铸造行业作为制造业的主要组成部分,其技术在当代发展日新月异。中国工程院院士、清华大学教授柳百成指出,轻量化、精确化、高效化、数字化、网络化和清洁化生产将是铸造技术的发展方向,也是铸造产品质量发展的方向。目前,信息技术正在全面提升铸造技术水平,计算机模拟仿真技术已在铸造领域中得到广泛应用。
柳百成院士将铸造科技的发展趋势归纳为四个方面:与高新科技相互融合、铸造技术日新月异;信息技术大大促进和提升铸造技术水平;极大、极小、极精密等极端条件下铸造是铸造技术发展的重要领域;绿色铸造是铸造技术的发展方向。面向21世纪,铸造技术正朝着更轻、更薄、更精、更强、更韧和低成本、高质量、周期短,以及数字化、网络化与绿色化方向推进。为了减轻对资源消耗和环境污染的压力,铸件轻量化已经成为重要的发展趋势。
据最新报道,奥迪已经推出世界上第一台百公里油耗低于3升的四门轿车,如此令人惊诧的油耗,除汽车使用极其省油的发动机外,全车重量只有100公斤是重要原因。沈阳铸造研究所高级工程师刘静远认为,汽车所用铸件重量的降低,是整车重量下降、减少油耗的重要因素。近年来,随着汽车工业和电子工业的发展,对通过降低产品的自重来降低能源消耗和减少污染,提出了更加迫切的要求。
近年来,出现了许多新的精确铸造技术,如可控压力精确砂型铸造、压力铸造及消失模铸造等。其中消失模铸造新工艺具有高精度、短流程、清洁化等特点,因而被许多国家称为“明天的铸造技术”。令人欣慰的是,我国安徽合肥合力叉车集团公司已经采用这项技术,铸件质量已经达到世界先进水平。另外,定向凝固熔模铸造、半固态铸造、快速或直接铸造成形技术都是新一代的先进铸造技术。
随着计算机技术的发展,模拟仿真成为材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点。根据美国有关科技机构的报道,模拟仿真可提高产品质量5到15倍、增加材料出品率25%、缩短产品设计和试制周期30%到60%。经过数十年的发展,铸造过程的宏观模拟在工程中的应用已经是一项十分成熟的技术,国内外已经有很多商品化的软件,而多学科、多尺度、高性能、高精度及高效率,则是模拟仿真技术的努力目标。在我国重型制造企业的共同努力下,长江三峡水轮机叶轮的不锈钢叶片重62吨,已由中国二重集团公司首先试制成功,其铸造工艺方案就采用了先进的计算机模拟仿真技术。
据了解,现代的产品设计及制造开发系统,以设计与制造过程的建模与仿真为核心内容,是在网络化环境下进行全生命周期设计。在网络环境下,铸造过程的模拟仿真将在新产品的研究开发中发挥重要作用。
对于铸造产业清洁化,沈阳铸造研究所高级工程师刘静远教授认为,实现铸造集约化生产是实现清洁化的前提。他认为,集约化是通过提高投入的人才、科技和资财的数量尤其是质量,科学地经营和管理,以获得更大的产出和社会经济效益。目前国内铸造企业有两万多家,平均每个企业人均年产出远低于发达国家。他认为,企业生产方式由粗放式向集约化转型,才能使清洁化生产成为可能。从社会可持续发展的角度看,铸造行业向清洁化生产发展是大势所趋。