绿色制造技术

1、绿色制造技术概述主讲人：胡建林（中国联合工程公司研究员级高工）内容目录绿色制造的概念绿色制造的内涵和特征绿色制造的研究现状绿色制造技术的内容绿色制造的发展趋势绿色制造的概念20世纪高速发展的工业经济给人类带来了高度发达的物质文明，同时也带来了一系列严重的环境污染问题（温室气体，雾霾，水污染），并制约了人类社会的持续发展。制造业是最大的污染源之一，据统计，造成环境污染的排放物70%以上来自制造业，制造业每年产生大量的温室气体和有害物。传统的制造业一般采用“末端治理”的方法无法从根本上解决制造业及其产品产生的环境污染，而且投资大、运行成本高、消耗资源和能源。国内外经验证明，要消除或减少工业生产环境

2、污染的根本出路在于实施绿色制造战略。绿色制造，又称为环境意识制造或面向环境的制造，最早起源于20世纪30年代，到1996年才由美国工程师学会（SME）比较系统的提出“绿色制造”的概念。从20世纪90年代以来，绿色制造技术在绿色浪潮和可持续发展思想的推动下，迅速发展并在发达国家得到了广泛的应用。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个周期内，对环境的影响（负面影响）为零或者极小，资源消耗尽可能小，并使企业的经济效益和社会效益协调优化。绿色制造模式是一个闭环系统，也是一种低熵的生产制造模式，即原料一工业生产一产品使用一报

3、废一二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。1.绿色制造的概念-中国背景国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）明确提出“积极发展绿色制造，加快相关技术在材料与产品开发设计、加工制造、销售服务及回收利用等产品全生命周期中的应用，形成高效、节能、环保和可循环的新型制造工艺，使我国制造业资源消耗、环境负荷水平进入国际先

4、进行列”；国民经济和社会发展第十二个五年规划提出建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点;国家“十二五”科学和技术发展规划将“绿色制造”列为“高端装备制造业”领域六大科技产业化工程之一，提出“重点发展先进绿色制造技术与产品，突破制造业绿色产品设计、环保材料、节能环保工艺、绿色回收处理等关键技术。开展绿色制造技术和绿色制造装备的推广应用和产业示范，培育装备再制造、绿色制造咨询与服务、绿色制造软件等新兴产业。”2012年科技部发布了绿色制造科技发展“十二五”专项规划，提出“面向汽车、机械、家电、流程工业等国民经济支柱产业以及废旧家电与电子产品折解与资源化、装备再制造等循环

5、经济新兴产业需求，以制造业绿色化为目标，开展绿色制造基础理论和共性技术研究、典型绿色新产品、新工艺、新装备研制，形成绿色制造理论、技术和标准体系，开发出一批具有典型创新性和示范性的产品、工艺和重点装备，实施应用工程和产业示范，带动传统产业资源节约和环境友好提升，支撑节能环保战略性新兴产业的发展，增强量大面广出口产品跨越绿色贸易壁垒的基础能力。”中国制造2025，提出了“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的指导方针，加快我国从制造大国向制造强国转变。绿色制造的内涵绿色制造具有非常深刻的内涵，主要有：1）绿色制造涉及制造技术、环境影响和资源利用等多个学科领域的理论、技术和方法。具有

6、多学科交叉、技术集成的特点，是广义的现代制造模式。制造问题資源优化利用11环境保护f2）绿色制造考虑两个过程:产品的生命周期过程；物流转化过程.即从原材料到最终产品的过程。通过绿色制造要实现两个目标:a.减少污染物排放，保护环境;b.实现资源优化。产帚轉展艺及報皑生产产厢便閒I-3）绿色制造技术综合考虑了产品在整个生命周期过程中对环境造成的影响和损害，内容十分广泛，包括：绿色设计、清洁生产、绿色再制造等现代设计和制造技术。4）资源、环境、人口是实现可持续发展要面临的三大主要问题，绿色制造是一种充分考虑资源、环境的现代制造模式。绿色制造技术是制造业可持续发展的重要生产方式，也是实现社会可持续发展

7、目标的基础和保障。绿色制造与传统制造模式的区别：绿色制造是面对整个产品生命周期过程的广义制造,要求在原材料供应、产品制造、运输、销售、使用、回收的过程中，实现减少环境污染、资源优化的目标。绿色制造是以提高企业经济效益、社会效益和生产效益为目标，强调以人为主体，集成各种先进技术和现代管理技术，实现企业经济效益、社会效益和生态效益的协调与优化。绿色制造致力于包括制造资源、制造模式、制造工艺、制造组织等方面的创新。鼓励采用新的技术方法、使用新的材料资源用于制造工程。绿色制造模式具有社会性。相对于传统制造模式，绿色制造需要企业投入更多的人、财、物来减少废物排放，保护生态环境。绿色制造的研究现状a.外国

8、政府在绿色制造方面的计划：世界主要经济体积极推进绿色计划，促进社会的可持续发展；美国政府提出了可持续制造促进计划(SustainableManufacturingInitiative,SMI),并出台了可持续制造度量标准。欧盟第7框架计划设立了“未来工厂(TheFactoriesoftheFuture)”重大项目，开展新型生态工厂模型(NewEco-FactoryModel)和绿色产品研发是其中的重要内容。日本公布绿色革命与社会变革的政策草案，提出至2015年将环境产业打造成日本重要的支柱产业和经济增长核心驱动力量。绿色制造成为各国重振传统制造业、培育和发展新兴产业的发力点。国外跨国公司在绿色

9、制造方面的设想：通用电气于2005年在全球推出了“绿色创想(Ecomagination)”行动，承诺研发投入倍增，开发更多绿色创新产品以及减少公司运营中的温室气体排放量并提高能源效率和增加企业透明度与公众保持信息畅通。2010年8月25日，丰田公司宣布第五套丰田环境行动计划FifthToyotaEnvironmentalActionPlan”,为2011到2015年的行动落实制定了详细的计划。到2011年，西门子环境友好型产品和解决方案将实现250亿欧元的收入，业务范围包括发电、输电及用电一一建筑、照明、运输和工业一一以及有关的环境技术，如水净化技术和空气污染防治技术等。索尼公司推出了“Roa

10、dtoZero/走向零负荷之路”环境计划，到2050年实现环境负荷为零。卡特彼勒公司大力发展再制造业务，2007年再制造业务部门销售额超过20亿美元，年处理200万旧件能力，年超过1亿磅的废旧金属的再制造和循环适用，再制造过程保留了原产品附加值的85%,近于“零弃物”排放。国内科研院校研究现状：国内一些高等院校和研究院所在国家科委、国家自然科学基金会和有关部门的支持下对绿色制造技术进行了广泛的研究探索；机械科学研究院已完成了国家科委“九五”攻关项目一一清洁生产技术选择与数据库的建立、机械工业基金项目一一绿色设计技术发展趋势及对策研究。围绕机械工业中九个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋

11、势进行了调研，在国内首次提出适合机械工业的绿色设计技术发展体系，同时还进行了车辆的拆卸和回收技术的研究。还在开展国家自然科学基金项目“环境绿色技术评价体系的研究”。以环境保护绿色技术评价体系为研究载体，将ETV评价技术导入机械制造业的绿色设计、绿色制造，建立制造业的绿色概念、描述方法和ETV评价体系。清华大学为创建绿色大学，已将绿色工程技术列为优先发展和支持项目，在美国“ChinaBridge”基金和国家自然科学基金会的支持下，已与美国“TexasTechUniversity”先进制造实验室建立了关于绿色设计技术研究的国际合作关系，对全生命周期建模等绿色设计理论和方法进行系统研究，取得一定进展

12、。上海交通大学针对汽车开展可回收性绿色设计技术的研究，与Ford公司合作，研究中国轿车的回收工程问题；与内贸部中国物资再生利用华东分公司合作，撰写了“探讨中国汽车销售、维修、二手车交易及回收利用一条龙管理模式的可行性报告”；与法国柏林工业大学IWF研究所建立了合作关系，在废弃工业品回收方面展开了研究工作。合肥工业大学开展了机械产品可回收设计理论和关键技术及回收指标评价体系的研究。重庆大学承担了国家自然科学基金和国家863/CIMS主题资助的关于绿色制造技术的研究项目，主要研究可持续发展CIMS(S-CIMS)的体系结构研究、清洁化生产系统和体系结构及实施策略、清洁化生产管理信息系统等。华中理工

13、大学、浙江大学、北京航空航天大学等高院校也开展了绿色制造技术研究。国内已形成了一支从事绿色制造技术研究的专业队伍，为我国发展绿色制造技术奠定了基础。绿色制造技术的内容/掃色4ME产SS*璋色剽蛙工芸技猱堺色回牧鬼狸与張源ft技狀绿色设计技术在绿色制造实施过程中，绿色设计是关键，因为在产品的全部生命周期中,虽然设计费用仅占产品全部成本的5%左右，却决定了80%90%的产品生命周期的全部消耗。绿色设计技术包括：轻量化设计技术-节约材料节能性设计技术一节约能源消耗面向资源循环的设计技术一可折解技术技术、可回收设计技术、可再制造设计技术低碳设计技术无害化设计技术生命周期设计技术绿色制造的材料选择：优先

14、选用可再生材料，尽量选用回收材料，提高资源利用率，实现可持续发展；选用原料丰富，低成本，少污染的材料代替价格昂贵，污染大的材料；尽量选择环境兼容性好的材料，避免选用有毒、有害和有辐射性的材料。这样有利于提高产品的回收率，节约资源，减少产品毁弃物，保护生态环境。绿色制造工艺技术绿色制造工艺技术是指在产品加工过程中尽量节约能源、减少污染的制造技术。绿色制造工艺技术包括绿色新型工艺技术、传统工艺绿色化技术、绿色替代工艺新技术、生产过程绿色化技术等。机械彳丁业典型的绿色制造工艺技术有：绿色铸造技术，包括：消失模铸造；v法铸造；水玻璃自硬砂工艺等。绿色锻造技术，包括：精密锻造；多向模锻；回转塑性成型锻造

15、技术等。绿色热处理技术，包括：真空热处理；高能束热处理；氮基保护气氛热处理技术等。绿色表面涂装技术，包括:水性涂料；高固体份涂料；粉末涂装；电泳涂装等。绿色切削加工技术，包括:高效数控加工；干式切削；低温切削；硬态切削等。特种加工技术，包括：激光加工技术；超声波技术；高压水谢流切削等。现代制造技术，包括：3D打印技术；虚拟制造技术；网络化制造技术等。绿色工程设计技术绿色动能技术，包括：余能回收利用技术；新能源应用技术；能源集中管理技术。绿色室内环境调控技术，包括：地（水）源热泵技术；空气源热泵技术；高大空间分层空调技术；辐射采暖技术；车间通风技术。绿色建筑技术，包括：绿色建材技术；建筑保温隔热

16、技术；遮阳技术；采光照明技术。绿色水系统技术，包括：循环冷却技术；中水回用技术；雨水收集利用技术。5隔音降噪技术及粉尘治理技术，包括:隔音降噪技术；废气粉尘治理技术。绿色再制造技术，包括：再制造折解技术；再制造清洗技术；再制造检测技术；再制造加工技术等。资源回收利用技术，包括：报废汽车产品回收折解及利用技术；废弃机电产品回收折解利用技术。绿色制造共性技术绿色制造共性技术可以为绿色制造实现节能减排、提高资源的综合利用率提供技术支持，主要有：绿色设计与生命周期评价方法及技术，重点研究产品的轻量化设计、节能降噪设计、资源节约性设计等面向产品全生命周期的绿色设计方法，建立绿色设计基础数据库和知识库，开

17、发支持生命周期评价技术的绿色设计工具平台,促进绿色产品设计的推广和应用，推动产品资源性能和节能性能的大幅提升。绿色制造技术标准及信息平台，构建绿色制造技术标准体系，开展绿色制造技术标准研究以及标准协调、标准化服务活动，制订与国际接轨的绿色制造技术规范和标准，针对制造企业产品的设计、制造、使用、回收及再制造等全生命周期的绿色化，建立统一的标准基础数据及信息平台。洁净切削加工理论与技术，开展干切削、新型绿色切削介质、准干切削等相关切削机理、刀具技术与工艺实现方法研究，实现加工方式从传统的大量使用切削液向绿色少、无切削液使用转变，达到高效切削、节能减排、绿色环保的目标。绿色制造过程碳效优化理论与关键

18、技术，研究制造过程碳效分析模型及评估，能耗产需预测、测量、监控与评估，以及制造过程资源和能量利用率优化、废弃物排放最小、制造过程碳效协同平衡与综合优化、管网模拟、机电系统能耗测量、节能减排监控及其支持系统等技术。退役产品逆向回收物流与再资源化技术，开展退役产品回收、拆解、分选、回收利用、再制造、废弃物处理在内的逆向物流设施布局、自动分拣与跟踪技术、废旧物资库存控制等逆向回收物流技术研究；对退役产品破碎、材料分选以及破碎残余物的资源化和能源化关键技术进行研究，提高退役产品回收利用率。再制造基础理论及关键技术，针对制约再制造技术应用中的关键基础科学和技术瓶颈问题，重点突破再制造对象剩余寿命演变规律

19、，可再制造性评价理论；再制造毛坯绿色清洗技术；再制造成型过程的高效控形、控制理论；再制造产品寿命预测及其可靠服役。构建再制造基础理论方法和关键技术体系，促进我国再制造产业的快速和健康发展。再制造产品寿命预测与安全服役关键技术，针对再制造产品寿命的不确定性问题，对再制造毛坯的损伤检测技术、再制造零件初始质量评价与控制技术、再制造零件动态健康监测的传感技术、再制造产品在强耦合条件下的服役安全与综合验证技术，开发相关应用装置，在重载车辆及关键部件发动机等典型再制造产品和零部件上进行试验验证。绿色制造的发展趋势全球化绿色制造的研究和应用将愈来愈体现全球化的特征和趋势社会化一一绿色制造的研究和实施需要全

20、社会的共同努力和参与，以建立绿色制造所必需的社会支撑系统。集成化一一绿色制造涉及到产品生命周期全过程，涉及到企业生产经营活动的各个方面，因而是一个复杂的系统工程问题。并行化一一绿色设计今后仍将是绿色制造中的关键技术。绿色设计今后的一个重要趋势就是与并行工程的的结合，从而形成一种新的产品设计和开发模式绿色并行工程。智能化一一人工智能和智能制造技术将在绿色制造研究中发挥重要作用产业化一一绿色制造的实施将导致一批新兴产业的形成谢谢，祝大家身体健康，工作顺利！铸造：将液态金属液体浇入预先准备的型腔里，金属液在重力场或外场（如压力场、电磁场等）的作用下凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。利用铸造工艺

21、形成的毛坯或零件就叫铸件。铸造的方法很多，主要有砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造以及熔模铸造等，其中以砂型铸造应用最为广泛。目前，对于形状复杂的机器结构零件，铸造仍然是最可行和最经济的加工方法。铸造为机械工业提供毛坯，机械工业是其他工业的基础，因此，铸造是基础的基础。如果取消铸造，有一些行业就难以生存，如机床行业、汽车行业、冶金行业、矿山行业等。铸件在一些机器中所占的比重：内燃机7090%.机床8090%拖拉机5070%发动机8090%重型机器7090%农业机械4070%铸件也与日常生活有密切关系。例如经常使用的门把、门锁、暖气片、上下水管道、铁锅、煤气炉架、熨斗等，都是铸件。铸造行业

22、作为中国制造业的一个重要组成部分，在快速发展的同时也暴露出了极大的能源和环境问题。由于能源消耗和环境污染给中国经济的可持续发展带来了巨大的压力，国家将节能减排、绿色制造和循环经济作为国家社会和经济发展的重点，面向21世纪的铸造技术也将朝着绿色铸造工艺方法和材料装备的方向发展。砂型铸造是铸造工艺的主要方法，占整个铸件产量的80%90%。在铸造生产中，由砂型铸造的造型材料带来的粉尘污染、空气污染及固体污染最为严重。因此，实现砂型铸造的绿色清洁生产对实现绿色铸造具有重要的意义。要实现砂型铸造的绿色清洁生产，应尽量采用绿色的无机粘结剂，并尽量降低粘结剂的加入量（最好不加粘结剂），这样对解决旧砂的再生回

23、用问题大有益处，对环境的压力也将大大减小。在目前涉及的砂型铸造的各种方法中，采用无粘结剂干砂造型的消失模铸造和V法铸造、采用有粘结剂的有机酯水玻璃砂自硬砂铸造是最可能实现绿色铸造生产的工艺方法。无粘结剂的消失模铸造被誉为“21世纪的铸造新技术”、“铸造中的绿色工程”等；有机酯水玻璃砂被国内外的许多专家称为最有可能实现铸钢件绿色铸造生产的型砂；而V法铸造也因其具有节能、高效、环保、高品质的工艺特点而广受好评，在21世纪将有广阔的应用前景。1.消失模铸造工艺01.工艺简介02.主要特点03.关键技术04.与粘土砂对比05.应用状况、存在问题和发展方向06.消失模铸造设备07.工艺的典型案例和应用消

24、失模铸造工艺简介消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。在国外，消失模工艺已经有了五十年的发展历史，但是应用于大规模生产还是在最近的二十几年。前几年我国消失模铸造技术应用虽然进展缓慢，但是在近五年来得到了快速发展。特别是由于消失模铸造设备投资少、工艺路线短、工序简化、占地面积小、铸件尺寸精度和外观精度高，许多原有的中小铸造企业也越来越多地采用该项技术。典型铸件一4缸岌动机虹体消失模铸造的工艺过程包括制造模样、模片及浇注系统粘合、喷（

25、或浸）涂料、填砂紧实、浇注、取出铸件等步骤，与普通砂型铸造工艺步骤相比要简单许多。湿制剖砂JII.1砂理件普通砂型铸苣SOT消矢欖蒔苣型砂简单处理即壅二生、冷却貝韩用簧余卜:烘卜:養卜ci云卜1左葺料干型注砂理消失模铸造的主要特点与普通砂型铸造相比，消失模铸造除了上述两个优点之外，还有以下四个特点:消失模铸造生产线可以一线多用，不仅可以做铸铁、球铁，还可以同时做铸钢件，而且同时适用与各种批量的铸造件，转项灵活，适用范围广。消失模铸造没有飞边毛刺，清理工时可以减少50%以上。消失模铸造劳动强度低，作业环境好。简化了工厂设计，固定资产投资能够减少30-40%，占地面积和建筑面积可减少30-50%，

26、动力消耗可减少10-20%；消失模铸造关键技术消失模铸造的关键技术包括：(1)泡沫模样材料及成形技术原始模样质量(3)真空度(2)型砂振动紧实技术铸件废品率(4)型砂水分型砂流动性铸型强度(6)工艺设计(通用)铸件成品率涂料及涂敷技术(通用)铸件表面质量消失模铸造与砂型铸造对比项目消失模铸造粘土砂型铸造铸件质量表面精度比粘土砂高2级，不容易出现内部缺陷，容易出现气孔标准工艺出品率约90%72%制芯无需制芯复杂铸件需要铸件成本下降10%-30%无下降砂处理型砂可全部重复使用，取消了型砂制备工部和废砂处理工部；标准粘土砂处理模具米用金属模，初始投资大，金属膜可使用10万次以上金属模型或木模适用范围

27、不仅适用于铸钢、铸铁，更适用于铸铜、铸铝等铸铁为主辅料添加耐火涂料粘结剂、陶土、镁粉等总结除个别方面不如砂型铸造，其他方面均胜过砂型铸造传统方法，污染较大、效率高，工艺简单消失模铸造技术的应用状况、存在的问题及发展方向我国铸铁件的消失模铸造生产技术在我国已基本成熟，铸钢件（除低碳钢件的渗碳缺陷控制外）的消失模铸造技术在我国也基本掌握。铝合金的消失模铸造，仍然还有许多技术上的难关没有完全攻克，在工业发达国家（如:美国等）消失模铝合金铸件占主导地位，就是已铝合金消失模铸造为主；在我国则是以黑色金属尤其是铸铁为主，近年来有不少国内铸造企业已具有生产优质铝合金和钢合金铸件的能力，尽管与发达国家仍存在差

28、距，但已走出了消失模生产有色精铸铸件的第一步，今后大力发展铝合金消失模铸造成为我国消失模铸造行业的一个方向。消失模铸造设备消失模铸造的专用设备主要分白区和黑区两大类：白区指的是泡沫模型的制作区、黑区指的是造型及砂处理区，白区（模样制作）设备，主要有间歇式预发泡机、成型机、蒸缸和电热丝切割机以及涂料搅拌机；白区工作环境相对较好，一般为单独的车间。发泡机泡沫模样消失模铸造生产线黑区设备主要有振实台、负压系统和EPC生产线（包括专用砂箱、砂箱输送系统、砂处理和砂冷却系统等）。消失模铸造生产线主要指黑区设备，现国内黑区设备主要分为三类：单机或简易型铸造生产线通常在铸造车间设置1台（造型时用）三维振动台

29、，10多个专用砂箱，砂箱吊运或设有辊（轨）道的砂箱简易输送线，干砂一般是自然冷却或设有简易型砂冷却装置，另加一套抽真空系统和砂除尘筛分设备。国产型消失模铸造流水线采用机械、液压、气动和电控方式，自行设计的国产型生产线，其砂箱数在30-50余个不等；均设有比较齐全的砂处理生产线；生产规模在区间2000300001,投资较少。引进消失模铸造流水线从国外引进单机、主要设备和铸造生产线，投资少则1000万元人民币，多则（累计）8000万元人民币，一般在40005000万元人民币。消失模铸造典型案例某铸锻公司自九十年代末从美国及德国引进消失模铸造生产线及技术。配置全进口自动预发机、成型机、模型粘结机；并

30、在2012年建成投产第二代生产线，新线设计中在真空系统参数、砂冷却系统、膜片烘干等关键技术参数及系统改进；进一步优化工艺流程；相关辅助装备配套采用了如柔性涂胶机械手、半自动浇注机、取件机械手等先进设备设施。主要生产变速箱箱体、减速器壳等铸件，生产能力达到6000t/a。2.V法铸造工艺01.工艺简介02.工艺特点03.关键技术04.与砂型铸造对比05.应用状况、存在问题和发展方向06.V法铸造设备07.工艺的典型案例和应用V法铸造工艺简介V法造型(VacuumProcessMoulding)又名真空密封造型。其原理是将干燥原砂(不加粘接剂，无需混制)填入已放置好模型的砂箱内。两端用塑料薄膜覆盖

31、密封，然后自砂箱内抽出空气使铸型内外有压力差促使干砂密实，从而形成所需的铸型。这是一种国际上公认的最先进的物理造型方法之一。V法铸造是日本人发明的专利。经过近40年不断的研究与发展，V法铸造目前广泛应用于铝合金，铸铁，铸钢及其他特种合金材质，它以尺寸精度高、表面粗糙度低、铸造缺陷少、成本低廉、型砂无需混制等优点越来越受到国内铸造行业青睐。V法铸造有着较为简单的工艺流程:-tl奁箱加砂唏刷涂料踐烘干題膜抽真空翻转起檯V法铸造工艺特点（1）型砂一般采用干燥石英砂，不加粘接剂，不需混碾，故无需湿法铸造用的型砂、混制、磁选、松砂等设备。（2）铸型在适当的真空度下，砂的紧实度及表面硬度都高于多触头高压造

32、型，故能保证铸件有高的尺寸精度。（3）型腔采用塑料薄膜成型，故铁水流动性较好，铸件表面质量高。（4）开箱、砂处理及铸件清理工序均比湿法铸造简化，设备投资也较省。V法铸造关键技术真空度：真空度影响到铸型的硬度，影响真空度的主要因素有真空泵的抽泣能力、负载砂箱的大小、数量及真空管道的漏气情况。（同消失模）加热软化温度：EVA塑料薄膜的软化温度为90C，般是当面膜镜面由中央扩散到边缘时（镜面下垂250-300mm）即可覆膜，加热温度80C左右。型砂水份：应严格控制在0.5%-1%区间以下，否则砂型中会出现“蜂窝”，浇注时容易塌箱。（同消失模）微振紧实时间：在加砂量达1/3左右时开始微振，振动时间根据

33、砂的多少及工件大小不同来选择。（同消失模）保压释压时间：根据铸件结构和大小来确定。实际生产中，通常大件浇注后保持真空1.5-2.5h，再减压1.5h，然后解除真空，冷却和保温时间由材料和铸件尺寸决定。（同消失模）V法铸造与砂型铸造对比以某双头镂机铸件为例，其材质为HT200,下表是V法铸造和砂型铸造对比：项目V法铸造砂型铸造筋板拔模斜度01.52外壁拔模斜度02外壁加工余量（mm）012大平面加工余量（mm）1223辅料添加覆完膜后在表面刷醇基涂料粘结剂、陶土、煤粉等尺寸精度为CT79级CT1012级毛坏重量（kg）300370产品重量（kg）290290铸件对比V法铸造技术的应用状况、存在的

34、问题及发展方向应用状况中国自1983年引进V法铸造技术以来，V法铸造工艺已在国内取得了飞速发展，据全国消失模与V法学会统计，截至2012年7月，全国有超过450余家V法铸造企业，并拥有V法铸造专利超过40多项。存在的问题（1）造型操作复杂，小型铸件造型生产率不高。（2）V法造芯技术还不成熟，必须米用树脂砂或水玻璃砂芯才能制造内腔复杂的铸件。（3）从造型、合型、浇注直到铸件落砂，都要对铸型保持负压，这对机械化流水生产带来一定困难。（4）受到塑料薄膜的伸长率和成形性的限制，不适合生产外形复杂的铸件。发展方向大型化、机械化、智能化。V法铸造设备（1）单机V法造型线单机V法造型线有两台造型机组，分别造

35、上下箱。采用覆膜器烤膜覆膜，固定震实台震实，起模机或行车起模。干砂一般自然冷却或设有简易型砂冷却装置，另加一套抽真空系统和砂除尘筛分设备；设备布置灵活，投资少。（2）小车穿梭式V法造型线穿梭式V法线由两台造型机组分别造上下箱。每个机组由加热覆膜工位、填砂振实工位、起模出型工位及穿梭小车组成，穿梭小车在三个工位穿梭间行进将各工位工作连接起来，使V法造型实现了自动化造型线生产模式，提高了生产效率和产品质量。穿梭式V法造型线设备投资较小，生产灵活，生产效率也较高，国内目前应用此种类型的生产线较多。V法铸造生产线转台式V法造型线转台式V法造型线占地面积小。造型效率高，核心的转台造型将造型各工步环形分布

36、，通过一转盘实现模样在各工步间的移动。转台的形式有两工位、四工位、六工位、八工位等多种形式。工位越多，分工越细化，工序之间的干扰越小。造型的速率也就越高。(4)机械化V法造型线机械化V法造型线一般是大型开式自动化线，由造型圈、下芯线、浇注线、落砂线、推送缓冲装置、转运车、翻箱装置、清扫装置、安全护栏、真空连接装置、砂处理、辅助的液压、电控、气动等部分组成，整条造型线呈开式布置。整条造型线采用机械、液压、气动和电控方式将各工序联动作业，形成机械化自动化生产，整条线不但性能可靠、技术先进，而且机械化程度高，效率高，造型效率可达20型/小时。V法铸造典型案例和应用某铸锻厂该厂第四代V法造型线于07年

37、投产。往复式双工位造型机，采用液压顶杆预取模，在线机械取模、翻合箱实现造型机械化作业。砂处理放入地下，采用辊道自动回箱，真空系统采用高、低压分开设置等。主要生产叉车配套及相关工程机械、农机配件。并向薄壁、超大、强铁、球铁等附加值较高产品发展，实现产品技术升级。产品已拓展到小型挖机平衡重、农机配套件、一些薄壁件、结构件；汽车吊配重、起重机配套平板件、大型球铁件；具备其它大型减速箱、QT桥、铸钢桥等产品V法工艺生产能力。3.有机器水玻璃自硬砂铸造工艺01.工艺简介02.工艺特点03.关键技术04.与树脂自硬砂对比05.应用状况、存在问题和发展方向06.水玻璃自硬砂铸造设备07.工艺的典型案例和应用

38、有机酯水玻璃自硬砂简介有机酯硬化水玻璃砂工艺简称酯硬化水玻璃砂工艺，由美国在1967年开始首先使用；1972年我国上海沪东造船厂开始试验，1984年通过中船公司组织的鉴定，开始在造船、重型、通用等行业的铸钢生产中推广应用，目前已经在机车的摇枕、侧架及重大铸钢件的生产中的到了广泛的应用。有机酯硬化水玻璃砂工艺被认为是C02水玻璃砂工艺发明以来，水玻璃砂技术的第二次大的突破。有机酯硬化水玻璃砂具有水玻璃砂和自硬树脂砂的综合优势:其硬化剂（有机酯）无毒、无气味，符合绿色环保的要求；型砂的强度高、硬化速度可调，型砂的稳定性高；水玻璃加入量少，溃散性较好，铸件的落砂清理较容易。该工艺已经在铸造业受到普遍

39、认同，被公认为最有可能实现铸钢生产绿色铸造的型砂工艺。典型铸件一一摇枕、侧架、大型铸钢件有机酯水玻璃自硬砂的主要特点（1）型砂流动性好，容易紧实，便于实现机械化操作。（2）型砂透气性好，浇注时排气通畅。（3）型砂不粘模（木模表面不可涂刷能在有机醋中溶解的油漆），造型时模具表面不必涂脱模剂。（4）型砂硬化后强度高，有利于吊砂造型，减少砂芯，也有利于简化芯骨。（5）新配制的型砂具有粘附性，能较好地粘附在己硬化的砂型（芯）上，这一性能有助于修型。当砂型（芯）局部损坏时，只要去除浮砂，挖一沟槽或钉几只圆钉，覆上新配制的型砂，待其硬化后即可使用。（6）砂型（芯）在防止吸湿的条件下方可贮存，不然会发生反碱

40、现象。（7）型砂水分含量低，但砂型有一定的吸湿性，气候干燥时，硬化后可直接合型浇注；如气候潮湿，应经热风干燥后浇注，避免铸件产生气孔缺陷。有机酯水玻璃自硬砂关键技术（1）高性能水玻璃粘结剂。强度更高、性能更好且稳定的新型环保水玻璃粘结剂是实现水玻璃砂绿色铸造的基础。（2）水玻璃砂的硬化工艺。水玻璃砂的应用及发展历史表明，硬化工艺的更新会带来水玻璃砂技术进步的飞越。（3）新型水玻璃旧砂再生工艺技术。实现水玻璃旧砂的完全再生回用是实现水玻璃砂绿色铸造的核心。在现有“水玻璃旧砂干法回用与湿法再生”认识基础上，进一步研究环境温度（或受热温度）和湿度对水玻璃旧砂粒上残留粘结剂的影响，对开发新的水玻璃旧砂

41、再生技术实现水玻璃砂绿色铸造具有重要意义。有机酯水玻璃自硬砂与树脂自硬砂对比咲喃树脂自硬砂碱性酚醛树脂自硬砂有机酯水玻璃自硬砂工艺配方树脂:1.01.2%固化剂:0.5-0.6%硅烷：适量树脂：1.52.0%固化剂:0.4-0.5%硅烷：适量水玻璃：1.8-3.0%有机酯：0.4-0.5%型芯存放性好，基本不吸湿好,吸湿少较好,吸湿少铸件表面质量尺寸精好好好度型芯落砂溃散性极佳，极易清理较易清理,溃散性较好再生回用性干法回用性最好可干法再生，回用性较好可干法回用，回用性较好再生回用率90%70-80%80%劳动条件较差较好好环境保护有污染污染较小污染最小铸造缺陷热裂.气孔.粘砂等缺陷小缺陷小型

42、砂成本中较咼较低有机酯水玻璃自硬砂的应用状况、存在的问题及发展方向有机酯硬化水玻璃砂的应用状况有机酯硬化水玻璃砂在我国主要应用于铁路机车装备和特大型铸钢件领域。其中应用于铁路机车装备的主要产品是摇枕、侧架。存在的问题有机酯硬化水玻璃砂存在的问题是：自硬砂脆性大，复杂铸件起模时边角容易损坏；型砂流动性溃散性比不上树脂自硬砂，落砂及再生较难。（3）发展方向提高脱膜效率，开发低水玻璃和固化剂加入量和改善溃散性的新助剂新工艺将是今后的研究方向。有机酯水玻璃自硬砂铸造生产设备有机酯水玻璃生产设备包括造型（芯）设备及旧砂再生设备，其重点在旧砂再生，热法再生的其典型工艺流程为：铸件一一振动落砂一一振动输送一

43、一悬挂磁选斗提砂库振动给料振动破碎磁选斗提焙烧一级再生斗提缓冲砂库二级再生沸腾床斗提一砂库砂温调节气力输送（铬铁矿砂分离系统）砂库（混砂机）。详见下图：L摇霸UM，2.攝湖ft送稱$.凰拦遞机4.8.HL4.22.4ftW匚师动细料皿乐锻薛再堂机谢送机9賂删山搓師生机舞富心蒔注机站濟将逾却床汚.则遐iiS】6.】缶怡加.阳T力辅锂IT涪谡if砂甘麟绕有机酯水玻璃自硬砂案例某重型机器冶铸厂在改造之前，公司一直采用传统的C02水玻璃砂工艺生产冶金、矿山、电站、船用等特大型铸钢件，由于该工艺溃散性差，旧砂不能再生回用和废砂排放引起的环保问题，已经不再适合当前经济形势下绿色制造的理念，公司通过技术改造

44、，采用了有机酯硬化水玻璃自硬砂。经过技改，目前已成功浇注出165001油压机上横梁、动梁、下横梁；600MW汽轮机缸体；4300mm厚的板扎机机架等特大型铸钢件，其中上横梁铸件重达4531,浇注总钢液重6301。某车辆有限公司2008年投产“酯硬化水玻璃自硬砂造型生产线及水玻璃自硬砂旧砂再生线各一套”，2009年2月正式投产运行。该项目设计年产量为2万1机车摇枕侧架铸钢件，建成投产后基本达到设计能力，为公司创造了极大的经济效益。该项目采用目前较先进的有机酯水玻璃砂铸造工艺，配置旧砂热法再生装置，使有机酯水玻璃砂的回用率达到85%以上，每年可减少废砂排放量约4万1，创造了极大的社会效益。总结作为

45、最能够实现绿色铸造的三种工艺，与传统的粘土砂工艺相比，三种工艺在铸件产品方面均有不同程度的优势，在此不再赘述。其中，消失模和V法铸造的主要优势在于砂处理的简化，减少了空间，节省了投资，改善了环境；有机酯水玻璃自硬砂的主要优势在于型砂强度高、溃散性好，劳动条件好、有害气体少。企业一般会根据自身产品的特点来选择铸造工艺，本次介绍的三种工艺基本覆盖了所有的铸件种类，在提倡绿色发展,推动绿色革命，创建资源节约型和环境友好型社会的今天，推动绿色铸造在产业中的应用已是刻不容缓。前言高效、节能、环保是绿色锻造的最具体体现，节约能源、节约材料、节省人力、符合环保、稳定质量、提高效率、节省投资都是绿色锻造的范畴

46、。绿色锻造技术，最直接的方法是采用精密锻造、特种锻造成形工艺及设备。区别于普通锻造的主要特点：1）变形力小，实现小设备干大活2）锻件精度高，加工余量小，材料利用率高。横锻名称精度3）工序简单、生产效率高，能满足零件的特殊要求此外，采用特种锻造工艺设备还有噪音低、振动小、劳保条件好等目录、八、亠前言精密锻造特种锻造精密锻造1.工艺特点及分类主要应用领域冷锻成形温-冷、热-冷联合成形精密锻造设备、模具精密锻造的发展趋势工艺特点及分类特点精密锻造成形技术近净锻造成形技术，是指零件成形后，只需要少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术，即锻造接近零件形状的工件毛坯。尺寸精度表图粗糙度普通横锻土0

47、.5mmRal2.5um精度横锻般精度较咼精度Ra0.8-3.2um土0.10-0.25mm土0.05-0.10mm分类按成形温度不同分：冷精锻、温精锻、热精锻、复合精锻、等温精锻等。按成形原理不同分：挤压、多向模锻、精密辗压、等温锻造、超塑性成形等。主要应用领域批量生产的零件，如汽车、摩托车、兵器、通用机械上的一些零件，特别复杂的零件。航空、航天工业的一些复杂形状零件，特别是一些难切削的复杂形状零件，钛合金、高温合金等难切削的贵重材料零件，高性能、轻量化结构零件。冷锻成形主要优点：成形精度高，后续机加工量少；内部组织致密，产品疲劳强度高；材料利用率高；生产率高，每分钟达几十次甚至上百次；容易

48、实现自动化。欧美和日本等汽车工业强国一辆汽车的冷锻零件已有70余种，零件总重量超过50kg，最重的冷锻件达到2.3kg,齿形精度可达IT7级。一些典型的汽车零部件冷锻毛坯一个典型的汽车零部件冷锻工艺流程多工位冷锻取消了单机冷锻工序间的退火和磷、皂化处理，将几个冷锻工序集中在一台压机上，实现工位间的自动搬送，缩短生产周期。温-冷、热-冷联合成形温一冷、热一冷联合成形，以温锻或热锻工艺完成毛坯的大变形加工，再以冷精整的方法获得最终精度，解决大规格产品冷锻成形的模具和设备能力不够的问题，并解决中、高碳合金钢温锻和热锻成形精度不高、而冷锻成形受到变形量制约的问题。采用温锻、冷精整成形的万向节外套4工位

49、温锻成形冷锻精整等速万向节壳体的温一冷联合成形温一冷联合成形与冷锻成形、热锻一机加工成形的比较成形精度可成形尺寸材料利用率生产周期自动化综合制造成本生产效率冷锻成形高小高长容易中高温-冷联合成形高，较高较大高短容易低高热锻-机加工低大低最短较容易高低备注包含锻后切削加工包含锻后切削加工联合成形生产布局（以等速万向节壳体为例）采用流程化生产模式，将零件生产设计在一个车间内完成全过程。每个工序的生产能力，按多工位压机生产节拍来设计，工序间采用输送带。锻件从下料到出厂，生产周期可控制在8小时之内；采用快速换模，在制品存量小，生产成本低。温一冷联合成形，可减小压机吨位，采用高分子材料润滑，取代非环保的

50、磷皂化处理。MAR；033亠303选用高速镦锻机热锻成形，冷精整。与传统的闭塞冷锻相比，生产率高、单位能耗低、生产周期短。传统冷锻工艺，从原材料下料、软化退火到冷锻成形，至少要72小时，中间还需要磷皂化处理。采用高速镦锻机热一冷联合成形，锻后控制冷却替代软化退火，只需要8小时。优势：效率极高，成本较低。劣势：热镦锻机价格昂贵，只有国外极少的几个公司如瑞士的哈特贝尔、日本的坂村等能提供这一类设备。因此，只有年产量达到1000万件的锻件才适合考虑采用这个方案。锥齿轮的高速热镦锻成形欧洲某公司高速热镦锻机上进行锥齿轮的高速热镦锻成形。节拍90150件/min。齿形模具与工件接触时间极短，很好地解决了

51、高效率生产与模具寿命间的矛盾。行星齿轮的温锻一冷精整，与磷酸盐处理告别热-冷联合成形的变速箱结合齿坯精密锻造设备目前，用于生产高精度产品的压力机都靠进口。据统计，我国锻造行业现有大型冷锻压机的90%，冷锻模具的50%是从德国、日本和瑞士进口的，价格曰虫昂贵。序号设备型号、名称制造厂家用户厂家价格1MSFT000型10MN冷锻液压机日本MOR公司江苏飞船齿轮厂1500万元RBM2KB2T000型10MN立式上驱动多工位冷挤压机德国Schuler公司国内某厂350万USD3KB2-1000型10MN肘杆式自动冷挤压机中德合资天津南德压力机有限公司天津汽车锻件有限公司1200万RBM4KB2-160

52、0型16MN肘杆式自动冷挤压机德国Schuler公司上海纳铁福传动轴有限公司投资1亿元RBM建线2.特种锻造1.多向模锻2.回转塑性成形辊锻辗环成形楔横轧多向模锻工艺特点是在多向模锻液压机上进行分模模锻的一种精密锻造技术，用一个或几个冲头使坯料在可分凹模中成形的模锻工艺，其变形原理实质上是复合了挤压与模锻，且以挤压变形为主。其特殊形式是分模模锻、闭塞锻造。特点：1）可以获得无飞边、无模锻斜度（或有局部小斜度）、带有多个枝丫、凸台和孔腔的复杂形状锻件。2）锻件内在质量高。3）坯料形状简单，成本低。火次少，通常为单模腔、一火成形，能耗低模具投入少，生产率较高。4）应用范围扩大到温度窄、塑性低的材料

53、。5）模具结构简单、使用寿命长。5力方向4.5-S.6-KTJ+传统模锻，飞边达锻件质量的1530%。以阀体为例，改用多向模锻，不仅能大大降低飞边的金属消耗，还可锻出无模锻斜度或斜度很小（13）的深孔件，公差和余量可减少1/31/2,并能锻制其他难以成形的复杂形状的精密锻件，材料利用率从2570%提高到5085%。材料利用率提高、锻件尺寸精化，切削加工量减少4060%，能耗降低。模锻工步少，生产率提高2550%。不需要切边工序，易于实现机械化和自动化。多向模锻件与普通模锻件的经济效益对比锻件模锻完成锻件零件重锻件重坯料重材料利机械加工名称类型工序/道量/kg量/kg量/kg用率/%工时/h下套

54、筒普通模锻190.768.8010.07.603.08多向85.055.1214.92.38模锻喷管普通模锻132.06.108.8922.53.52多向模锻74.224.3246.33.12大外普通模锻1.7510.3010.8016.334筒多向模锻5.025.2033.732.30小外普通模锻0.835.105.3515.534筒多向模锻3.133.2025.932.30球形普通模锻220.973.475.1318.945接头多向模锻92.02.0547.319缸体普通模锻0.4513.715.229.6多向模锻8.18.751.7典型零件多向模锻压机核心结构图(!)窃圧3H3穿扎针m(

55、S3fiUlffi附區(8?世醛幼驷Stog朮平冲头主讀运询分机架采用整体框架结构，上横梁装有垂直缸，工作台两侧各装有一个水平缸。根据多向模锻工艺的需要，有的压机还装有垂直穿孔缸、顶出缸。国外多向模锻压机美国CameronIron公司的180MN板框组合结构多向模锻水压机正在生产核电设备上的大型三通锻件。美国CameronIron公司的100MN多向模锻压机在美国除了CameronIron公司外，其他公司还安装了36MN、72MN、315MN多向模锻水压机各1台;在前联邦德国安装了1台单缸300MN多向模锻水压机,在前苏联安装了20MN、50MN、100MN、500MN多向模锻水压机各1台。前

56、苏联成系列生产了1.6MN、3.5MN、4MN、6MN、10MN、20MN小型多向模锻液压机。A.美国Ellwoodtexasforge公司的110MN多向模锻压机以及该压机生产的模锻件。我国最新研制的多向模锻压机清华大学与中冶京唐合作研制的40MN、120MN多向模锻压机，以及6”核燃料真空阀体。经检测，主要机械性能提高30%,节约加工工时50%以上。3）二重的200MN多向锻压机，主要用于航空领域多向模锻件的生产。4）南京迪威尔已订购一台200MN多向模锻压机，主要用于陆地及水下采油树锻件的生产。该压机由weipuke-panke设计，机械部分国内制造，液压系统、电气系统系weipuke-

57、panke总包，2016年年底投产。5）天锻28MN多向模锻压机，2012年出口美国，主要用于石油钻杆接头的生产。28MN多向模锻压机以及石油钻杆接头回转塑性成形工艺特点回转塑性成形一一在材料塑性成形过程中，模具与工件两者均回转，或其中一方回转使零件坯料变形的方法。由连续的局部变形累积完成全部成形。分类回转成形工艺包括：辊锻、辗环、楔横轧、螺旋孔型斜轧、摆动辗压等。回转塑性成形一一辊锻辊锻金属坯料在两个相对旋转的扇形模中通过而产生塑性变形，是成形轧制（纵轧）的一种特殊形式。辊锻前辊锻后前梁曲轴连杆具有高效、节能、环保等特点，属于国家重点推广的新技术之一，尤其是精密辊锻技术，主要特点包括：1）生

58、产率高。2）劳动条件好，容易实现机械化与自动化。3）节约材料20%，降低成本1520%。4）实现小设备上干大活。5）设备重量轻、冲击、噪声振动小、不需要高大厂房和庞大的基础。6）模具寿命高，可达5万件。7）锻件金相组织、纤维流线好、疲劳寿命高。国外在汽车、拖拉机以及日用五金等行业，对连杆、曲轴、前梁、叶片、板手等长轴类锻件，广泛采用辊锻工艺制坯。辊锻机按锻辊结构分：悬臂式辊锻机、双支承式辊锻机、复合式辊锻机三类。悬臂式辊锻机一一刚性差，适合于制坯辊锻。双支承式辊锻机一一刚性好，用于各种目的的辊锻。复合式辊锻机一一将上述两种结构类型的辊锻机结合在一起，具有两者的特点。悬臂式辊锻机双支承式辊锻机经

59、典案例一一轿车连杆的精密辊锻本田轿车连杆的工艺流程：下料一一中频感应加热一一4道次精密辊锻制坯一一预锻一一终锻一一切边一一热处理一一喷丸一一荧光探伤一一精压一一检验。采用双支承辊锻机4道次精密辊锻制坯，与传统的模锻工艺相比，节约原材料15%,能耗降低60%，锻件成本降低10%。80年代在山东淄博建成第一条连杆辊锻自动线，两班年生产能力80万件，节省材料10%，劳动生产率提高2倍，单位成本降低35%。经典案例一一钩尾框钩尾框特点：1）锻件重100kg,展开长度2000mm，锻造工艺复杂，需要大吨位模锻设备；2）主轴线上下部分不对称，前后部分对称，形状复杂；3）属于异形长件，局部很薄，形状难以控制

60、，两端难以充满；4）纵向起伏变化多，高度落差大。采用自由锻制坯与精密辊锻、模锻复合工艺相比：1）原材料下料重量由原来的143kg减少为135kg,节省6%,每件产品节省原材料费用80元。2）辊锻制坯，感应加热，平均每件加热成本58元/件，仅为原来的41%,节省加热费用82元/件。3）精密辊锻成形，工人劳动强度降低，生产率提高。每件节约人工费60元。每件节约综合成本222元。回转塑性成形辗环成形工艺特点辗环又称环形件辗压成形或扩孔，采用辗环机将环形件直径扩大、壁厚减小、截面轮廓逐渐成形的塑性加工工艺。1）精度高、无加工余量，材料利用率高。可实现异形截面环形件近7净成形。2）内部质量好、组织性能均