近凈形鑄造是近凈形高品質流變鑄造系列技術。是以非牛頓流變學和凝固理論為基礎,以凝固行為和流變行為的有效控制為技術核心,以實現(xiàn)無缺陷,高可靠性,近凈形,高性能,長壽命產(chǎn)品生產(chǎn)為目的綠色鑄造新技術。

簡介

近凈形鑄造是根據(jù)合金熔體具有的良好流變性能進行成形，使用永久型，徹底擺脫了"翻砂"，減小了環(huán)境負荷;在壓力作用下充型，凝固和補縮，取消了傳統(tǒng)鑄造中的冒口，使工藝出品率顯著提高;利用流變與凝固的耦合控制技術，實現(xiàn)細晶均質化鑄造，產(chǎn)品性能與鍛件相當;從熔煉到鑄件成形的短流程機械化作業(yè)，使能耗和排放顯著降低，綠色度高.

該系列技術吸納了傳統(tǒng)鍛造技術的高品質優(yōu)勢和傳統(tǒng)鑄造技術的廣泛適應性優(yōu)勢，可以解決鍛造技術對設備噸位要求高和受零件結構復雜性限制的問題，還可以解決傳統(tǒng)鑄造技術所得產(chǎn)品質量均勻性，穩(wěn)定性和安全可靠性低的問題.

該系列技術代表了材料成形技術的發(fā)展方向，國內(nèi)外都已經(jīng)獲得工業(yè)應用.用于接觸網(wǎng)零件生產(chǎn)，取代現(xiàn)有的精密鑄造方法，不僅使材料利用率提高到75-85%以上，而且因組織細密，屈服強度提高一倍以上.用于煤礦支護設備液壓閥體，使材料利用率由圓鋼車制時的48%提高到82%以上，性能達到了與軋制圓鋼車制相當?shù)某潭?用于車輛零件(軸箱體，鉤舌，測速齒輪等)生產(chǎn)，有效解決了縮孔，縮松等難以解決的缺陷，使產(chǎn)品可靠性大幅度提高.用于高錳鋼，高鉻鑄鐵等抗磨材料成形生產(chǎn)，使產(chǎn)品抵抗異常破壞的能力大幅度提高，而成本與砂型鑄造相當。

研究現(xiàn)狀

近30年來，精密成形技術在國外以很快的速度發(fā)展。大量優(yōu)質、高效、少無切削的新型成形與改性技術得到發(fā)展，并在工業(yè)中獲得廣泛應用，如氣化模鑄造、樹脂自硬砂組芯造型等近凈形鑄造技術；超塑成形、精密熱鍛、精密冷溫成形等精密塑性成形技術；氣體保護焊、激光焊、真空電子束焊等精密連接技術。為了加快產(chǎn)品設計，近10年來發(fā)展了快速原型/零件制造技術，它打破了材料“去除”的成形原理，采用“累積”成形。目前已開始用于不同領域，并獲得了巨大的經(jīng)濟效益。

為了提高制造成形的質量，特別是在大型零件制造中，減少實驗工作量以實現(xiàn)一次制造成功，工藝模擬技術獲得了飛速發(fā)展，首先在鑄造領域進入了商品化階段，在焊接、鍛壓、熱處理方面也取得了很大成績。

為了改善人類生存環(huán)境，綠色制造成形也在不斷發(fā)展，人們力求在制造成形過程中，最大限度地減少對環(huán)境的污染。為了日益擴大人類活動范圍，各種水下切割與連接，以及表面改性技術獲得發(fā)展與應用，已可在水下200米深處進行操作。隨著航空、航天事業(yè)的發(fā)展，在空間進行連接與改性已有必要，這方面也取得突破性進展。

發(fā)展趨勢

1、成形精度向凈成形的方向發(fā)展

當前精密成形技術已在較大程度上實現(xiàn)了近凈成形，即制造接近零件形狀的工件毛坯，較傳統(tǒng)成形技術減少了后工序的切削量，減少了材料、能源的消耗。發(fā)展趨勢是實現(xiàn)凈成形，即直接制成符合形狀要求的工件。據(jù)國際機械加工技術協(xié)會預測，21世紀初，塑性成形與磨削相結合，將取代大部分中小零件的切削加工。

2、成形工藝向新型加工方法以及復合工藝方向發(fā)展

激光、電子束、離子束、等離子體等多種新能源及能源載體的引入，形成多種新型成形與改性技術，一些特殊材料(如超硬材料、復合材料、陶瓷等)的應用造就了一批新型復合工藝的誕生，如超塑成形/擴散連接技術。

3、成形裝備沿著“單機自動化--流水線自動化--柔性、集成系統(tǒng)”方向發(fā)展

由于激烈的市場競爭，生產(chǎn)方式將由大批量單品種轉向多品種變批量，為快速響應市場又要求成形的高速度，各類傳感器技術、計算機技術、信息和控制技術的發(fā)展支撐著精密成形裝備從單機到系統(tǒng)的自動化、柔性化、集成化。

4、成形質量控制朝過程智能化方向發(fā)展

質量控制是為了保證優(yōu)化的工藝，提高產(chǎn)品質量，保證穩(wěn)定不變的工藝條件得到分散度極小的均一的產(chǎn)品質量。為此，在生產(chǎn)過程自動化、工藝參數(shù)在線控制、生產(chǎn)工藝因素對工藝效果影響的模擬基礎上，實現(xiàn)控制過程智能化，并實現(xiàn)上述目標，是當前的主要方向。

5、工藝模擬及優(yōu)化技術獲得飛速發(fā)展，工藝由“技藝”向“工程科學”方向發(fā)展

精密成形技術的一個重要發(fā)展趨勢是工藝設計由經(jīng)驗判斷走向定量分析，應用數(shù)值模擬于鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等工藝設計中，并與物理模擬和專家系統(tǒng)結合，來確定工藝參數(shù)、優(yōu)化工藝方案、預測加工過程中可能產(chǎn)生的缺陷及采取有效防止措施、控制和保證加工工件的質量。

代表性的技術有虛擬鑄造技術，虛擬鍛壓技術，焊接、熱處理工藝過程模擬及質量預測、組織性能預測，成形工藝-模具-產(chǎn)品CAD/CAM一體化技術。

應用范圍

本項目技術是一種通用性很強的材料成形技術，在汽車零件，軍工航天零件，機車車輛零件，抗磨零件，電力配件等各種重要零件生產(chǎn)領域具有廣闊的市場化前景.

汽車和軌道交通領域的機車車輛零件正在向輕量化，綠色化方向發(fā)展.輕量化和綠色化的關鍵途徑之一是提高材料性能水平.本項目提供的流變成形系列技術可以為此提供技術支撐.

軍工產(chǎn)品和載運工具零件的高安全可靠性和高復雜性對材料成形技術提出了嚴峻挑戰(zhàn)，現(xiàn)有傳統(tǒng)鑄鍛技術難以滿足要求，本項目技術可以發(fā)揮其優(yōu)勢，為軍工，航天等重要領域提供高品質近凈形零件.

抗磨材料及其產(chǎn)品的國內(nèi)外需求都很大，目前的生產(chǎn)方法主要是鑄造.而傳統(tǒng)鑄造產(chǎn)品組織性能的不均勻性和高缺陷率使抗磨產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)早期異常破壞，造成嚴重的材料浪費.本項目技術的高致密，均質化特點可以使這一問題得到根本的解決，推廣應用前景看好.

金屬基復合材料以鑄造成形成本最低，但因復合材料的鑄造工藝性能不好，鑄造生產(chǎn)難度較大，應用受到限制.采用本項目技術可以方便地生產(chǎn)各種金屬基顆粒增強復合材料及其零件，使其應用范圍大幅度擴展。