導(dǎo)語(yǔ)：機(jī)電一體化對(duì)精密鑄造澆筑的作用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：傳統(tǒng)的鑄件澆注工藝已不能滿足生產(chǎn)力發(fā)展的需要，而機(jī)電一體化作為一種有效的工業(yè)手段已廣泛應(yīng)用到各個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，對(duì)精密鑄造的澆注過(guò)程及有色合金的合成起到關(guān)鍵的作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；鑄造工藝；精密鑄造

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，不論是代步工具的不斷變換，還是重工業(yè)各機(jī)械設(shè)備的更新?lián)Q代，都離不開機(jī)械配件的鑄造，鑄造是獲得產(chǎn)品毛柸的主要方法之一，是機(jī)械工藝最重要的基礎(chǔ)工藝。為進(jìn)一步了解我國(guó)鑄造業(yè)的發(fā)展前景，剖析發(fā)展所存在的問(wèn)題，探討加快發(fā)展的對(duì)策措施，促進(jìn)機(jī)械工業(yè)的健康快速發(fā)展，本文對(duì)機(jī)電一體化在精密鑄造過(guò)程中控制的作用進(jìn)行分析討論。

1鑄造澆筑工藝的發(fā)展

鑄造工藝可以分為三個(gè)基本部分：即鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件準(zhǔn)備。（1）鑄造工藝的發(fā)展現(xiàn)狀。①鑄造技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱。鑄造工藝沿用傳統(tǒng)澆筑模式，生產(chǎn)工程中手動(dòng)操作比例較高；②先進(jìn)鑄造工藝應(yīng)用基礎(chǔ)需要突破：精密鑄造澆筑生產(chǎn)技術(shù)水平相對(duì)落后，鑄件質(zhì)量低，材料能源消費(fèi)高、經(jīng)濟(jì)效益差。③鑄造工藝難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的需求：鑄造澆筑原輔材料生產(chǎn)供應(yīng)地社會(huì)化、專業(yè)化、商品化差距大，在種類、質(zhì)量等方面不能滿足新工藝、新產(chǎn)業(yè)的需求。④節(jié)能減排是關(guān)鍵：人類對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高，使得鑄造澆筑產(chǎn)業(yè)開始大力重視環(huán)境保護(hù)。在鑄造塵毒治理、污水凈化、廢渣利用等取得顯著效果。（2）鑄造工藝的發(fā)展趨勢(shì)。①鑄造合金材料。在鑄造合金器件材料選擇上以強(qiáng)韌化、輕量化、精密化、高?；癁槟繕?biāo)，開展鑄造新材料，同時(shí)研制耐磨、耐蝕、耐熱等各種有色合金新材料；開發(fā)鑄造合金鋼新品種。②合金冶煉。開發(fā)新的合金孕育技術(shù)，推廣合金包芯技術(shù)，提高鑄造澆筑成功率，降低鑄件廢品率并提高鑄件綜合性能。

2鑄造澆筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容及步驟

（1）鑄造澆筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。①使液態(tài)合金平穩(wěn)充滿鑄型，不沖擊型壁和型芯，不產(chǎn)生渦流和噴濺，不卷入氣體，并利于型腔內(nèi)的空氣和其他氣體排出型外，防止金屬液過(guò)度氧化產(chǎn)生沙眼、冷豆、氣孔等鑄造缺陷。②阻擋/過(guò)濾夾雜物進(jìn)入型腔，以免在鑄件上形成渣孔及夾雜。③調(diào)節(jié)鑄型及鑄件各部分溫差，控制鑄件的凝固順序，不阻礙鑄件的收縮，減少鑄件的變形和開裂傾向。④合金液流不應(yīng)沖刷冷鐵和芯撐，防止冷鐵激冷效果的降低及表面熔化，避免芯撐過(guò)早軟化和融化造成鑄件壁厚變化。⑤液態(tài)合金以最短的距離，最合適的時(shí)間，充滿型腔，保證有足夠的壓力，且金屬液面在型腔內(nèi)有必要的上升速度，使鑄件按照設(shè)計(jì)順序凝固，以確保鑄件的質(zhì)量。（2）鑄造澆筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟。①選擇澆筑系統(tǒng)的類型和結(jié)構(gòu)。②合理的在鑄型中布置澆注系統(tǒng)及確定內(nèi)澆道的引入位置和個(gè)數(shù)。③計(jì)算澆筑時(shí)間和澆筑系統(tǒng)中的最小斷面積確定直澆道的高度。④按經(jīng)驗(yàn)比例數(shù)據(jù)決定其他組元的斷面積。⑤大批量生產(chǎn)時(shí)需要經(jīng)過(guò)生產(chǎn)階段的反復(fù)驗(yàn)證，如有不足之處，應(yīng)調(diào)整各項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，甚至修改工藝方案,直到合理并保證質(zhì)量為止。

3鑄造澆筑工藝控制存在的缺陷

根據(jù)澆筑工藝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，澆筑過(guò)程要嚴(yán)格控制各方面的操作條件才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的機(jī)械元件。因此，傳統(tǒng)的澆筑過(guò)程人為因素的影響力較大，其次是工藝條件的人工控制。另一方面來(lái)講，依靠人力作業(yè)，成本較高，由于合金澆筑所需的溫度較高，人工操作極易發(fā)生安全事故，安全性相對(duì)較低，且效率低下；更有一部分技術(shù)工人考慮到工藝過(guò)程的安全性問(wèn)題令擇他業(yè)，技術(shù)工人流失嚴(yán)重，使得人工鑄造澆筑工藝更加不成熟。隨著國(guó)內(nèi)鑄造技術(shù)裝備的不斷發(fā)展，我國(guó)鑄造借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，將新興的機(jī)電一體化工業(yè)與傳統(tǒng)的鑄造工藝結(jié)合，因此自動(dòng)造型機(jī)等鑄造裝備將被逐步推廣，取代人工完成相應(yīng)的工作，機(jī)電一體化的作用逐漸被提上日程。

4機(jī)電一體化的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)電一體化應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。集中在機(jī)械加工方面自動(dòng)化，逐漸被應(yīng)用于加工設(shè)備的生產(chǎn)單元中。（1）機(jī)電一體化概述。機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)學(xué)科為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，是技術(shù)人員將電子技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)結(jié)合起來(lái)，開發(fā)出的一種具有智能化應(yīng)用特點(diǎn)的科技，機(jī)電一體化技術(shù)屬于具有綜合性特點(diǎn)的現(xiàn)代科技。在熱加工方面，機(jī)電一體化設(shè)備主要用于自動(dòng)化加熱的控制，自動(dòng)保溫及控溫，在電子信息方面，機(jī)械的自動(dòng)化逐漸朝著高智能化發(fā)展，并且擴(kuò)展到其他諸多領(lǐng)域。（2）機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)。①系統(tǒng)控制作用，安全性可靠性提高，一體化產(chǎn)品一般都有自動(dòng)監(jiān)視器、報(bào)警、自動(dòng)斷電、自動(dòng)保護(hù)等功能，在工作過(guò)程中遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、短路等電力故障時(shí)，能采取自動(dòng)保護(hù)措施，顯著提高設(shè)備的安全性和可靠性。②使用性能改善，機(jī)電一體化普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作，操作性能大大提高。③生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，可精確的保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品合格率。④調(diào)整和維護(hù)方便。機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí)，可通過(guò)改變控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)工作方式的改變。（3）機(jī)電一體化在智能制造中的作用。①生產(chǎn)流程控制。這一技術(shù)主要是利用電子技術(shù)中所存在的人機(jī)界面控制裝置、光電控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行控制，這樣才能確保控制的全面性、系統(tǒng)性，最大程度上提高生產(chǎn)線效率和質(zhì)量。②智能制造。融合先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和智能控制，將其應(yīng)用到智能制造過(guò)程中，降低生產(chǎn)人員的失誤，減少人工成本。

5機(jī)電一體化在精密鑄造澆筑技術(shù)的控制應(yīng)用

鑄造技術(shù)被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的制造產(chǎn)業(yè)，我們以低壓抽真空鑄造技術(shù)和鋁鐵復(fù)合制動(dòng)盤鑄造裝置為例，來(lái)分析機(jī)電一體化對(duì)精密鑄造控制的作用。

5.1低壓抽真空鑄造技術(shù)

由于傳統(tǒng)的低壓鑄造工藝生產(chǎn)產(chǎn)品易出現(xiàn)氣孔、氧化夾渣、縮松等問(wèn)題，低壓抽真空鑄造技術(shù)將低壓制造工藝與真空鑄造技術(shù)相結(jié)合可有效地降低鑄件氣孔、縮松報(bào)廢。真空鑄造是使用通風(fēng)鑄模的工藝，使融化的金屬依靠空氣壓力流入鑄模，然后抽取空氣形成真空，這種鑄造方法主要用于具有精巧細(xì)節(jié)的小零件或珠寶。（1）使用機(jī)電一體化技術(shù)下的新型工藝。鋁液充型階段模具型腔內(nèi)氣體更快速的排除，同時(shí)使鋁液保溫爐與模低壓抽真空鑄造是在低壓鑄造的基礎(chǔ)上，結(jié)合真空鑄造，可以使模具所處空間形成較大的壓力差，從而減少鑄件氣孔、氧化夾渣、縮松報(bào)廢。（2）具體實(shí)施方案。整個(gè)過(guò)程分為充型、保壓、泄壓三個(gè)過(guò)程沖壓：電磁閥④打開，③空壓站③向①內(nèi)沖入干燥壓縮空氣，同時(shí)打開⑧電（⑦處于關(guān)閉狀態(tài)），⑥與⑨真空罐連通，其內(nèi)氣壓快速下降，完成抽真空。同時(shí)鋁液由①通過(guò)②升液管進(jìn)入⑤模具型腔，開始充型。保壓：由于模具充型冷卻需要一定時(shí)間，所以要進(jìn)行保壓處理，保證模型的精準(zhǔn)度。待充型完畢后關(guān)閉⑧，打開⑩，此時(shí)真空泵工作將⑨真空罐再次抽真空。此階段④處于開啟狀態(tài)，保證①內(nèi)爐膛壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)，直至鑄件凝固完成。泄壓：裝置里的壓力泄盡，才能繼續(xù)下一步的鑄造技術(shù)。鑄造凝固完成后，④電磁閥1關(guān)閉，①保溫爐自行泄壓，⑦電磁閥2打開，⑥模具罩與大氣相通，其內(nèi)氣壓恢復(fù)至大氣壓力，②升液管中鋁液因重力作用回流至①保溫爐。待自然冷卻結(jié)束后即可開模取件。一個(gè)鑄造周期完成。

5.2新結(jié)構(gòu)鋁鐵復(fù)合制動(dòng)盤

為降低整車油秏，提升車輛性能，車輛上越來(lái)越多的采用鋁鐵復(fù)合制動(dòng)盤。當(dāng)前汽車制動(dòng)板多采用鑄鐵材質(zhì)。以鑄鐵ht250為代表鑄造工藝生產(chǎn)。由于受材質(zhì)和優(yōu)異鑄造工藝的局限，鑄鐵制動(dòng)器制動(dòng)鼓重量較重，而且位于簧下，增大了汽車油耗，影響加速性能。且鑄鐵材質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)低，在高速制動(dòng)或連續(xù)制動(dòng)中，短時(shí)間會(huì)產(chǎn)生大量的熱,從而引發(fā)制動(dòng)盤熱衰退，影響剎車效果及使用壽命。（1）使用機(jī)電一體化技術(shù)下的新型工藝。①新結(jié)構(gòu)鋁鐵復(fù)合制動(dòng)盤單個(gè)重量相比于鑄鐵制動(dòng)盤最大減重25%，尾氣排放CO下降4.5%，HC下降2.5%，Nox下降8.8%；燃油率提升3.85%，加速性能提升8%，制動(dòng)距離下降5%，底盤耐久性提升1.7倍，轉(zhuǎn)向性能提升6%。②鋁合金導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到121-151W/(m•k)，導(dǎo)熱能力是鑄鐵制動(dòng)盤的2-3倍，可將剎車熱量及時(shí)散發(fā)，保證了制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。（2）鋁鐵復(fù)合剎車盤技術(shù)的實(shí)施。①首先用灰鑄鐵鑄造剎車盤摩擦環(huán)。②為保障灰鑄鐵摩擦環(huán)和鋁合金剎車鍋更好的結(jié)合，將橋接部位殘留的切削液、異物、毛刺去除。③將灰鑄鐵摩擦環(huán)放入400度以上的預(yù)熱爐，隨著緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)后按順序下轉(zhuǎn)。④將預(yù)熱完成的灰鑄鐵摩擦環(huán)安放到模具中，進(jìn)行鑄造生產(chǎn)。⑤剎車鍋部位由鋁合金鑄造完成，并與灰鑄鐵摩擦環(huán)的橋接部位相結(jié)）合。（鋁合金的熱膨脹系數(shù)為灰鑄鐵的約2倍，溫度變化約1.7倍，這樣由于兩種材質(zhì)的收縮量差異，在結(jié)合部位產(chǎn)生強(qiáng)大的結(jié)合力。⑥鑄造完成后進(jìn)入冷卻臺(tái)，冷卻完成后進(jìn)入切削機(jī)，將澆冒口切掉。⑦通過(guò)X光檢測(cè)鋁合金和灰鑄鐵是否很好的結(jié)合。⑧為增加鋁合金強(qiáng)度，進(jìn)行T5熱處理。⑨使用數(shù)控車床根據(jù)制動(dòng)盤圖紙要求加工至成品。

6結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化在精密鑄造澆注過(guò)程中控制使得整個(gè)鑄造的過(guò)程更加自化、智能化，精密化，技術(shù)化，同時(shí)在一定程度上提高了澆注合金的成功率和標(biāo)準(zhǔn)化，保證了生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)水平的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]丁壑.鑄造工藝發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析.[J]信息科技論談.2020.000.(005):P.59.

作者：尤偉華 范桂山 單位：保定立中東安輕合金部件制造有限公司