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    我國大型鑄鍛件的生產現狀和應用


    自有了3D打印這個概念和技術以來,3D打印技術在航空航天、國防軍工和工業制造等領域有了廣泛的應用,尤其是高端產品中的研發和應用更加突出,已在很多方面體現出了極大的優勢和技術成果。與之相比,其在傳統大型鑄鍛件制造行業中的投入、應用、發展和研究表現出了明顯的欠缺,可是,恰恰這種出身高端的技術在這種傳統制造業中的前景是非常廣闊的,尤其是在全球大力發展節能環保綠色發展的道路上,對傳統制造業的高耗能、高污染、低效率的發展模式有了很大的沖擊,而快速成形技術的優勢則更加凸顯。 
    1. 我國大型鑄鍛件的生產現狀和應用
          大型鑄鍛件制造業是一個非常特殊的行業,既是我國經濟建設、發展的關鍵行業,也是我國重大裝備制造業的基礎,更是我國國防建設必須的行業;是關系到國家安全和經濟命脈的不可或缺的戰略性行業,也是國家能力的重要組成;大型鑄鍛件行業的發展水平是衡量一個國家綜合國力的重要標志。大型鑄鍛件產品是電力、冶金、石化、造船、鐵路、礦山、航空航天、軍工、工程等裝配的基礎部件,其經濟帶動性強,輻射作用大,是產業鏈上不可缺少的重要一環節。大型鑄鍛件是重大裝備的典型關鍵部件,既可以是各大型設備的備件,也可以是受力部件,如軋機中的機架、支承輥、工作輥,發電汽輪機中的轉子、大軸和轉輪體等。作為基礎行業,大型鑄鍛件的需求量是極大的。就拿我國能夠提供大型優質鑄鍛件的主要企業如一重、二重和上重來說,2007年一重鍛件產量11萬t、二重7萬t、上重5萬t,由此可知鑄鍛件的市場和需求非常大。但我國重型裝備制造的龍頭企業大鍛件制造的材料利用率還遠落后于世界先進水平,我國鑄鍛鍛件材料利用率為50%~55%,而韓國為60%~65%,日本則為70%~75%。鑄鍛件材料的利用率是大型鑄鍛件生產的一個瓶頸,與此同時,一個大型鑄鍛件的成形過程也是極其復雜和繁瑣的。以下是某軋機機架簡略的鑄造加工過程和相關數據(見附表)。其鑄造過程主要有:鑄造工藝設計、模樣制作、造型、制芯、澆注、落砂、割冒口、熱處理、表面處理、粗加工、二次精整及精加工等。在此過程中由表中的數據中可知整個過程中的勞動力、材料、能源等的大量消耗和過程之復雜,并且整個鑄件的生產周期長,最少也需要兩個月左右。
                                      
      某軋機機架工藝參數
    鋼液重/t
     毛重/t
     凈重/t
     利用率(%)
     
    270
     162.5
     138
     51.1
     
      

     
    2.3D打印技術的現狀應用和發展
           3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印先通過計算機建模軟件建模,或現有的模型,比如動物模型、汽車零部件、或者微縮建筑等。然后通過SD卡或者USB優盤把模型拷貝到3D打印機中,進行打印設置后,打印機就可以把其打印出來,工作過程如圖1所示。3D打印機的工作原理和傳統打印機基本一樣,都是由控制組件、機械組件、打印頭、耗材和介質等架構組成的,打印原理一樣,而3D打印就只是將傳統二維打印轉換成三維。由此可知,3D打印技術最突出的優勢是無需機械加工或任何模具,就能直接從計算機圖形數據中生產任何形狀的零件,從而極大地縮短產品的研制周期,提高生產率,降低成本。通過摒棄生產線而降低了成本,大幅減少了材料浪費。同時也減少了因為生產而設計的與功能無關的剩余物,使生產出來的零件更加精細輕盈,與機器制造出來的零件相比,打印出來的產品重量輕60%,并且其性能基本相似。3D打印技術是近形技術,排除了使用工具加工、機械加工和手工加工,從而大大減少了人力、生產周期,以及由于傳統制造帶來的各種自然資源浪費和污染。但是,目前國內3D打印在原材料、設備和應用上仍有難題,成本較高,多用于實驗,規;瘧蒙行钑r日,而目前我國3D打印主要應用于產品設計、快速模具制造、航空航天、醫學等制造領域,其中消費電子、汽車、醫療分別占20.3%、19.5%和15.1%,鈦合金和M100鋼的3D打印技術已應用于我國殲-15艦載機(見圖2)試制過程中。相較之,其在傳統大型鑄鍛件制造行業方面的投入和研究則明顯是沒有得到足夠的重視。

    3.結語
           隨著3D打印技術的廣泛應用,以及所具有的極大技術優勢,第三次工業革命悄然到來的說法也不絕于耳,而大型鑄鍛件作為工業制造裝備的基礎行業扮演的角色也是不言而喻的。在我國制造業的轉型升級過程中,3D打印技術能否引領我國制造業走出一條發展之路,助推我國由制造大國向強國的轉變,實現顛覆性的革新,在未來的工業裝備市場搶占先機,是值得深究的。同時,在全球節能減排,降本增效,綠色環保方面體現出極大的潛力,為實現生態環保型工業生產提供很好的基礎。雖然大型鑄鍛件結構相對較簡單,但由于其質量重、體積大、性能要求高等特點,3D打印作為新型產業,在原材料金屬粉末、大型打印設備和輔助設備等的開發還有很多困境,實現工業化推廣和應用還任重道遠。

    【上一個】 鑄造模具根據澆注系統型制的不同分類 【下一個】 消失模鑄造技術主要有以下幾種

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