数字化无模铸造
中华人民共和国工业和信息化部公告
中华人民共和国工业和信息化部公告2019年第29号(节选机械工业部分)55全球经济一体化的发展,标准已经成为产业竞争的重要手段,在高新技术领域已形成了“技术专利化一专利标准化一标准垄断化”趋势,谁掌握了标准的制定权,谁就获得了技术优先权,也就掌握了市场的主导权。
加强自主创新,提高科技持续创新能力。
在以知识经济和信息网络发展为主题的今天,技术标准已成为一个企业,乃至国家科技发展的重要支撑和牵引要素,是企业自主创新能力建设的直接体现,标志着企业科技能力的强弱,基础研究能力优劣,以及科研成果的市场转化能力高低。
企业应建立“人才、专利、技术标准”三大科技发展战略,把技术标准的发展作为企业科技发展的核心内容。
(5)积极参与国家标准、行业标准及国际标准的制修订及相关标准化技术委员会的工作多年以来,以英、法、德为主的西欧国家和美国,一直将很多精力和时间放在国际和区域标准化活动上,企图长期控制国际标准化的技术大为由,不断对我国产品设置技术贸易壁垒。
因此,我国结合当今国际社会发展的趋势,确定了我国的标准化战略重点。
我国标准化战略重点放在公众十分关注的健康、安全和环境保护领域、核心技术领域及其他社会热点问题上。
作为标准使用、创新、技术的主体,我国鼓励企业各级参与到标准化的工作中来,特别是中大型企业,制修订一批不但在国内,且在国际上都具有影响力的标准,来提升企业的竞争力,鼓励企业积极参与,承担国家、国际标准化技术委员会的工作,以便在行业中具有技术话语权。
企业在进行标准战略时,应考虑积极参与到国家标准、行业标准及国际标准化的工作中来,除本企业技术交流、学习的平台外,还应尽可能参与各级单位举办的标准化活动,来不断提高企业标准化质量,占领技术先机,在提高企业知名度,品牌效应和市场竞争力的同时,减低技术贸易壁垒的风险。
(转自《中国标准化》)56。
MAGMA的数字化铸造工艺
2019年第6期/第68卷国外动态FOUNDRY粒材料属性与射砂机及当前模具进行耦合，我们就能够全面地模拟整个生产流程。
这也就意味着，现在我们可以确保可靠的砂芯质量。
”他还说道：“由于计算时间较短，我们甚至可以将模拟集成到机器的实时操作中”。
下一步工作也已在开展：在未来，与砂粘结剂混合物相关的参数也将纳入虚拟模型，以进一步提高砂芯质量预测的准确度。
HA管理团队成员Amine Serghini解释说："我们将能标识出肉眼无法察觉但在后续流程链中会引发问题的砂芯缺陷。
砂芯在存储过程中变形、砂芯在浇注过程中断裂以及铸件缺陷通常是砂与粘结剂混合物的存储时间等参数不合适导致的，而并不是粘结剂本身的原因。
新的砂与粘结剂的混合物流速更稳定，压塑性更好，可以减少模具和排气口的污染。
”虚拟射芯机用于预测砂混合物是否可以继续使用而不会导致芯质量问题。
Laempe在巴代肯施泰特的HA Center of Competence（试验培训基地）使用最先进的射砂机进行测试时，收集了直接模拟的实证数据。
通过这些数据，他们可以在机器和模拟中对重要的参数以及这些参数对充型过程的影响进行充分评估和精确建模。
HA Center of Competence配备有各种各样的技术设备，可以为不同领域的合作伙伴提供一些非常有用的平台，以系统地促进联合开发项目的创新。
基于数据的实时砂芯生产控制系统的技术已经实现，归功于MAGMAx HA和Laempe的合作伙伴关系，表示他们向工业4.0迈出了革命性的一大步。
这个有着美好前景的方案为这三位合作伙伴打开了一个潜力无限的新世界，他们将持续努力，为客户提供智能解决方案，帮助客户优化和改善砂芯生产工艺。
项目及项目结果的详细说明将以合集文章的形式刊登在2019年6月的GIESSEREI杂志上。
（MAGMA GmbH供稿）MAGMA的数字化铸造工艺MAGMA将在2019年6吓人上展示其"数字化铸造工艺”，展示最新的虚拟铸造技术、模具及工艺优化解决方案。
铸造技术的发展现状与前景探究
铸造技术的发展现状与前景探究铸造技术是一种古老的制造工艺，经过数千年的发展，它已经成为现代工业中不可或缺的一部分。
随着科技的进步和工业化的发展，铸造技术也在不断地创新和完善。
本文将探讨铸造技术的发展现状和前景，并分析其在未来的应用前景。
一、铸造技术的发展现状1. 传统铸造技术的完善传统的铸造技术主要包括砂型铸造、金属型铸造和压力铸造等。
这些传统的铸造方法已经经过数百年的发展与完善，在工艺技术、设备设施和质量控制方面都有了很大的提升。
采用计算机辅助设计和模拟分析技术，可以使产品的质量和生产效率得到显著提高；而高强度、高耐磨的新型铸造材料的应用，也使得铸件的耐用性和性能得到了大幅提升。
2. 数字化铸造技术的应用随着信息技术的快速发展，数字化铸造技术也逐渐成为铸造行业的发展趋势。
数字化铸造技术主要包括数字化设计、数字化仿真和数字化制造等方面。
采用这些技术可以大大减少试制周期，降低开发成本，提高产品的质量和性能。
特别是在航空航天、汽车制造等领域，数字化铸造技术的应用已经成为不可或缺的一部分，为整个行业的发展带来了新的机遇和挑战。
3. 先进铸造材料的研发与应用除了铸造工艺的创新外，先进铸造材料的研发与应用也是铸造技术发展的重要方面。
随着新材料的不断涌现，具有高强度、高温性能和良好耐磨性的铸造材料得到了广泛的应用。
这些材料的使用可以大幅提高铸件的使用寿命和工作性能，促进行业的发展和升级。
4. 自动化、智能化生产技术随着机器人技术和人工智能技术的进步，铸造技术的生产过程也在向自动化、智能化方向发展。
自动化生产线的应用可以提高生产效率，减少人力成本，提高产品质量和一致性。
而智能化技术的应用则可以实现生产过程的实时监控和调整，确保产品的质量和稳定性。
这些技术的应用将会进一步推动铸造技术的发展，并有望成为未来铸造行业的主要发展方向。
二、铸造技术的发展前景1. 高新技术的应用未来铸造技术的发展方向将主要集中在高新技术的应用。
铝合金薄壁铸件砂型无模铸造工艺
铝合金薄壁铸件砂型无模铸造工艺摘要：介绍铝合金薄壁铝合金铸件采用砂型无模铸造的工艺流程及特点，并通过零件结构分析产生冷隔、缩松等缺陷风险，设计了双浇口开放式顶注式浇注系统及内浇口上方设置多处异性冒口。
结果表明，双浇口开放顶注重力式浇注可以解决薄壁件砂型浇注产生的冷隔、缩松等缺陷，取得显著的经济效益。
关键词：砂型无模；无模精密成型；凝固收缩中图分类号：Sand mold less casting process for thin wall aluminum alloycastingsOU Hong-rong ZHOU Liang-jian FAN Jin-qianGuangxi Yuchai Machinery Co. Ltd.Yulin,Guangxi Province,China，537000Abstract: The technological process and characteristics of sand mold less casting for thin-walled aluminum alloy castings are introduced. Through the structural analysis of the parts, the risk of defects such as cold shut and shrinkage porosity is caused. The double gate open top injection gating system is designed, and a number of heterogeneous risers are set above the inner gate. The results show that the double gate open top pouring gravity pouring can solve the defects of cold shut and shrinkage caused by sand mold pouring ofthin-walled parts, and obtain significant economic benefits.Key words: Sand mould without mould；Dieless precision forming；Solidification shrinkage1引言节能减排和轻量化是目前发动机制造行业不断追求的目标，目前大多数柴油发动机的零部件都是由铸铁材料铸造而成。
铸造行业 数字化转型实施指南
铸造行业数字化转型实施指南在当今数字化时代，各行各业都在积极推进数字化转型，以适应快速发展的科技发展趋势。
铸造行业作为传统的制造业之一，也在不断探索如何利用先进技术和数字化手段提升生产效率，降低成本，提高产品质量。
本文将就铸造行业数字化转型的实施指南进行探讨。
首先，铸造企业在实施数字化转型的过程中，需要明确转型的目标和意义。
数字化转型的最终目的是提高企业的整体竞争力和市场地位，实现生产过程的智能化、自动化和信息化。
通过数字化转型，企业可以加快生产周期，降低生产成本，提高产品质量和设计灵活性，更好地满足市场需求。
其次，铸造企业在数字化转型的过程中，需要优先考虑的是信息化建设和数据管理。
信息化建设是数字化转型的基础，铸造企业需要建立完善的信息系统和数据平台，实现生产过程的数字化监控和管理。
同时，铸造企业需要合理规划和管理生产数据、质量数据和工艺数据，以实现数据的共享和分析，为决策提供科学依据。
另外，铸造企业在数字化转型的过程中，需要积极推进智能制造和工业互联网应用。
智能制造是数字化转型的核心内容，铸造企业可以借助先进的传感器、机器人和人工智能技术，实现生产线的智能化和自动化。
同时，铸造企业还可以通过工业互联网技术，实现设备之间的联网和信息共享，实现生产过程的协同和优化。
此外，铸造企业在数字化转型的过程中，需要关注人才培养和团队建设。
数字化转型需要具备一定的技术和管理能力，铸造企业需要通过培训和引进人才，提升团队的整体素质和竞争力。
同时，铸造企业还需要激励员工的创新意识和团队合作精神，共同推动数字化转型的实施和落地。
最后，铸造企业在数字化转型的过程中，需要注重风险管理和持续改进。
数字化转型是一个复杂的过程，铸造企业需要及时识别和应对可能出现的风险和挑战，确保项目的顺利实施。
同时，铸造企业还需要不断总结经验和教训，持续改进数字化转型的策略和方法，不断提升企业的数字化水平和竞争力。
综上所述，铸造行业数字化转型的实施指南包括明确转型目标、信息化建设和数据管理、智能制造和工业互联网应用、人才培养和团队建设、风险管理和持续改进等方面。
新型铸造技术的研究及应用
新型铸造技术的研究及应用随着工业化的不断发展，铸造技术作为制造行业的重要基石，在技术的持续改进和创新中也得到了长足的发展。
近年来，新型铸造技术的研究和应用，为铸造行业带来了新的发展机遇。
一、新型铸造技术的研究1.1 数字化铸造技术数字化铸造技术是一种集成了数字化设计、数字化模拟、数控加工等多种先进技术的铸造生产方式。
主要通过对铸造工艺进行数字化仿真，优化铸造参数设置，提高生产效率和产品质量。
其中，CAD/CAM技术和虚拟样机技术是数字化铸造技术的核心。
1.2 新材料铸造技术新材料铸造技术是指应用新材料和新工艺技术进行铸造。
这种技术能够满足特定材料的需求，如高性能合金、超导材料等，同时还可以降低能耗和环境污染。
1.3 先进成形技术先进成形技术是一种通过快速成形技术制造金属原型的铸造技术。
它采用了激光喷粉和激光熔化成形、电子束烧结和光敏树脂快速成型等多种技术手段，可以实现一次成形，并且工艺稳定可靠，能够有效改善金属成形的精度和质量。
二、新型铸造技术的应用2.1 轻量化汽车零部件铸造随着汽车工业和环保意识的不断提高，轻量化汽车零部件的需求也越来越大，而新型铸造技术的应用，则可以有效地解决这一问题。
比如，采用先进的高强度铝材料，或采用热成型、注压成型等先进技术生产部件，可以将汽车的重量减轻15%-20%。
2.2 航空航天领域铸造航空航天领域对铸造技术的要求尤为高。
而数字化铸造技术和新材料铸造技术则可以为航空航天领域带来更高的科技含量。
比如，使用高强度合金材料，采用虚拟样机技术进行设计和仿真，可以有效的提高飞机的安全性和性能。
2.3 家电产品铸造家电产品作为大众化产品，对铸造的要求较高。
而先进成型技术的应用，则可以大幅提高产品的生产效率和质量。
比如，使用激光喷粉和激光熔化成形技术代替传统的生产方式，可以有效地提高家电产品的质量和生产效率。
三、新型铸造技术未来的发展趋势随着科技的不断推进，新型铸造技术也在不断的发展和创新。
3D打印技术之PCM(无模铸型制造技术)
3D打印技术之PCM(无模铸型制造技术) 3D打印技术之PCM（无模铸型制造技术）无模铸型制造技术（PCM，Patternless Casting Manufacturing）是由清华大学激光快速成形中心开发研制。
该将快速成形技术应用到传统的树脂砂铸造工艺中来。
首先从零件CAD模型得到铸型CAD模型。
由铸型CAD模型的STL文件分层,得到截面轮廓信息,再以层面信息产生控制信息.造型时,第一个喷头在每层铺好的型砂上由计算机控制精确地喷射粘接剂，第二个喷头再沿同样的路径喷射催化剂，两者发生胶联反应，一层层固化型砂而堆积成形。
粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起，其他地方型砂仍为颗粒态。
固化完一层后再粘接下一层,所有的层粘接完之后就得到一个空间实体.原砂在粘接剂没有喷射的地方仍是干砂，比较容易清除.清理出中间未固化的干砂就可以得到一个有一定壁厚的铸型，在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。
和传统铸型制造技术相比，无模铸型制造技术具有无可比拟的优越性,它不仅使铸造过程高度自动化、敏捷化，降低工人劳动强度，而且在技术上突破了传统工艺的许多障碍，使设计、制造的约束条件大大减少。
具体表现在以下方面：制造时间短、制造成本低、无需木模、一体化造型, 型、芯同时成形、无拔模斜度、可制造含自由曲面（曲线）的铸型。
在国内外,也有其它一些将RP技术引入到砂型或陶瓷型铸造中来的类似工艺。
其中较为典型的有：MIT开发研制的3DP（Three Dimensional Printing)工艺、德国Generis公司的砂型制造工艺等。
美国Sloigen公司的DSPC(Direct Shell Production Casting）工艺就是在MIT 的3DP基础上发展起来的。
无模精密砂型快速技术铸造方法课件
低成本
减少了传统铸造方法中的模具 制作成本，降低了生产成本。
应用领域与前景
汽车制造
航空航天
适用于汽车发动机、底盘等复杂金属部件 的制造。
适用于飞机发动机、航空器结构件等高精 度、高性能金属部件的制造。
石油化工
未来展望
适用于压力容器、管道等金属部件的制造 。
随着技术的不断进步和普及，无模精密砂 型快速铸造技术有望在更多领域得到应用 ，成为金属铸造行业的重要发展方向。
控制原材料质量
确保使用高质量的原材料和辅 助材料，如砂子、粘结剂等。
优化铸造工艺
通过调整铸造工艺参数，如浇 注温度、浇注速度等，减少铸 造缺陷的产生。
提高操作技能
加强操作人员的培训和技能提 升，确保操作过程符合规范要 求。
质量检测与评估
通过无损检测、金相检测等方 法对铸件进行质量检测和评估
，确保产品质量符合要求。
工艺优化
对工艺流程进行优化，以提高生产效率、降低能耗和减少废 品率。
关键工艺参数
浇注温度
浇注温度是影响铸件质量 的关键参数，需根据材料 特性和铸件结构合理选择。
冷却速度
冷却速度对铸件组织和机 械性能有重要影响，需根 据不同材料和工艺要求进 行控制。
砂型强度
砂型强度是保证铸件尺寸 精度和表面质量的重要因 素，需合理选择砂型材料 和工艺参数。
浇注系统设计
浇注系统是铸造过程中的重要环节， 设计合理的浇注系统可以有效减少铸 造缺陷和提高铸件质量。
砂型制作工艺优化
工艺参数优化
通过调整砂型制作的工艺参数，如砂型温度、压力、时间等，可以提高砂型的强度和耐火性，减少铸造缺陷。
设备升级
采用先进的砂型制作设备可以提高生产效率和铸件质量，如3D打印技术在砂型制作中的应用。
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无模铸造技术
数字化无模铸造精密成型技术，简称无模铸造技术，是计算机、自动控 制、新材料、铸造等技术的集成和原始创新：由三维CAD模型直接驱动 铸型制造，不需要模具缩短了铸造流程，实现了数字化铸造、快速制造。
图2 技术流程图 5
目录
无模铸造的背景意义 无模铸造技术简介
无模铸造与传统造型的对比
德国EOS 公司利用选区激光烧结工 艺进行砂型、塑料等模型的制造技术、 一直处于世界领先地位， 近几年随着国 内在该项技术方面的研究及发展， 技术 水平已经与国外接近， 甚至在成型空间 及某些材料加工领域已超越国外。
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3D打印技术
三维打印是通过粘结剂将粉末材料连接成成型物体的工艺。可二维运动 的机构带动喷头在计算机控制下， 按照零件轮廓形状将液体材料有选择性地 喷涂在粉末材料上， 使粉末材料与液体材料进行反应而完成当前层的固化。 每一层完成后工作台下降一定高度， 铺上一层新的粉末， 重复以上喷涂的工 作， 最终将整个零件制作完成， 见图4。目前该工艺常用的原材料有铸造砂、 陶瓷粉等。根据成型材料及成型工艺不同， 所喷涂的液体材料也不同。有的 直接将粘结剂喷涂在粉末材料上， 如在陶瓷粉末上喷涂硅溶胶； 也有将粘结 剂喷涂在预先混制固化剂的铸造砂粉末上完成固化； 还有将树脂及固化剂分 两次喷涂在铸造砂粉末上以完成固化。
无模铸造的应用
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无模铸型的数字化快速制造技术是近来国内外在近净成形技术方面研究的新
热点，它是建立在新材料、机电一体化、计算机技术、自动化技术、数值分析和 模拟技术等多学科高新技术成果基础上，改造了传统的毛坯成形技术，为单件小 批量零件的快速制造提供解决方案。
数字化快速铸造技术将是装备行业快速铸件制造技术的发展方向。目前无模 铸型的数字化快速制造主要包括离散堆积成形技术和去除加工成形技术。
数字化无模铸造技术
——吴智洲
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目录
无模铸造的背景意义 无模铸造技术简介
无模铸造与传统造型的对比
无模铸造的应用
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传统的手工砂箱造型
传统的手工砂型铸造是指用型砂紧实成铸型并用重力浇注 的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造 方法获得。
图1 传统的手工砂型铸造
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随着汽车、机床等现今制造业技术的高速进步，以及核电、航空航 天、国防军工等重大装备和重大工程的实施，铸造产品发展的趋势要求 更好的综合性能，更高的精度，更少的余量，更好的表面质量，更复杂 的结构。同时，节能降耗、减少污染也是现代制造业的迫切要求。
反观传统铸造工艺，为了达到要求，木模、金属模等的制作过程耗 时耗力，动辄以月为单位的开发周期，拖了制造后腿。
铸造生产中，砂型铸造应 用最广泛，世界上大约80%的 铸件都采用木模、金属模等进 行砂型铸造。
目前，我国有3 万多家的 铸造企业，2011 年我国铸件 年产量超过了4000 万吨，消 耗了大量木材和金属。
选择性激光烧结铸 型制造工艺（SLS）、 3D打印工艺等
离散堆积 成形技术
去除加工 成形技术
数控铣削铸造工艺等
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基于离散堆积原理的无模铸型制造技术近年来取得一定进展， 通过以铸造用的陶瓷粉末或型砂为原料，在CAD 模型驱动下通过 快速成形机，可以直接制成铸造用的型壳。在CAD 环境中，直接 将零件模型转换为壳型，再配以浇冒口系统。型壳的厚度可取5～ 10mm，烧结或粘接过程中，非零件部分进行烧结或粘接，零件部 分仍是粉末。造型完成后将粉末倒出，再经固化处理就获得铸造用 的型壳。用此方法，省去传统精密铸造过程中蜡型、泡沫塑料模、
图4 三维打印工艺示意图
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3D打印技术
使用陶瓷粉为原材料制作的陶瓷型
经过二次焙烧固化后， 可结合陶瓷型精
铸工艺进行铸件生产。使用铸造砂为原 材料制作的砂型， 可直接用于铸件组芯
工艺铸造。
ExOne公司的ProMetal RCT技术是 一种专门制作铸造砂型的3DP技术，其成 形材料为树脂砂，其型砂多为硅砂、合
木基模的于制作离等散多种堆工艺积过程原，是理传的统铸无造过模程的铸重型大变制革。造技术
轮廓扫描喷射固化工艺
这是将快速成形理论引进到树脂砂造型工艺中，采用轮廓扫描喷射 固化工艺，实现了无模型铸型的快速制造。该工艺由清华大学研制成功， 并推出商品化机型。该工艺采用传统树脂砂工艺中的水洗砂、树脂和固 化剂，原材料的准备过程与传统工艺相同，与以上工艺相比无需单独制 备原材料，且成本低廉，铸型强度高，无需特殊的后处理，尤其适合制 造大中型铸件。但该工艺对树脂砂的用量较大，粘结剂成份高，进而导 致加工精度不高，且加工获得的铸型透气性差，不适于对透气性要求高 的大型铸件的直接砂型制造的方法有 两种，直接烧结工艺和间接烧结工艺。 2003年新加坡国立大学对硅砂的直接 烧结工艺进行研究，提出由于硅砂中少 量Al2O3的存在可降低砂粒表面的熔点， 因此无需粘结剂即可烧结的观点。此方 法激光功率在140～200W之间，但成 形速度较慢，制造周期较长，且它对设 备要求高，因此未得到广泛地应用。目 前普遍采用的是间接烧结工艺，即烧结 表面覆有热塑性粘结剂的覆膜砂，酚醛 树脂的固化温度不高，激光功率只要求 在25～100W内。完成的砂型（芯）强 度较低，需经过进一步的后固化处理， 其固化温度一般控制在200～280℃。
成砂及其他的铸造介质。成形件（砂型）
不需要特别的后处理工序，进行清扫后 就可以用于铸造生产。ProMetal RCT技 术的工作空间达到1800mm×1000mm ×700mm，层厚为0.28~0.50mm，打 印速度为59400~108000cm3/h，可用 于大型铸型的制造。ProMetal RCT技术 打印的砂型见图5。
图3 激光选取烧结工艺示意图
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激光烧结技术
使用覆膜砂材料烧结完成的砂型经 过二次烘烤固化后， 应用组芯浇注工艺 进行生产， 适用于大部分可应用组芯工 艺生产的铸铁及铸铝件。使用聚苯乙烯 粉末烧结的工件进行渗蜡后可应用精铸 工艺进行生产， 适用于融模、陶瓷型等 精铸工艺的铸件生产。激光选区烧结工 艺受设备成型空间及加工效率的影响， 不适合于大型件的生产。