铸造行业绿色铸造技术发展战略
2022-06-09
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。
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。