綠色鑄造模式的實(shí)踐與探究

劉文超 許宗凱 王新之

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1 綠色鑄造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

最近幾年，在經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展視角下，鑄造行業(yè)發(fā)展為我國(guó)工業(yè)的主要組成分支，同時(shí)貫穿到國(guó)民建設(shè)的每個(gè)部門中，即使我國(guó)作為鑄造大國(guó)，然而和鑄造強(qiáng)國(guó)仍存在著一定的距離，與發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)有的鑄造行業(yè)相比，我國(guó)的鑄造行業(yè)發(fā)展存在滯后性，影響著經(jīng)濟(jì)整體水平的提升，主要體現(xiàn)在幾點(diǎn)。其一，集群優(yōu)勢(shì)不夠鮮明。我國(guó)諸多地區(qū)現(xiàn)在沒(méi)有建立鑄造產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，僅僅停留在鑄造企業(yè)的匯集階段。“扎堆”水平較低，并且沒(méi)有產(chǎn)生產(chǎn)業(yè)集群的效果。而我國(guó)的鑄造廠諸多，大多數(shù)的企業(yè)現(xiàn)有規(guī)模比較小，甚至一些企業(yè)的生產(chǎn)方式依舊是小作坊。同時(shí)匯集區(qū)域的企業(yè)缺少完善的信用機(jī)制，產(chǎn)品知識(shí)產(chǎn)權(quán)的維護(hù)意識(shí)不強(qiáng)。鑄造企業(yè)之間存在產(chǎn)業(yè)鏈不完整以及產(chǎn)業(yè)匯集優(yōu)勢(shì)得不到長(zhǎng)相等問(wèn)題。其二，環(huán)保角度。鑄造行業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中涉及諸多的工序，產(chǎn)生的廢水以及噪聲等都會(huì)污染到自然環(huán)境，但是我國(guó)的鑄造企業(yè)規(guī)模較小，且呈現(xiàn)分散的趨勢(shì)，在很大程度上增加環(huán)境破壞的可能性。首先是鑄造企業(yè)的管理者缺少環(huán)境保護(hù)的觀念，沒(méi)有按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行法律。最后，鑄造行業(yè)的環(huán)境污染問(wèn)題較為嚴(yán)重，行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠均衡，相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備建設(shè)有些滯后。其三，自主創(chuàng)新水平低下。與工業(yè)較為發(fā)達(dá)的先進(jìn)國(guó)家相比，針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的鑄造行業(yè)科學(xué)技術(shù)水平比較低下，首先是關(guān)鍵技術(shù)無(wú)法達(dá)到自給自足的狀態(tài)，創(chuàng)新能力不佳。其次是科學(xué)研究的角度上，鑄造行業(yè)的實(shí)力不夠強(qiáng)，激勵(lì)機(jī)制尚未建設(shè)，鑄造技術(shù)專業(yè)人才匱乏。最后是鑄造研究的資金投入不足，彰顯在鑄造行業(yè)機(jī)制上存在的弊端，影響我國(guó)現(xiàn)有鑄造行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展[1]。

2 綠色鑄造模式概述

綠色鑄造模式就是在現(xiàn)代社會(huì)背景下出現(xiàn)的一種迎合綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展追求的生產(chǎn)模式，綠色鑄造模式能夠保障成本與質(zhì)量，以此為基礎(chǔ)盡可能減少污染排放量。此外，該模式相較于傳統(tǒng)模式在能耗方面有著比較突出的優(yōu)勢(shì)，能源消耗相對(duì)較少，無(wú)需考慮人工要求，是實(shí)現(xiàn)人與自然的關(guān)鍵性技術(shù)，應(yīng)以此為基礎(chǔ)打造可持續(xù)發(fā)展模式。從當(dāng)代社會(huì)背景不難看出，鑄造業(yè)面臨著技術(shù)跟不上、人才短缺、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、資源緊缺、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，這些問(wèn)題的處理需要有針對(duì)性思路。人類需要保護(hù)自然，尊重自然，這樣人類才能夠獲得更好的發(fā)展。

3 綠色鑄造技術(shù)的發(fā)展

3.1 連續(xù)鑄造技術(shù)

連鑄過(guò)程中，由于結(jié)晶器的振動(dòng)和使用保護(hù)渣，

鑄坯表面易于產(chǎn)生振動(dòng)波紋等缺陷。因此，近年來(lái)發(fā)展的連鑄工藝，鑄坯表面的質(zhì)量成為必須解決的課題。而通過(guò)凝固鑄錠不與型壁發(fā)生接觸或者直接用外力直接取代結(jié)晶器的方法，使凝固殼表面與結(jié)晶器內(nèi)壁（襯）不粘連而避免了發(fā)生拉裂等現(xiàn)象，使得鑄坯表面的質(zhì)量得到了大幅度的改善。電磁連續(xù)鑄造法分為軟接觸電磁連續(xù)鑄造法和直流電磁鑄造法，是一種利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)的無(wú)模型連續(xù)鑄造技術(shù)。最早是于20世紀(jì)60年代，由前蘇聯(lián)Getseleev等人提出的。與傳統(tǒng)的DC法相比，其鑄模由一個(gè)電磁線圈取代。該軟接觸電磁連鑄法工藝是將高頻電流通及設(shè)置在液態(tài)金屬表面外側(cè)的線圈，產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，以此在液態(tài)金屬表面產(chǎn)生電磁力，保持金屬形狀進(jìn)行鑄造。在鑄造過(guò)程中，電磁壓力可以降低接觸壓力，有效減輕金屬熔體外壁和結(jié)晶器之間的摩擦作用并可以大幅度提高結(jié)晶器的壽命，與型壁發(fā)生接觸的鑄造方法相比可以消除普通連續(xù)鑄造鑄錠表面的偏析瘤及夾雜等缺陷[2]。

3.2 3D打印技術(shù)分析

3D打印技術(shù)離不開智能數(shù)字化軟件，利用計(jì)算機(jī)生成的數(shù)字化三維模型是3D3D打印的核心，正因如此，三維模型的設(shè)計(jì)和制作，成為設(shè)計(jì)師工作價(jià)值的體現(xiàn)，設(shè)計(jì)師運(yùn)用設(shè)計(jì)建模軟件，通過(guò)造型、材質(zhì)、色彩、佩戴方式等首飾設(shè)計(jì)語(yǔ)言，以數(shù)據(jù)形式對(duì)二維或三維圖形圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)、交換處理，結(jié)合3D打印將計(jì)算機(jī)虛擬模型進(jìn)行加工制作，后期還提供立體觀看和渲染模式。相比較在圖紙上創(chuàng)作首飾效果圖，計(jì)算機(jī)建模具有制作復(fù)雜模型的巨大優(yōu)勢(shì)，數(shù)據(jù)模型可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行重復(fù)修改，擁有數(shù)據(jù)共享、直觀可視的極大便利，給創(chuàng)作帶來(lái)無(wú)限的可能和獨(dú)一無(wú)二的效果。

相比之下，許多傳統(tǒng)的制造工藝，則被稱為“減材制造”，需要切掉多余的材料來(lái)制造所需的零件。與通過(guò)切割材料創(chuàng)建零件的傳統(tǒng)或減法制造工藝（例如鉆孔）不同，增材制造使用逐層工藝構(gòu)建零件。增材制造已被用作設(shè)計(jì)和原型制作工具，但增材制造的重點(diǎn)現(xiàn)在轉(zhuǎn)移到功能部件的直接生產(chǎn)——實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)功能的部件。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然綠色鑄造本身優(yōu)點(diǎn)突出，但也必須意識(shí)到：如今的綠色鑄造模式仍舊停留在發(fā)展時(shí)期，需要考慮很多的發(fā)展要素。為改善當(dāng)前現(xiàn)狀，需要社會(huì)各界的共同努力，除了鑄造企業(yè)以外，國(guó)家、政府、科研人員的支持和幫助都能對(duì)鑄造技術(shù)、鑄造行業(yè)的發(fā)展提供幫助。只有在不斷尋找、不斷探索才能夠總結(jié)出眾經(jīng)驗(yàn)，獲得更好的成長(zhǎng)，引領(lǐng)風(fēng)潮，推動(dòng)綠色生產(chǎn)[3]。