刮去一层泥料，并磨光即成。

4　合范

第一种是鼓面向上的台范；第二种是足沿向上的合范。合范后，用泥把各条范缝封严，并以绳索把整个范绑扎紧，经低温烘烤，使泥范中的水分蒸发，干透硬化。

5　浇注

先将鼓范烘烤预热至600℃左右，然后从鼓面中央或足沿的浇口杯内注入台金熔液，使之进入型腔。

6　拆范及整理 浇注之后，拆开外范，取出内范，锯凿掉浇冒口，清除内外壁上的泥料，修饰花纺及立体装饰物，使铜鼓表面光滑，花纹清晰。

7　定音

铜鼓作为乐器，对音质有严格的要求，必须请专门鼓师进行调音，调音准确后，则可使用。

(二)失蜡法，其工序是：

1　塑制芯范

先做一木模型鼓为底衬，敷以粗细两层泥料，用刮板做成芯范。

2　塑制蜡模

首先在芯范上敷蜡并按设计厚度均匀地刮平，然后在蜡面上制花，形成与铜鼓一样的蜡模型鼓。

3　塑制外范

把细泥敷在蜡模上做外范，各块都要均匀填实，以保证铸型轮廓和花纹的清晰，又在细泥外敷上一层粗泥料以增加强度。制范时注意在鼓面中心太阳光体处留出浇口，在蛙的眼位穿出气孔，在足沿留出蜡口，使外范成为一个浑然一体的完整铸范。

4　化蜡

用小火烘烤化蜡，蜡从足沿出蜡口流出后空出型腔，选就是浇铸鼓体的空间。

5　浇注、拆范和修整

与泥型合范法基本相同，不过拆范时要特别小心留意，以免损伤了立体造型装饰，拆范修整后便竣工了。

据一些学者判断，冷水冲型、北流型、灵山型及部分石寨山型等体形较大的铜鼓可能采用了蜡模泥范法。它采用了泥型合范与失蜡法两者的优点，其工序与失蜡法大体相同。也是先做芯范，然后做蜡模，但不同的是不在蜡面上刻印花纹，而是在泥制外芯上压印花纹。

一些专业的研究部门进行了铜鼓的复制和仿制工作。北京科技大学冶金与材料史研究所就将之运用于具体的铸造实验，结果铸出了一批麻江型铜鼓。1998年，该研究所李延祥博士对一些铜鼓作了调音之后，将其中的四面寄至广西河池市文物管理站，委托文物管理站将这些铜鼓携至乡下。和民间传世铜鼓进行比较，以检验其质量。文物管理站将这几面铜鼓拿到东兰民间，也拿到河池市的铜鼓山歌艺术节，经过群众一年多的使用，他们对这些新铸铜鼓作出如下评价：外观与传世铜鼓大致相同；鼓壁太厚；与同尺寸的传世铜鼓相比，新铜鼓的重量要超过7公斤以上；声音传不远；与传世铜鼓一道使用时，在鼓旁边可以听到新铜鼓的声音，但稍一走远就只听到老铜鼓声，听不到新铜鼓的声音；声音余音不长，平均要比传世铜鼓短十二、三秒。

上述几个问题中，最核心的问题是鼓壁太厚，其它不足皆因此而产生。但是，要将鼓壁降至传世铜鼓的厚度，就必须在铸造时将内外范之间的间隙减小，但又会增加浇铸中所产生的气隔，给浇铸带来极大困难。2004年，该研究所又铸造出两面麻江型铜鼓，但壁厚依然如故，且音质反不如第一批铜鼓，说明这一问题确实是铜鼓铸造过程中的一大难题。

在这方面花费时间最长、投入人力、资金最多的是广西民族学院。1995年，广西民族学院万

辅彬教授领导的一个研究小组与广西壮族自治区博物馆、上海博物馆等单位合作，在上海博物馆用陶瓷型模试铸出一面麻江型铜鼓，但效果不佳。之后，他们在广西民族学院组建了中国第一个铜鼓铸造实验室，继续开展麻江型铜鼓铸造试验。在后来长达三年多的时间里，他们投入大量的资金及人力，先后铸造了十几次，但仅铸出两面铜鼓，没有完全取得成功。

上述铜鼓铸造试验，所运用的技术、方法，都是现代的，但铜鼓铸造的难题始终未能得到解决。值得指出的是，近年来，铜鼓的复制或仿制是一项比较热门的工艺，浙江、江西等一些乐器厂、工艺品制造厂相继进行铜鼓的铸造，取得一定的成绩，现在在不少的工艺品商场都有外观和传世的麻江鼓一样的工艺品铜鼓销售，但只是停留在学术研究和一般工艺品的层面上，仿制的铜鼓一直没有得到使用铜鼓的民族的认可。

二

近年来，河池市环江毛南族自治县上朝社区平治村板才屯韦启初、韦启叁兄弟，经过多年探索与试验，采用沙模铸造方法攻克了铜鼓铸造中的道道难关，于2003年成功铸造出形声俱佳的麻江型铜鼓。

上朝地处环江北部，与贵州省荔波县接壤。这里有着丰富的煤炭及铅锌矿资源，明代以来官方就一直在这里采矿、冶炼，民间铸造业十分活跃。久负盛名的环江铁锅，就出自这里。韦启初兄弟出生于铸造世家，祖、父都是铸造高手。特别是父亲韦政权(1916～1988)精于铸造，泥模、沙模及冶炼技术娴熟。1952年，韦政权因铸造技术高超，被上朝铁锅厂看中，成为该厂铸造技术员，在铁锅厂工作达十年之久。韦启初兄弟从小耳濡目染，初中毕业时，就已学到父亲的铸造技术。1985年，韦启初兄弟在父亲指导下，开始了铸造生涯。先是用泥模、沙模铸造铝锅、铁锅，几年以后，转向铜九龙杯、双鱼铜洗的仿制，均获得成功，所仿制的双鱼喷水铜洗可以乱真。1993年，兄弟俩在一个贵州人那里见到一面铜鼓，被铜鼓的精美所吸引，从而萌发了仿制古代铜鼓的念头。回家后不久开始用沙模试铸，但因不成功而作罢。

沙模铸造是我国一种传统的铸造工艺，民间应用普遍。沙模铸造也称为“翻砂”，是将熔化的金属浇注入铸型空腔中，冷却凝固后而获得产品的生产方法。制造铁质铸件通常采用砂型。砂型的原料以砂子为主，并与粘结剂、水等混合而成。砂型材料必须具有一定的粘合强度，以便塑成所需的形状并能经受高温铁水的灼烧而不破损。为了在砂型内塑成与铸件形状相符的空腔，必须先用木材制成模型，称为木模。空心的铸件需要制成砂芯子和相应的芯子木模。有了木模，就可以翻制空腔砂型(俗称“翻砂”)。在制造砂型时，要考虑上下砂箱如何分开才能把木模取出，还要考虑铁水从何处注入，怎样注满空腔以获得优质的铸件。砂型制成后，就可以浇注，也就是将铁水注入砂型的空腔中。壮族民间多用此法来铸造犁头、铁锅等日常生产和生活用具。

2000年，韦氏兄弟再次投入铜鼓铸造的试验。从选沙到制模，进而到铸造的整个工艺流程，经过反复揣摩和多次试验，在历经数不清的失败之后，终于在2003年取得了重大突破，铸造出外观几能乱真的麻江型铜鼓。

韦氏兄弟铸造铜鼓的特色在于铜鼓模具，包括底座、外筒套、鼓身模、内筒套、鼓面模和模盖。特征在于圆盘底座纵向剖面呈“凸”形，圆筒状的内套筒竖直安装在圆盘底座的中央。筒身比鼓身模低，上端封口，鼓身模竖直安装在以内套筒为中心的“凸”形圆盘底座上。鼓身模块为两块，呈扇形对接围成。圆筒状的外筒竖直套接在“凸”形圆盘底座的凸肩上，其筒身比鼓身模高，由至少两块扇形外模块连接围成。模盖呈翻盖式，活动式连接在与底座相连的支架上，并与外套筒上端口相配接。

制作好模具，即可进行铸鼓。铸造程序如下：

1　将底座以及连接底座和模盖的支架平放在地上；

2　将内套筒竖直安装连接在圆盘底座的中央，由鼓身模块对接围成的鼓身模竖直安装在以内套筒为中心的“凸”形圆盘底座的凸台上；

3　将四块扇形外模块(鼓身外范)包住鼓身模，用螺栓连接扣将外模块拧紧安装好；

4　往鼓身模内、外由内套筒和外套筒围成的空隙倒入沙子并夯实；

5　将鼓面模平放在鼓身模端口，盖上模盖，并向模盖内充填沙子，在充填沙子时，在四个方位预留有浇铸孔；

6　沙子充填好后，翻起模盖，拆开外套筒，取出鼓面模和鼓身模，修补好外筒套沙模内壁、模盖底面沙模，并压制事先做好的各种铜鼓花纹图案；

7　再次装上外套筒模块，及模盖，从模盖的浇铸孔同时往内浇注铜水，直到注满为止；

8　冷却后，打开模具，取出浇铸好的铜鼓；

9　焊接鼓耳及鼓面立体装饰如蛙饰等，并对铜鼓进行外部、内部修饰并适当调音，对铜鼓进行表面旧化处理，使之呈现出古色古香的形态。

采用上述铸造方法的优点在于：

1　模具结构简单，操作方便易行。

2　模具散热性好，内套筒具有散热的功能，而用沙子做成的沙模，透气性能大大优于泥模，浇铸时能快速冷却，浇铸时间也大为缩短，气隔问题也易于解决。用这种方法铸造出来的铜鼓，壁厚与传世铜鼓相当，有的甚至比传世铜鼓还薄。

3　铸造的效率高、成本低，又方便快捷。与泥模、陶模相比，泥模的制作较复杂且干燥缓慢，耗时约半月。倘若浇铸失败，泥模即作废，又要重新制模，再让其阴干，才能再铸。采用沙模不仅效率高，而且工艺简便，从在底座上安装鼓心模具开始，到夯实沙子、刻印纹饰、浇铸，三个小时左右即可完成。若浇铸不成功，则可立即清理模具，重新装沙、夯实，几个小时后又可浇铸。沙子可反复利用，不象泥模那样用一次后就废弃不用了。广西博物馆委托韦氏兄弟铸造一面直径110厘米的大铜鼓，一个月就顺利完成了。

4　改进了传统的翻砂工艺，模具的各部件都可以用金属材料制成，因此模具是相对永久性的，可反复使用。当然，铜鼓的尺寸不同，模具的尺寸也不同。直径60厘米的铜鼓和直径110厘米需要制作不同尺寸的模具。

2004年，河池市文物管理站开始与韦氏兄弟合作，共同铸造麻江型铜鼓，其中文物管理站负责新铸铜鼓的造型、尺寸、纹饰布局、合金配比及音高的确定。在一年多时间里，已铸造出100多面麻江型铜鼓。这些铜鼓经南丹、东兰等地壮族、瑶族群众一年多的使用，证实完全符合他们的要求。

从2006年7月开始，韦氏壮族兄弟铸造的铜鼓不断增多，到11、12月，每月铸造40面左右，最多时每天可铸造4面麻江型铜鼓。12月29日南丹县里湖乡的白裤瑶族购回8面铜鼓，与原收藏的传世铜鼓进行敲击比赛，其中有一面是当地公认的鼓王，韦氏兄弟铸造的两面鼓经过四个小时的敲击比赛，从音量、音质方面等方面都优于铜鼓王。韦氏兄弟铸造的铜鼓主要销往广西和贵州两地。据2003、2004年南丹白裤瑶生态博物馆课题组观察统计，白裤瑶族在砍牛活动使用的铜鼓中，10面中有3、4面是韦氏兄弟新铸造的。到目前为止，广西的壮族、瑶族群众购买、使用韦氏兄弟铸造的铜鼓达200多面。贵州方面购买韦氏兄弟铸造的铜鼓也有200面左右。

在成功铸造麻江型铜鼓的基础上，韦启初兄弟又开始进行大型铜鼓的铸造试验。2006年5月，兄弟俩受广西壮族自治区博物馆的委托，为自治区文化厅铸造一面面径为110厘米、高60厘米的大铜鼓，作为中共广西壮族自治区委员会、广西壮族自治区人民政府的礼物，于2006年6月北京举办“广西文化舟”活动时赠送给中共北京市委、北京市人民政府。经过20多天的努力，在经历了两次失败之后，他们终于成功地铸造出这面大铜鼓。从而把自己的铜鼓铸造技术提升到了一个新的水平。此后用这个模具陆续铸造了四面直径110厘米的大铜鼓。

铸造技术4

关键词 反重力；PLC控制；PID；参数

中图分类号：TG249 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0108-01

在铸造生产中，反重力铸造液面加压控制系统的精密度与性能是制约高品质铸件、大型铸件以及复杂薄壁的铸件质量的最重要因素之一。具有强调节能力、自动补偿能力的液面加压控制系统能够有效预防其内部与外部干扰。随着工业计算机在控制系统中的广泛应用。反重力铸造液面加压控制系统自动控制及自动操作的性能越来越强，大大提升了铸件质量。

1 反重力铸造装备液面加压气控系统的组成

反重力铸造压力控制系统有两大核心部分组成。一是现场控制系统SIEMEN S S7-200（CPU224）；二是工业控制计算机远程监控系统。辅助部分主要有数字组合阀。其动态精确控制是通过闭环PID+ 模糊控制实现。

为了提高重力铸造的可靠性，PLC同时控制系统流量调节执行机构及电控截止阀。为了预防电控系统出现故障，在多功能反重力铸造装备气控系统的集成中添加手动阀；这样可实现三种功能：同步建压、充型压差的形成、系统排气。

图1中DV01、DV02是调节执行机构，DV01其功能有两个，一是执行低压铸造，二是是铸造液面加压的流量进行调节。DV02的功能主要是对差压铸造液面加压的流量进行调节。JL01的功能是执行调压铸造使时对同步建压压差的节流阀进行调节；JL02执行差压铸造功时对同步建压压差的节流阀进行调节。JY是减压阀，AQ01～AQ05是电控气动球阀，其作用用于流量截止。此反重力铸造装备液面加压气控系统与PLC连接后，自动操作与手动操作均可实现。

图1 液面加压气控系统原理

2 反重力铸造控制系统下位机程序的设计

在反重力铸造中，PLC作为下位机实现现场采样、处理与控制输出等功能。其稳定性对铸件品质起决定性作用。根据PLC运行特性，结合反重力铸造过程中液面加压运行状况，将主程序设计为循环检测程序模式。

PLC系统开始运行时，首先执行第一次循环，对逻辑位初时化与外循环主程序环节进行指令控制。PLC系统再次循环时，不在对逻辑位初始化部分进行指令控制，只对外循环主程序环节进行指令控制。当PLC系统检测到机械设备动作到位时，开始浇铸。PLC系统程序只运行于内循环主程序。

3 反重力铸造控制系统液面加压自动监控程序的设计

在自动监控程序中，监控子程序是最重要环节。在浇注生产时，首先以给定工艺曲线当参考值；并调用定时中断程序中的采样、PID输出、模糊控制等子程序，对组合阀的开度，气流量进行调节；控制金属液，使得浇铸过程顺利进行。其次是当金属液充满之后，立即增压，使其达到预定压力并进行保压。三是当到保压时间达到预定的效果后，系统可以进行自动排气。

当控制系统发生故障时或险情时，操作人员可以根据情况立刻按下紧急停止按钮，这样子程序就被优先启动，完成自我保护。包括关闭进气阀启动，排气阀打开等功能。

4 反重力铸造控制系统上位机监控界面的设计

1）组态界面内核的设计。控制系统的执行机构和信号输入均有PLC发出指令进行控制，因此设计PLC程序时，需要对上位系统的组态进行定义，其变量与PLC对应。同时为了记忆方便，提升程序的可维护性，在对PLC的内部地址与I/O变量分配地址时，要建立对应的标记名，对应的地址存放于InTouch的“标记名字典”项目中。在填写不同区域的内容时，要对内容进行严格的种类划分。

2）参数设置界面。反重力铸造设备工作时可能涉及到的有用数据，因此工艺参数设置要具有加压工艺参数、特性控制参数、PID控制参数以及操作人员信息等多项内容。其中加压工艺参数以下几项：一是用于差压或者调压工作模式的同步压力；二是在熔体升液管中的上升速度的升液速度；三是在熔体完成升液过程的升液压力；四是在熔体型腔中的上升速度的充型速度；五是熔体到达型腔项部时的压力的充型压力；六是充满铸型到铸件表面凝固结壳的结壳增压速度；七是铸件在压力下结壳压力增量的增压压力；八是充满铸型到铸件表面凝固结壳时间；九是结晶增压速度；十是结晶增压压力以及结晶时间、熔体密度和阻尼系数等。

3）过程监控界面与数据管理界面。多功能反重力铸造设备的过程监控界面是系统控制的核心界面。在设计中，要满足以下记得条件：一是现场操作人员可以随时切换监控流程种类；二是为预防浇注过程中发生误操作现象，监控界面安装操作相关功能的按钮，确保安全生产。数据管理界面的过程能够对已往保存的压差、温度等数据。

4）故障定位界面。故障定位界面包括模拟量输入与开关量输入输出检测两大部分，主要功能是日常维护控制系统硬件故障。

5 PID控制器参数整定与算法在PLC中的组态中的实现

PID控制器结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便，因此反重力铸造液面加压控制系统得控制可选用PID控制器。反重力铸造液态成形时，其压差信号变化速度非常快，再加上其运行时间仅仅几秒至几十秒。但铸件成型过程较长，PID独调节不能及时跟上，PID参数调整不能解决快速累积计算的工业计算机的与充型介质流动滞后出现的问题。干扰和参数变化对控制效果影响大，而模糊控制系统则可减弱以上不足。本文对PID计算结果进一步模糊化优化，系统响应速度大幅提升，调节时间明显减少。

6 结束语

总之，LC控制技术在反重力铸造装备中的应用愈加广泛，逐步向集成化、自动化等、远程在线化及时监控等功能。本文控制机和PLC实现了反重力铸造装备的上下位控制设计，反重力铸造装备系统整体的可靠性大大提升。

参考文献

[1]邱风斌。中国铸造业所面临的环境分析及发展思路[J].经济师，2005（01）：261-262.

[2]李永圣，陈彤刚。前进中的中国铸造业[J].铸造技术，2004（01）：5-6.

[3]王猛，曾建民，黄卫东。大型复杂薄壁铸件高品质高精度调压铸造技术[J].铸造技术，2004（05）：353-358.

铸造技术范文5

关键词快速成型；机械铸造；应用

在机械制造业的不断发展中，铸造行业也面临新的问题，即快速制造。对于制造生产单件或小批量的零件需要确保制造的柔性以及生产成本。传统的制造工艺因为技术的限制难以满足现代生产的需要，所以，在铸造的过程中需要积极引进先进的技术，确保市场占有率以及产品的质量，提高市场竞争力。快速成型技术可以把原来的设计进一步加工并且形成实体，不利用模具也可以塑造形状。利用快速成型技术生产的模型可以用到产品使用功能验证以及设计验证等方面，对产品设计及优化增加依据。确保产品的开发成功率，有利于缩小产品的开发周期，降低成本投入。

1 快速成型技术

快速成型技术是一项国际上新开发的科技成果，其核心在于计算机技术以及材料技术，与过去的机械加工不同，通过CAD制成零件的几何信息，再使用激光束抑或其他措施把原材料变换成零件。使用这种方式，可以节省时间和成本，在很大程度上提高铸造的灵活性和生产效率。

2 快速成型的原理

快速成型技术不仅在制造的思想和实现的方法方面有重要突破，而且对零件质量、性能和制作时间等方面也有很大的进步。它的基本原理如下：每个三维零件是被二维平面沿相同坐标方向而叠加起来，所以，在分析的过程中，可以把三维实体分离，在一个平面里做信息分析，利用熔结、聚合作用等方法，一层一层有区别地固化液体材料或粘结固体材料，按要求快速制作出零部件。其利用的关键制造方式是把新的材料不断添加到工件上，从而完成零件制作。

3 快速成型技术的方法

现在快速成型技术的主要方法有：立体平板印刷法、逐层轮廓成型、激光分层烧结法、融化堆积、光掩膜法、陶瓷壳法。由于方法不同，在使用过程中的具体工艺也会有所区别，各具特点，但是，这些工艺的具体使用流程却很相仿。以上方法很多仍处在研究的阶段，也有一些已投入实用，例如：立体平板印刷法就是一种比较成熟的技术方法，而且在市场上占有一定的市场份额。

4 基于快速成型技术的机械铸造应用

直接铸造法

直接铸造法其中的主要特点是一步成型，在这过程中不需要经过转化形状，通过金属浇铸的办法形成金属零件。由于金属零件不用改变其他形状，所以称为直接铸造法。这种方法一般用于铸造简单的零件。直接铸造法有两种模式：

（1）直接壳型铸造法。利用激光烧结陶瓷粉，激光在烧结中有选择性，可以完成对壳型零件的一次性铸造。运用这种方法，第一是在辅助设计软件里，把零件模型变化为壳型，再设定浇注系统，壳型的厚度一般选择5-10毫米。使用激光烧结时烧结非零件材料，而零部分就却还是粉末。在烧结完成之后，固化剩下的部分就可以得到壳型，最后向壳型物体内浇筑就可以得到金属零件。这种方式可以节省一些传统的过程，如模具的设计、制造等，这样可以有效加速零件加工。同时这种方法也有缺陷，以这种方式制成的零件，它的表面粗糙度比较高。所以这种技术方法的重点就是选择壳型厚度，优化表面粗糙以及固化工艺等。

（2）直接制模铸造法。直接制模铸造时利用粘接剂连接，直接铸模制成的金属成型的特点是柔性、环保，这种方法对外形复杂以及内部结构都可以制作，选择材料的时候可以使用铸造用砂形成砂型，浇注后就可以铸成金属零件。这种方法成本低，尺寸比较大，可以用于铸造结构复杂、体积大的零件。

一次转制法

一次转制法即快速成型之后仍要继续与别的制造工艺结合铸成最终产品。这种方法适合用作制造单件、小批量零件。

（1）砂型铸造用模快速成型。第一先选用树脂材料利用快速成型的技术完成模样的制作，其后进行喷涂抑或镀金以得到准确的原型。再者就可以将得到的原型放到模板上加工生产。其中的具体程序如下：①通过辅助软件设定零件的加工数量、圆角以及起模斜度等；②在系统中传入数据，即可得到经过微修后的相关的零件模样；③把得到的模样拼接制成模板，模样过大的情况可以使用分模块的方法进行；④形成最终的模样。一般情况下，为了降低材料的使用量，节约上机的时间，会把模样的背面会设计为蜂窝状。这种设计需要考虑模型的承受压力，同时，考虑到要提高模型的耐磨性，制造时要在模型的表层进行电镀铝合金，也可把特氟隆塑料喷涂在表层。

（2）铸造熔模的快速成型。利用辅助设计软件和三维成型设备铸造陶瓷壳，其优点在于有利于减少熔模铸造所花费的时间，可省去压型、蜡模等一些工序。不仅如此，这种模型可以完全不用考虑蜡模变形等因素，因此，其优势还在于增加零件的精准度，铸造中空零件。使用这种技术，工厂就可以在一周之内制成高精度的零件，极大提高生产效率。

（3）铸造消失模的快速成型。主要指融积成型FDM、叠层实体制造LOM等一些方式产生树脂抑或热塑性材质的原型能够快速成型。把成型模样用耐火材料涂上，同时将其放入装满干砂的密封箱中，并把空气抽空，使砂型结实起来。这是把已经融化的金属倒入砂型里，最后烧掉模样，即可铸成金属零件。因为烧模样的过程中会留下一些灰分，会影响零件的质量，所以利用选择性激光烧结并使用PMMA构造模样，这样才能减少灰分。

二次转制法

二次转制法的核心在于利用快速成型铸造出原型模样，通过选择硅橡胶、蜡和聚氧脂等一系列材料进行浇注，形成软模具，之后把其和陶瓷型铸造、熔模铸造等其他铸造法相结合，从而制成金属零件。因为由原型再到金属零件需要两次抑或两次以上的转换，因此这工艺被称为二次转制法。这种方法适用于制造批量金属零件。值得关注的是，这项技术的核心在于软模具精确的尺度以及处理模具表层的粗糙度。

5 结束语

快速成形技术作为现在国际上成型工艺中新的关注点，机械铸造作为一项传统的工艺，结合这两门技术各自的特点和优势，从而在新产品开发中获得经济效益以及社会效益。本文阐述了快速成型的原理以及主要方法，并对快速成型的机械铸造的应用进行分析说明，希望能够给大家带来借鉴。

参考文献：

[1]佟晓飞。浅谈快速成型技术在机械铸造生产中的应用[J].黑龙江科技信息，2009（20）.