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        面向2030年,鑄造技術16項發展重點及其關鍵技術

           鑄造是將液態金屬注入型腔后凝固成形獲得金屬鑄件的技術,廣泛用于航空、航天、汽車、石化、冶金、電力、造船、紡織等支柱產業,是獲得機械產品毛坯和零部件的主要方法之一。

          面向2030年,鑄造技術將迎來發展的戰略機遇期

          § 鑄件在航空發動機、火箭發動機、燃氣輪機、汽車發動機、軌道交通等各類裝備中占有相當大的比例,對提高裝備主機性能至關重要,鑄造成形仍然是機械行業基礎制造工藝。

          § 機械化、自動化、數字化、智能化技術不斷發展及深入融合,人類對可持續發展環境的要求越來越高,發展“優質、高效、智能、綠色”的鑄造技術已成行業共識。

          § 高端裝備向高性能、高效率、集成化、高可靠、長壽命、輕量化、多樣化方向發展,推動我國高端鑄件鑄造技術不斷發展。

          § 鑄造技術與其他先進成形技術和先進材料技術融合發展,如增材制造技術、先進連接和鍛造成形技術及先進復合材料技術等。

          面向2030年,我國鑄造技術的發展目標

          大幅度提高我國裝備制造業發展所需高端鑄件自主設計和制造的創新能力,在先進鑄造技術、重大工程特大型及關鍵零部件的鑄造成形技術、數字化智能化鑄造技術、綠色鑄造技術等方面形成一批世界一流的創新成果,為我國國民經濟重要部門的裝備制造提供強有力的技術支持,使我國從世界鑄造大國發展成為世界鑄造強國。

          面向2030年,鑄造技術發展的重點及其關鍵技術

          鑄鋼 鑄鐵 鑄造有色合金 鑄造金屬基復合材料 鑄造耐磨材料 快速成形技術 熔模鑄造 高壓鑄造 反重力鑄造 擠壓鑄造 消失模鑄造 半固態鑄造 數字化、網絡化、智能化鑄造 造型材料 普通砂型鑄造裝備與檢測技術 環保與安全

          1鑄鋼

          在機械制造業中,鑄鋼的應用頗為廣泛,其高強度和良好的韌性,適用于制造承受重載荷、沖擊以及振動等特殊工況的部件。鑄鋼件的特點之一是設計的靈活性,設計人員對鑄件的形狀和尺寸有最大的設計選擇自由。與目前普遍采用的鍛造、焊接成形相比,鑄鋼件具有短流程、高效、精確成形的優勢,非常適合于生產形狀復雜、高強度的鑄件。

          面向2030年,鑄鋼領域的發展包含4項關鍵技術:

         、俸Q蠊こ逃描T造雙相不銹鋼材料開發;

         、诖笮弯撳V的純凈、致密、均質鑄造技術;

         、鄢R界、二次再熱超超臨界汽輪機高合金耐熱鋼鑄件制造技術;

         、艽笮颓娴犬愋渭娫坭T成形技術。

          2鑄鐵

          我國鑄鐵行業在鑄鐵材質結構、生產規模專業化智能化程度、鑄件綜合質量和技術經濟效益等方面與先進工業國家還存在著明顯差距,未來鑄造行業的發展趨勢朝著大型化、輕量化、智能化、數字化、清潔化的方向發展,而技術含量高的高端鑄鐵件將成為發展方向。

          面向2030年,鑄鐵領域的發展包含4項關鍵技術:

         、俑咝阅荑T鐵件生產技術;

         、诟哔|量純凈鐵液熔煉和處理技術;

         、鄢髷嗝媲蚰T鐵件制造技術;

         、芨呔燃熬缺3中缘臋C床床身鑄件批量生產。

          3鑄造有色合金

          鑄造有色合金的性能跨度大,并有耐腐蝕、無磁性、比性能高等特點,在航空、航天、軍工、汽車、化工、電子、醫療、體育等各行各業均大量應用。鋁、鎂合金在航空航天及汽車工業大量采用,鈦合金在海洋工程、航空航天領域具有不可替代的作用,銅合金在電子行業、軌道交通及海洋工程中有大量應用,高溫合金是地面燃氣輪機、航空發動機、火箭發動機的關鍵結構材料。在上述應用中,對材料本身的純凈度、力學性能及其他特殊物理性能的要求越來越高。

          面向2030年,鑄造有色合金領域的發展包含5項關鍵技術:

         、勹T造鋁合金技術;

         、阼T造鎂合金技術;

         、坭T造鈦合金技術;

         、荑T造銅合金技術;

         、蓁T造高溫合金技術。

          4鑄造金屬基復合材料

          與傳統的金屬材料相比,金屬基復合材料憑借其結構輕量化和優異的耐磨、熱學和電學性能,比基體材料更高的比強度和比剛度,首先在航空航天和國防等領域得到研究和應用,隨著技術的發展,將逐漸在工程領域和民用行業等諸多領域實現商業化的應用,其需求在穩步增長。

          面向2030年,鑄造金屬基復合材料領域的發展包含4項關鍵技術:

         、勹T造鋁基復合材料;

         、阼T造鎂基復合材料;

         、坭T造鈦基復合材料;

         、荑T造銅基復合材料。

          5鑄造耐磨材料

          我國鑄造耐磨材料及耐磨鑄件年用量數百萬噸,但鑄造耐磨材料產業技術與世界先進水平還有一些差距。未來數年將突破鑄造耐磨材料產業鏈中的共性和關鍵技術,明顯提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命。

          面向2030年,鑄造耐磨材料領域的發展包含5項關鍵技術:

         、黉撹F耐磨材料開發技術;

         、谌蹮捙c爐前處理技術;

         、垆撹F耐磨件砂型鑄造成形技術;

         、苓m于鋼鐵耐磨件的特殊鑄造成形技術;

         、蓁T造鋼鐵耐磨件的熱處理技術。

          6快速成形技術

          面向2030年,快速成形領域的發展包含5項關鍵技術:

         、龠m用于快速成形技術的制模及造型材料體系開發;

         、诨诩す鉄Y工藝的快速成形技術;

         、刍谌S印刷技術的快速成形技術;

         、芸焖偕靶团c消失模的高效數控銑削成形技術;

         、莞呖煽啃钥焖俪尚喂こ袒a裝備的開發和研制。

          7熔模鑄造

          熔模鑄造能夠生產形狀復雜、尺寸精度高、表面質量好的各種鑄造合金的精密鑄件,在航空、航天、軍工、汽車、化工、電子、醫療、體育等各行各業均有應用。特別是航空發動機和重型燃氣輪機的渦輪葉片的核心制造工藝,是推進兩機工程的關鍵技術之一。隨著裝備輕量化發展,零件結構更趨復雜,性能要求更趨嚴格,加之柔性化生產的需求為熔模鑄造提供了廣闊的應用空間。熔模鑄造工藝面對問題和挑戰,仍在不斷尋求突破,整體向鑄件要求極端化,合金種類多樣化,工藝手段綜合化和過程控制精細化方向發展。

          面向2030年,熔模鑄造領域的發展包含5項關鍵技術:

         、俣ㄏ、單晶空心葉片制造技術;

         、诖笮、薄壁、復雜熔模鑄件近凈成形技術;

         、垅伜辖鹦滦腿蹮挿椒懊鎸硬牧吓c型殼技術;

         、苋勰hT件復雜內腔成形用的陶瓷型芯制備技術;

         、萑勰hT造工藝的機械化、自動化、信息化、智能化改造。

          8高壓鑄造

          高壓鑄造已成為汽車、運動器材、電子和航空航天等領域產品生產的主要技術,其中汽車行業是壓鑄技術應用的主要領域,占到 70%以上。隨著汽車、摩托車、內燃機、電子通信、儀器儀表、家用電器、五金等行業的快速發展,壓鑄件的功能和應用領域不斷擴大,從而促進了壓鑄技術不斷發展,壓鑄件品質不斷提高。發展高性能、高致密度壓鑄成形技術以拓展壓鑄件應用范圍,是壓鑄行業未來主要的發展趨勢。

          面向2030年,高壓鑄造領域的發展包含4項關鍵技術:

         、俑咝阅軌鸿T合金開發;

         、诟哒婵諌鸿T技術;

         、劭扇苄托緣鸿T技術;

         、苤悄軌鸿T技術。

          9反重力鑄造

          反重力鑄造是生產高強、優質、復雜鑄件的重要鑄造成形工藝技術。在國內外高端裝備不斷發展的推動下,航空、航天、汽車、軌道交通、武器裝備等領域對高性能、高質量、結構復雜的鑄件產品需求越來越強烈。隨著我國高端裝備制造業的不斷發展,特別是將航空發動機列為國家戰略重點發展領域,對于高溫及易氧化合金高質量要求鑄件的需求將不斷增加,也將推動國內高溫及易氧化合金材料反重力鑄造技術的發展。

          面向2030年,反重力鑄造領域的發展包含4項關鍵技術:

         、俑哔|量薄壁復雜鋁、鎂合金鑄件反重力鑄造技術;

         、诟咝史粗亓﹁T造技術;

         、蹚秃戏粗亓﹁T造技術;

         、芨邷丶耙籽趸辖鸩牧系姆粗亓﹁T造裝備和技術。

          10擠壓鑄造

          擠壓鑄造非常適合于生產厚壁、高致密、高強度的鑄件,是機械、汽車、家電、航空、航天、國防等領域中的關鍵零部件實現高性能和輕量化目標的重要技術途徑。在全球低碳環需求與環境 保要求的推動下,交通運輸(如航空、航天、汽車、軌道交通)和電子信息(如計算機、通信設備)等領域對高性能、輕量化的機械產品零部件的需求越來越強烈。金屬結構件的大型化、復雜化、高性能化和輕量化發展趨勢,為擠壓鑄造技術提供了廣闊的發展空間。

          面向2030年,擠壓鑄造領域的發展包含4項關鍵技術:

         、傩滦蛿D壓鑄造技術;

         、跀D壓鑄造熔體質量控制技術;

         、鄞笮蛷碗s擠壓鑄造零件缺陷預測與控制技術;

         、艽笮蛷碗s擠壓鑄造模具設計與制造技術。

          11消失模鑄造

          當前,消失模鑄造用于鋼、鐵鑄件的生產技術已趨于成熟,研究重點已轉入鋁、鎂合金。隨著消失模鑄造關鍵技術以及相關智能化裝備的不斷突破和發展,消失模鑄造精密成形技術在航空航天、汽車、軍工、機械等行業具有較大的應用前景,尤其是針對一些具有復雜形狀、復雜內腔、異形的鋁、鎂合金鑄件具有更大優勢;同時結合泡沫模樣快速精確加工的快速成形技術,也可實現航空航天、汽車、軍工等 行業高精端、高性能復雜鑄件的快速試制和小批量生產。

          面向2030年,消失模鑄造領域的發展包含5項關鍵技術:

         、傩滦团菽硬牧系拈_發;

         、诠に囋O計理論研究及過程模擬軟件開發;

         、蹚碗s鑄件泡沫模樣的振動緊實技術與裝備;

         、茕X(鎂)合金消失模鑄造技術;

         、菖菽痈咚贁悼丶庸ぱb備及刀具。

          半固態鑄造

          半固態鑄造在近凈成形薄壁、高致密、高性能鑄件方面具有獨特的優勢,在過共晶鋁硅合金、復合材料制備及成形具有較大的潛力,是電子信息、汽車、航空、航天、國防等領域中的關鍵零部件實現高性能和輕量化目標的重要技術途徑。綜合國內外半固態鑄造技術發展情況,半固態鑄造技術的總體發展趨勢是:向低成本、高效率、高質量大規模穩定制造半固態金屬鑄件的方向發展。

          面向2030年,半固態鑄造領域的發展包含5項關鍵技術:

         、侔牍虘B鑄造合金材料開發技術;

         、谛滦椭茲{及流變成形一體化鑄造技術;

         、坌滦投喙δ、一體化半固態鑄造裝備開發;

         、馨牍虘B鑄造數值模擬技術;

         、莅牍虘B鑄造缺陷控制技術。

          13數字化、網絡化、智能化鑄造

          鑄造行業對數字化、網絡化、智能化技術有迫切需求,鑄造過程的數字化、網絡化、智能化是我國鑄造行業進一步發展壯大、成為世界鑄造強國的重要保障。

          面向2030年,數字化、網絡化、智能化鑄造領域的發展包含6項關鍵技術:

         、俅笮丸T錠及鑄件的建模與數值模擬技術;

         、谳p金屬材料鑄造過程建模與數值模擬技術;

         、酆娇瞻l動機高溫合金葉片數值模擬技術;

         、芨咝阅荑T鐵多尺度宏微觀組織耦合數值模擬技術;

         、菥W絡化智能化鑄造工藝、生產、質量集成技術;

         、藿⑼晟频蔫T造材料物性參數數據庫以及先進的物理實驗平臺。

          14造型材料

          建立新的與高密度濕型砂相適應的原輔材料體系,研究并推廣使用清潔無毒的原輔材料,使用無毒無味的型芯砂粘接劑;研制含樹脂芯砂的黏土舊砂的再生技術等;合理使用資源,確保鑄造業的可持續發展。

          面向2030年,造型材料領域的發展包含3項關鍵技術:

         、俅笮丸T鋼件用造型材料及其造型制芯工藝的開發;

         、诃h保型生物基呋喃樹脂的開發及其在球鐵件上應用;

         、墼霾闹圃扈T型用造型材料的開發應用。

          15普通砂型鑄造裝備與檢測技術

          鑄造裝備與檢測技術是指普通砂型鑄造生產過程中所涉及的熔煉、造型、制芯、混砂、澆注、清理、檢測等主要設備和技術。隨著“互聯網 +”時代的到來和“中國制造 2025”的實施,“智能化鑄造車間”和“智能化鑄造生產”等問題提上日程。鑄造裝備的自動化和智能化以及鑄造過程參數的檢測技術與設備都面臨新的機遇與挑戰。

          面向2030年,普通砂型鑄造裝備與檢測技術領域的發展包含10項關鍵技術:

         、偃蹮捬b備與技術;

         、谥菩狙b備與技術;

         、鄞怪狈中蜐裥蜕霸煨脱b備與技術;

         、軡裥蜕八椒中兔撓湓煨脱b備與技術;

         、轁裥蜕八椒中陀邢湓煨脱b備與技術;

         、掼T造自硬砂裝備與技術;

         、呱疤幚、砂再生裝備與技術;

         、嗲謇泶蚰パb備與技術;

         、釢沧⒀b備與技術;

         、鈾z測技術裝備與技術。

          16環保與安全

          面向2030年,環保與安全領域的發展包含4項關鍵技術:

         、勹T造生產全過程綠色化技術;

         、谌蹮挓煔庵卫砑夹g;

         、酃腆w廢棄物資源化利用技術;

         、荑T件后處理生產過程的勞動保護。

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