传统铸造工艺篇1
关键词：錾花；浇铸
錾花，始于春秋晚期一直延用至今，通常使用钢制的各种形状的錾子，用小锤敲击钢錾，将花纹錾在退过火的条形块状金属表面，使作品富有艺术感染力。
錾花錾子品种很多，常用有半圆錾子，抛线条用的抛錾。面斜有一定的角度，大小尺寸分档，大口有锋利和稍钝。肌地凿品种较多，一般有麻沙錾子，粗中细三种。錾子头部大小也有多种，来斯点錾子有凹凸，粗细大小分布档，夹线錾子有双线三种，多线，有花錾子品种非常多。要做出一件好的錾花饰品，要会制作錾花錾子。制作錾子时一定精确度要高，细小錾子可以在显微镜下放大15倍操作，制作完毕将錾子的錾口用机械布轮抛光达到镜面版，这样錾刻出来的线条平整度、光洁度很好。接下来饰品抛光就容易了，不然抛光时錾刻印记是较难处理的。
传统手工錾花的弱点在于：一是处理立体感较强图案时非常费工时。二是金属器物表面冲出凸起的花纹图案或人物，在处理时会出现冲压破裂通洞导致器物报废，造成前功尽弃。市场上一般很难找到图案立体感较强的金属器物，尽管有极少部分出现，但都是焊接上去的，使用的时间长了会出现焊接点，焊接点是由不同的贱金属合成会造成发黑变色甚至脱落，影响美观，失去观赏价值。若是焊接在贵金属器物上则影响纯度，而且在錾刻过程中贵金属损耗偏高。但是用金属铸造（金属铸造是将金属熔化后浇铸到各种模型的空胚里，金属液充满了空腔冷却后成型）则能够制作造型复杂的铸件，且制作准确，大大降低了金属的损耗。
真空加压铸造，首先做出胶模或合金模，其次注出蜡模，最后铸模成型。真空加压铸造只要做出蜡模就可压铸成型，大大提高工作效率并可大批量生产。大批量生产先起版，没有蜡版，后期的生产就成了无米之炊；蜡版质差，后期的生产则成了无用功。目前首饰生产起版工艺分起银版、手雕蜡版、电脑设计喷蜡（树脂）版三种。这三种起版方式各有优劣，其中手雕蜡版，凭借其经济低廉，造型生动，上手简单而成为各大首饰企业主要的起版技法之一。不过真空加压铸造也有其缺点，超大超薄的工件金属饰品可以进行錾花工艺，超过60×60cm就成功率很低，而且金属收缩性大，浇铸出来的饰品与原设计的尺寸有所出入。
錾花工艺与压铸工艺各有优缺点，若是把两种工艺取长补短，便能做出一件件精美绝伦的艺术品。本人制作的牡丹镂空浮雕手镯，宽2.6厘米、周长18厘米、厚2厘米（如图一），如果传统采用錾花工艺，在画面较小的板材上镂空较细小的线条而且浮雕，会出现断裂或花样变型，难度较大，花费工时较多，整个饰品就失去了原有的的风格和个性化。
如何解决这个问题？我使用的是雕蜡失蜡加压铸造成型再结合手工錾刻。由于铸造的饰品密度小，分子之间结构松，在经常佩戴时会出现断裂，在雕蜡模时我们只要结合上錾花工艺雕刻出花纹轮廓，然后真空加压铸造成型，等冷却后清洗饰品表面的石膏杂质，然后进行饰品表面錾刻。在錾刻过程中不断压紧金属分子之间的结构，增强密度，使得首饰结构更加牢固，使用时间更长、更耐磨、质感更强。
对稍大一点的金属饰品，也可以将两种工艺互相结合。本人制作的百鸟朝凤杯，采用錾花艺术与现代真空加压铸造有机结合，百鸟朝凤杯重322克，宽11.1厘米，高15.7厘米（如图二），内盖，杯身，杯把，脚四部分组成。百鸟朝凤杯传统工艺制作流程：首先需花很长时间将银片锤揲成型；其次锤揲成型后在往金属内注錾花胶；最后进行錾刻。杯把、脚、盖也是同样方法制作。
如果我们采用真空加褐造结合，先做蜡模，但不必把图案细雕，把图案轮廓雕出来就行，若手工錾刻较薄的地方做蜡模时多加一点蜡，厚的地方少一点蜡，这样就用失蜡法加压铸造成型，这样就已经完成了一件半成品工艺，同时也省去了锤揲的漫长工序。就可以往器物内注入錾花胶或锡铅进行錾刻（錾花胶，錾花胶的配方：松香1.4kg、石膏粉0.9kg、油脂0.9kg，它具有较强的粘度和弹性，使用方便，去除时也比较容易，是一种最理想的聚合物。它用以支撑錾花的金属板，硬度正好合适承受金属的敲击。同时，当錾子敲击特定部位时，它又能适当凹陷。以本人制作多年的经验錾花胶适合于厚度0.6毫米以下的金属器物；0.6毫米以上较厚的金属器物錾刻时注入锡、铅錾刻效果会更佳。但必须在金属里外涂一层石膏粉或红土，起到隔绝锡、铅与金属器物相粘。被粘处若处理不当后果极严重，导致金属胎体报废。等到内部注入的锡、铅或錾花胶冷却后就可以进行錾刻，錾刻中金属要多次退火，使金属变软，延展性更强，有利于内部冲刻，等錾刻完毕将金属器物内錾花胶加温熔化倒出可备下次反复使用。若用铅或锡加温不能过急或过高，达到锡、铅熔化温度就行。待融化后倒出，若器物腔内有极少铅锡粘在金属表面，用化学药水硝酸60%浓度浸泡，把金属表面附有残留的锡、铅腐蚀清理干净。虽然这样也有一定的损耗，但可以回收），这样可以一次錾刻完成。不仅大大缩短工时，提高了效率，而且錾刻出来的图案主体感强，生动逼真，金属厚薄均匀，精美绝伦。杯把，杯脚，蜡模精雕，一次性浇铸成型，然后组合各个部件，接下来打磨抛光，一件艺术品就这样诞生了。
传统铸造工艺篇2
关键词：铸造工艺；特点；趋势
中图分类号：tU74文献标识码：a文章编号：
一、特种铸造概述
铸造是一种液态金属成型的方法。在各种铸造方法中，用得最普遍的是砂型铸造。这是因为砂型铸造对铸件形状、尺寸、重量、合金种类、生产批量等几乎没有限制。为适应这些要求，铸造工作者发明了许多新的铸造方法，这些方法统称为特种铸造方法，即特种铸造。常用的特种铸造方法有熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半连续铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。常用的特种铸造工艺包括：熔模铸造、金属模铸造、消失模铸造‘压力铸造等。
二、特种铸造方法及特点
1、熔模铸造
熔模精密铸造是在古代失蜡铸造基础上发展起来的。具体的做法是：用易熔材料制成与零件相同的模型，在模型上涂挂由耐火材料(石英、刚玉等)及高强度黏结剂(硅酸乙酯或水玻璃)组成的涂料，或者用石膏浇注形成一定厚度的型壳，然后加热熔失模型，模壳经高温焙烧后再浇注获得铸件的过程。熔模铸造方法最大的优点是铸件有着很高的尺寸精度(Ct4～6)和表面光洁度(Ra1.6～3.2μm)，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，所以可减少机械加工工作；甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属材料。熔模铸造的另一个优点是，它可以铸造各种合金的复杂的铸件，特别可以铸造高温合金铸件，如：喷气式发动机的叶片，其流线型外廓与冷却用内腔，用机械加工工艺几乎无法形成。用熔模铸造工艺不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。
2、金属模铸造
金属型可重复使用，故又称永久性铸造。与砂型铸造相比，金属型铸造有以下优点：实现了“一型多铸”(几十次至几万次)，节约了大量的造型材料、工时和占地面积，提高了生产率，改善了劳动条件；金属型冷却快，逐渐结晶组织细密，力学性能和致密度高，例如铜、铝合金铸件的抗拉强度比砂型铸造提高20%以上[3]；铸件精度可达it14～it12，表面粗糙度Ra12.5～6.3μm，加工余量为0.8～1.6mm，可实现少、无切削加工。缺点是金属型制造成本高、周期长，不适于小批量生产，不宜铸造形状复杂、大型薄壁件，铸铁件易产生白口组织。此外，必须采用机械化、自动化装置进行生产，才能改善劳动条件。
3、消失模铸造
消失模铸造是把涂有耐火材料涂层的泡沫塑料模样放入砂箱，模样四周用干砂充填紧实，浇铸时高温金属液使其热解“消失”，并占据泡沫塑料模所推出的空间而最终获得铸件的铸造工艺。消失模铸造的工艺过程比传统的粘土砂铸造工艺简单得多。它的特点是：铸件精度高，消失模铸造是一种近无余量、精确成形的新工艺，该工艺无需取模、无分型面、无砂芯，因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度，并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差；设计灵活，为铸件结构设计提供了充分的自由度。原先分为几个零件装配而成的结构，可以通过由几个泡沫塑料模片粘合后铸造而成。原先需要加工形成的孔、洞可以不用砂芯而直接铸造出来，大大节约了机械加工和制芯成本；清洁生产，型砂中无化学粘结剂，低温下泡沫塑料对环境完全无害，浇铸时它排放的有机物很少，而且排放时间短、地点集中，便于集中收集处理。降低投资和生产成本，砂回收系统大大简化，模具寿命长，比传统模具损耗小，生产模样和铸件可以实现自动化，彻底改变了传统铸造的“苦”“脏”“累”的形象。
4、压力铸造
压力铸造是在高压的作用下，将金属溶液以较高的速度压入高精度的型腔内，力求在压力下快速凝固，以获得优质铸件的高效率铸造方法。在有色金属的各种精密铸造工艺中，压力铸造所占的比例最大。压力铸造的尺寸精度可达it13～it11，表面粗糙度Ra3.2～0.8μm，可实现少、无切削加工。因大多数压铸件不需切削加工即可直接进行装配，所以省工、省料，成本低。压力铸造的生产率比其它铸造方法都高，并易于实现半自动化、自动化。铸件强度和表面硬度高，组织细密，其抗拉强度比砂型铸件提高约25%～40%。缺点是压铸设备和压铸型费用高，压铸型制造周期长，只适用于大批量生产。
三、铸造技术的选择
1、单件小批量生产时，尺寸精度和表面质量要求不高时，首先考虑砂型铸造，毕竟砂型铸造较其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以象汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件采用砂型铸造。
2、对于质量小或者尺寸小、薄壁复杂的铸件，选择其他方法难以达到时可以考虑熔模铸造。其铸件质量可为几十克到几十千克，其最小壁厚可达0.3mm，最小直径可达0.5mm。因此，熔模铸造很适合生产质量小的铸件。熔模铸造主要用于生产汽轮机、涡轮发动机的叶片或叶轮，切削刀具，以及飞机、汽车、拖拉机、风动工具和机床上的小型零件。
3、压铸可直接铸出各种孔眼、螺纹、齿形、花纹和图案等，也可压铸镶嵌件。压铸目前主要用于大批量生产铝、镁、锌、铜等有色金属的中小型铸件，在汽车、拖拉机、电器仪表、航空、航海、精密仪器、医疗器械日用五金及国防工业等部门获得广泛应用。
4、对于结构非常复杂，原来用砂型铸造需要很多砂芯的铸件，采用消失模铸造。消失模不存在与分型和起模有关的铸件结构工艺性问题。消失模对铸造结构的适应性非常强，套同类、缸体、螺旋桨、水泵叶轮、壳体等结构特别复杂、芯子特别多的铸件，其经济效益非常显著。
5、批量大，结构简单、尺寸精度和表面质量高的铸件，特别是有色金属铸件可考虑金属型铸造。此法生产率高。
四、特种铸造技术的发展趋势
1、继续向自动化和清洁化的方向发展。保护环境的呼声越来越高，保护环境刻不容缓，对于铸造过程中出现的污染物，应在实现自动化、大型化的同时，有效降低污染是一个长期的目标。
2、信息技术在铸造生产中将得到广泛应用。由计算机、网络技术、传感技术、人工智能等所构成的信息技术近年来在铸造生产中得到更为广泛的应用，这正在改变着铸造生产的面貌。
3、快速原型技术在铸造生产中的应用将起着很重要的作用。它除了可应用于制造新产品试制用的模样及熔模铸造的蜡模外，还可用于直接造出酚醛树脂壳型、壳芯，它们可直接用来装配成砂型。用这种方法极大地提高生产率，适合各种复杂、单件小批量生产。
结束语
特种铸造技术大批量生产精度高、表面质量好的铸件时发挥着越来越重要的作用；为了适应现代制造技术的发展，铸造技术必然会在业内和业外受到巨大的挑战而不断地创新，向着自动化、大型化、清洁化和快速化的方向发展。
参考文献
[1]张敏华．快速铸造和快速精密铸造技术的研究与发展[J]．热加工工艺，2009，38(3)：36-39．
传统铸造工艺篇3
【关键词】铸造；Cae技术；应用
1、前言
铸造是国民经济的重要产业部件之一，它反映了一个国家制造产业的规模和水平。21世纪铸造成形加工技术的总目标是高质量、短周期及低成本，围绕此目标，世界各国均精炼了铸造成形加工技术的研究方向：一是重大工程中的特大型铸件的关键铸造技术；二是精确成形技术；三是计算机模拟仿真及优化技术逐步替代传统的经验性研究方法。
计算机模拟仿真技术，即计算机辅助工程（Cae），经过四十多年的发展历程，逐渐深入材料科学领域并应用于铸件的产品与工艺研究，为促进铸造企业的技术改造和进步带来了全新的活力。采用铸造工艺CaD及过程模拟仿真技术（铸造Cae技术）可以快速设计及优化铸造工艺，并可用电脑模拟浇注的方法来可视化地显示出铸造全过程以及缺陷形成过程。这可以较大程度的改变传统铸造工艺方案制定过程中的不确定性，是铸造工艺由“经验”走向“科学”的重要途径。随着现代计算机软硬件设计与制造技术的飞速发展，铸造Cae技术对提高铸造企业的生产水平和竞争力具有更加重要的现实意义。
2、技术概念
铸造Cae技术是指采用有限分析技术（有限差分法、有限元法等）进行铸造充型过程、凝固过程的模拟，在计算机中“试生产”铸件，为制定合理的铸造工艺提供有力的指导，铸造数值模拟Cae技术涉及铸造成形理论与实践、计算机图形学、多媒体技术、可视化技术、三维造型、传热学、流体力学、弹性塑性力学等多种学科，是典型的多学科交叉的前沿领域，主要研究温度场模拟、流体场模拟、流动与传热耦合计算、应力场模拟、组织模拟等过程模拟。
3、研究及发展
最早用于铸造过程仿真技术的是美国哥伦比亚大学的“HeatandmassFlowanalyzer”分析单元，1944年Victorpaschkis在此分析单元的基础上将热传导分析应用于沙模并取得了很多研究成果。1959年Ge公司的Campbell等人运用有限差分法模拟生产厚大铸件，并在1965年研究提出了可预测的凝固模型。但FDm法的缺点是无法追踪金属充型时的自由表面，所以nicholas和Hirt在80年代初期引入了流动体积法，把流动体积函数作为主要参数，用来追踪流动自由表面。
1974年Losalamos科学实验室设计开发了计算机生成的颜色移动图片技术，该技术使用标准的缩微胶卷拍摄装置，通过程序控制一系列光过滤器，利用多种复合颜色描述不同温度范围，最终产生斑点状或条状的拍摄图像，实现了铸造凝固过程模铸型剖面的可视化。
80年代早期瞬时充型的假设得到一定的应用。1988年，美国匹兹堡大学StoehrR.a教授研究团队开发出一套相对全面的充型过程流体流动的二维计算模型，该团队将充型过程与凝固过程视为一个整体进行相对独立而又互相关联的模拟计算，计算结果不仅可以预见温度场和流场分布，还可以预先判断浇不足、冷隔、缩孔等铸造缺陷出现的可能性和位置。1989年，H．J．Lin等人一起开发出了充型过程三维数值模拟的计算模型，把SoLa和maC法结合在一起研究三维流动问题。从此，铸造Cae模拟技术进入了三维时代。
90年代后期，发展了微结构模拟，它除了对冶金学有更深意义的影响外，还能预测和控制铸件的机械性能，并且开始从试验研究向实际运用发展。在国外，多尺度模拟已经在汽车及航天工业的到运用。福特汽车提出了虚拟铝合金发动机缸体研究，其目标是预测铸件的疲劳寿命。
进入21世纪，铸造模拟技术研究取得了很大进展，国内外学者对现行的一些铸造过程三维数学模型和计算方法进行了深入研究，作出了许多卓有成效的工作。清华大学的贾良荣、熊守美等基于有限差分法建立了液态金属充型过程流动及耦合传热计算的模型，使用SoLa-VoF数值模拟技术开发了压铸充型过程流动与传热过程的数值模拟分析软件，对具有复杂形状的压铸件充型过程的流场和温度场进行仿真模拟，分析了模具的型腔表面在充型过程中温度变化的规律，提出了“瞬态层”的概念。
4、应用
目前铸造仿真模拟技术的运用主要集中在四个方面：充型凝固模拟、凝固过程应力模拟、凝固过程微观组织模拟、缩孔缩松预测。其中应力模拟由于液态与固态共存，铸件的力学性能的难以测定，仍然无法完全建立此阶段的力学模型，因此应力模拟依然是整个铸造过程模拟的难点和重点，现阶段的应力场研究大都是在自己的系统中借用现成的大型有限元分析软件如maRC、pRoCaSt、anSYS、FLow-3D等进行对应的二次开发，有相应的局限性。微观组织模拟是一个复杂的研究过程，比凝固和充型过程模拟更加的困难。近年来材料科学研究出现了各类微观组织模拟方法，这些方法能在一定程度上比较准确地模拟铸件的凝固组织，但在模拟生产中，铸件凝固的工艺条件和环境过于单一化和理想化，弱化了凝固的过程的复杂程度，因此距离实际生产的铸件凝固组织模拟还有一定距离。
从目前的铸造行业的模拟软件应用来看，主要是国外较成熟的软件占主导地位并且代表了计算机数值模拟的最高水平。这些软件基本可以模拟以砂型铸造为代表的常用铸造工艺。常用的国外软件有芬兰的CastCae、美国的proCast和FLow-3D、德国的maGma、西班牙的ForCast、日本的CaSttem、法国的SimULoR等；国内软件有清华大学的Ft-satr、华中科技大学的华铸Cae等。这些软件大都与CaD实体模型有数据转换接口，可将实体文件用于有限元分析，运用搭建的模型对砂型铸造、金属型铸造、压力铸造和精密铸造等工艺进行流场、应力场和温度场的数值模拟，以模拟结果可视化来预测铸件的缩孔、疏松、裂纹、变形等缺陷，根据缺陷的原因和位置对工艺做出改进或则优化，达到工艺目的。
5、结束语
目前，欧美日等发达国家的铸造企业普遍采用了铸造Cae技术，特别是汽车铸件生产厂商几乎全部采用了仿真系统，成为确定工艺的固定环节和必备工具。国内较大型的铸造企业在90年代末开始引入仿真技术，并得到实际运用。但是，国内的大部分铸造企业普遍规模小、生产设备落后、技术实力薄弱等缺点，难以提供铸造Cae模拟技术严谨的外部工艺条件，更不愿意面对国外正版软件高昂的售价，部分专业技术人员使用网络的破解资源自学，缺乏系统的培训和教育。这些原因都导致了Cae技术在中小型企业难以普及，应用水平低。以网络化铸造和绿色铸造为标杆，国内铸造企业的现代化发展之路任重而道远。
参考文献
传统铸造工艺篇4
【关键词】CaD/Cae/Cam技术压铸模具设计影响
与传统压铸模具设计方法相比，CaD/Cae/Cam技术在设计与制造环节上都有较大的差别，改变了压铸模具设计的实现形式。新型CaD/Cae/Cam集成技术的产生与应用大大缩短了模具的设计与制造周期，借助Cae模型分析使得压铸模具设计在效率提升的同时实现了质量的同步提升，是现代社会经济条件下实现压铸件模具设计发展和完善的关键技术。因此对CaD/Cae/Cam技术对压铸模具设计影响的探讨具有鲜明的现实意义。
1CaD/Cae/Cam集成系统在压铸模具中的建立
CaD/Cae/Cam集成系统主要包括CaD/Cam软件、Cae仿真软件和一个压铸专业软件系统包。其中CaD/Cam软件是系统的主要设计结构，当前应用CaD/Cae/Cam集成系统进行压铸的模具其压铸件的结构和形状都较为复杂，所以系统对CaD/Cam软件三维实体造型和制造能力的要求较高。压铸件Cae模拟技术是压铸模具加工活动中的关键环节，具体的技术解决方案主要有限差分法的流体动力学和传热方程，或者有限元法[1]。在模具的模型分析活动中金属液体在模具内的流动和凝固过程都可以借助计算机技术实现模拟。
2CaD/Cae/Cam集成系统在压铸模具中的应用
2.1模具的CaD建模和设计的技术方案
CaD建模和模型设计是CaD/Cae/Cam集成系统在压铸模具中应用的重要环节，这一活动以三维实体造型开始，根据新型零部件的实际结构情况进行三维实体造型，形成的造型结构借助CaD/Cam软件进行三维建模，建模的内容主要涉及到加工活动的工作余量、收缩率和锥度等具体加工中量化要求的细节。
借助集成系统中的专业软件系统包，设计主体可以实现对压铸工艺技术方案的设计，包括注射压力、注射冲头速度、注射速度和填充时间在内的压铸工艺技术方案内容都可以根据压铸件的强度和质量要求进行自主设计。在使用CaD/Cae/Cam集成系统进行压铸模具的设计活动中，设计方案往往还能够囊括浇注系统，包括浇注活动中溢出和冷却通道的设计、型腔内表面积和模具整体的热平衡等浇注过程中的技术，都在CaD/Cam软件系统的设计范畴之内，能够为压铸模具设计工作提供全方位的设计和制造支持[2]。
2.2Cae模型分析
油泵是压铸件生产活动中经常面对的复杂压铸体，这种压铸体本身的结构为复杂、壁厚不均匀，且对密封性能的要求极高，使用传统的浇注方法容易产生气孔和缩孔的现象。借助Cae模型分析技术能够清楚地发现传统浇注工艺和浇注系统进行油泵制造中产生气孔和缩孔的原因。使用传统的浇注系统进行浇注，浇注过程中压射冲头的压力不均衡会导致浇注金属液体的飞溅及空气不能及时排出等问题，这种浇注问题现象是导致油泵出现气孔和缩孔问题的主要原因。以Cae模型分析为基础对浇注系统和浇注工艺进行改进，主要的改进内容是提升了浇注系统对浇注压力和浇注速度的控制精度，在浇注活动开展的初期尽量选择较低的浇注压力和较高的浇注速度进行浇注。同时在保证填充时间的前提下，注意控制压射冲头的加速度以调节合适的注射速度，这样一来填充后形成的增压就能够对因为热节而出现的缩孔进行补缩，保证压铸件的质量[3]。
2.3Cam的应用
Cam的应用是在压铸模具型腔三维实体造型的数据基础上实现的，设计人员在三维实体造型数据的基础上新建一个加工空白页，并附加一个包括加工余量、刀具、刀具路径在内的加工工艺表。在一些加工细节问题的分析上还可以对刀具的工作路径进行模型检测和瞬时加工工艺的观察，在其基础上再对加工数据进行修正。在数控切割过程中的铣刀数据文件是可以进行修改的，设计人员可以结合加工的实际情况反复试验来对铣刀数据进行实时的修正，直到最终达到一个满意的结果。在所有数据加载和调制工作完成以后，Cam软件会将这些数据进行简单的应用处理并将其上传到数控机床的代码库中[4]。
3集成系统的应用总结
与传统的压铸模具设计相比，CaD/Cae/Cam集成系统在压铸模具设计活动中应用的突出特点是集成性，所有的设计和加工过程都是基于同一个三维模型完成的。所以一些加工步骤可以同步进行，以多个工作面同时加工的方式进一步提升了模具设计和制造的效率，极大缩短了设计制造周期。同时Cae模拟软件在加工活动中的应用，最大限度的提升了设计和制造主体对模具内部、模具浇注活动的认知程度，指导设计和制造主体对压铸工艺的技术方案和工艺参数进行改进和完善，能够实现压铸件加工质量短时间内的大幅度提升。以上文中提到的油泵加工为例，在使用Cae进行模拟分析以后，压铸件油泵的产品合格率在短时间内由60%提升到90%[5]。
4结语
CaD/Cae/Cam技术是压铸模具设计领域的一种新兴技术，是基于现代虚拟现实技术和数控机床技术形成的，完美的将压铸模具的模型设计和制造结合在一起，为压铸模具设计、制造和加工过程提供了一个规范的、科学的指导系统，对现代压铸模具设计产生了变革性的影响，因此对CaD/Cae/Cam技术对压铸模具设计影响的探讨具有鲜明的现实意义。
参考文献：
[1]张平.基于web技术的压铸模具协同设计原理与应用系统研究[D].四川大学，2005.
[2]董晓兰.压铸模应力场数值模拟及Bp神经网络在控制模具变形的优化设计中的应用[D].西华大学，2007.
[3]段慧珍.铝合金压铸工艺及虚拟工艺优化研究与应用[D].集美大学，2013.
传统铸造工艺篇5
本文拟生产的马氏体不锈钢叶轮材质为ZG1Cr13ni。该材质浇注温度高，砂型铸造易产生表面粘砂；由于缩性大，极易产生缩松、裂纹和晶粒粗大等铸造缺陷；此外，其冷裂倾向也较严重。图1和图2分别是马氏体不锈钢叶轮毛坯尺寸和三维实体。由图可见，该铸件属于结构复杂件，一方面是壁厚不均匀，厚壁和薄壁之间尺寸相差较大，补缩、收缩应力等问题需在工艺设计时特别关注；另一方面是存在各种曲面，而且曲面处壁厚极不均匀且相对较薄，因此，工艺设计时要充分考虑保证充型的完整性。根据叶轮铸件的结构特点，本文选择了两箱造型法，并将铸造分型面设置在叶轮中间部位，分型面位置见图3。铸件顶端壁厚较厚，应考虑在该位置添加冒口。铸件的凝固时间取决于它的体积V和传热表面积a的比值，其比值称为凝固模数。
2叶轮铸造工艺设计与优化
2.1马氏体不锈钢叶轮铸造工艺模拟分析
采用有限元分析软件对铸造工艺进行模拟，铸件模型选择的材料为马氏体不锈钢，砂箱模型选择的材料为树脂砂，铸件与砂箱之间的换热系数为500w/（m2•K），浇注温度为1560℃，充型速度为42kg/s，浇注时间为27s，热传递方式为空气冷却，设置重力加速度为9.8kg/s2，初始条件为金属液温度1560℃、砂箱温度25℃，运行参数采用默认设置。叶轮充型过程模拟结果见图5。可以看出，金属液充满浇道，整体充型平稳，见图5a。当浇注完成后，铸型内腔全部被充满，不存在浇不足现象，见图5b。模拟结果表明，该铸件的铸造工艺设计方案保证了浇注过程的平稳性，也保证了铸件形状的完整性，说明浇注系统设计合理。图6为铸件浇注265s后透视状态图，可以发现，叶轮下端圆环、分型面中心部位交界处存在缩孔，且个别叶轮侧冒口底端存在封闭的高温区间，该位置也可能出现缩孔。由此可见，该工艺设计方案在保证铸件补缩方面还存在设计不足。因此，原设计方案必须改善冒口设计，或者采取必要的工艺补救方案。
2.2工艺优化
针对初始设计工艺所出现的缺陷问题，对叶轮铸造工艺进行优化。考虑在叶轮底端圆环和叶轮中心位置出现的缩孔，我们分别在叶轮底端加入圆环形冷铁，在叶轮中间部位六个侧冒口之间加设楔形冷铁。改进后叶轮铸造工艺图如图7所示。对改进后的工艺方案进行模拟，工艺改进后的叶轮充型模拟结果。当充型开始14s时，充填部位型腔内金属液完全充满浇道，充型平稳，没有明显飞溅，见图8a，说明浇注系统设计仍能保证充型的平稳性；图8b是充型至27s时（充型完毕）的状态图，可以看出，金属液已完全充满型腔，型腔内不存在浇不足等缺陷。
3结论
（1）不锈钢叶轮铸件选取阶梯式浇注方式和开放式浇注系统，可以保证铸件充型过程中金属液的平稳性及充型后的铸件形状完整性。
（2）不锈钢叶轮铸件直接采用明冒口和暗冒口不能完全防止铸件内产生缩孔与缩松，当冒口与冷铁配合使用时可以消除缩孔与缩松。
传统铸造工艺篇6
[关键词]连铸设备连铸机生产连铸技术
中图分类号：F861文献标识码：a文章编号：1009-914X（2015）19-0161-01
随着钢铁冶金技术的不断发展，就目前钢铁形势而言，我国大多数国有大型钢铁企业落后的炼钢工艺都得到了有效改善，连铸等生产工序也随之有了突飞猛进的发展，这就要求我们进一步统筹全局，做好设备的管理和维护。
在炼钢的整个工艺过程中，连铸生产是轧钢生产的前道工序，也是炼钢生产中的重要环节。在现代冶金企业中，连铸生产对炼钢生产的重要性越来越凸显，一般来说，连铸生产工艺主要包括钢包中间包结晶器二次冷却拉坯矫直切割辊道输送推钢机铸坯。在某种程度上而言，连铸技术的发展和应用对于钢铁企业来说是十分重要的，它改变了以往炼钢车间的生产流程，使车间生产更为自动化和连续化，信息技术也有了广泛应用，使生产质量大幅提高。另外，随着连铸技术的迅速发展，对于冶金行业内的其它行业起到了推动和促进作用，对于企业产品结构调整和组织结构优化发挥了重要作用。
1.我国连铸技术的发展状况
连铸即为连续铸钢（英文，ContinuousSteelCasting）的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。从二十世纪五十年代开始，连铸这一项生产工艺开始在欧美国家的钢铁厂中，这种把液态钢水经连铸机直接铸造成成型钢铁制品的工艺相比于传统的先铸造再轧制的工艺大大缩短了生产时间，提高了工作效率。到了八十年代，连铸技术作为主导技术逐步完善，并在世界各地主要产钢国得到大幅应用，到了九十年代初，世界各主要产钢国已经实现了90%以上的连铸比。中国则在改革开放后才真正开始了对国外连铸技术的消化和移植；到九十年代初中国的连铸比仅为30%。连铸技术在我国今年来一直作为部级重点课题项目研究，就近年来发展趋势看，主要问题存在于高度的自动化有助于生产出无收缩铸件，但如果液态金属事先不除尽杂质，在铸造过程中会出现问题。氧化是液态金属杂质的主要来源，气体、矿渣或不溶合金也可能卷入液态金属。为防止氧化，金属尽量与大气隔离。在中间包，任何夹杂物包括气泡，其他矿渣或氧化物，或不溶合金也可能被夹杂在渣层。目前国际上铸铁型材已广泛运用到制造液压阀体，高耐压零件，齿轮、轴、柱塞、印刷机辊轴及纺织机零部件。在汽车、内燃机、液压、机床、纺织、印刷、制冷等行业有广泛用途。
2.连铸技术
2.1连铸工艺的优点
连铸的生产过程是个连续动态的过程，钢液将潜热和显热释放出来，凝固成有规则的铸坯形式。钢在这种过程中完成由液态向固态的转变过程，这一过程较为复杂，钢内部的热量、动量和质量，在传输过程中发生了一定的相变过程，通过应力和外力作用产生形变过程，这一过程相互影响，往耦合进行。同传统的模铸―初轧开坯的工艺相比，连铸工艺有其自身的工艺特点：
（1）连铸的生产极其简化了生产工艺流程，原有的模铸工艺从脱模、整模、钢锭均热到开坯，极大的增加了生产投资，据有关报道，采用连铸工艺进行生产，可减少30%占地面积，可节省40%操作费用，可节省40%基建投资，可减少15%耐火材料的消耗。
（2）在很多程度上提高了金属的收得率，一方面，连铸生产中使得钢坯的切头切尾损失大幅度降低；另一方面，通过连铸生产其产品更容易接近最终产品，不再使用原有模铸工艺中的加热开坯环节，将金属损失进一步减少，有效地提高了金属的收得率。
（3）有效地使生产过程中的能耗降低，避免了钢锭开坯加热过程中的燃料消耗，总体减少消耗接近一半。
（4）提高了生产过程中的自动化控制及机械化控制水平，提高了劳动生产率，为现代化企业升级改造创造条件。
2.2主要工艺参数
连铸机的主要工艺参数决定了产品规格和设备性能，同时也是机械设计和设备选型的重要依据，现将主要工艺参数介绍如下：
（1）铸坯断面，是确定连铸机功能要求与机型选择的重要参考数据，我们不但要结合炼钢炉的容量大小和连铸机的生产能力，同时要兼顾到轧钢机的规格同连铸坯断面之间的联系，以保证生产出合格质量产品的同时保证其断面最小最经济。
（2）拉速：在连铸机生产过程中，拉速（m/mim）或注速（kg/min・流）是衡量连铸机生产能力的重要标志，也是生产过程中，操作人员的主要控制参数，其速度受到铸坯质量（内裂、偏析）、安全浇注（防止漏钢）、设备条件（冶金长度等多重因素影响。
（3）冶金长度，就是我们日常所说的铸坯的液心长度。通常在最大拉速并且浇注最厚连铸坯过程中，钢液从结晶器液面位置到全部凝固完全的距离。它是影响弧形连铸机半径和二次冷却区长度最为重要的工艺参数。
（4）弧形连铸机的半径，指的是外弧半径。它是影响铸坯厚度和设备高度的重要参数。
（5）铸机流数：在钢包容量固定的前提下，一旦拉速、铸坯断面、浇注时间确定后，可以计算出铸机流数，进一步协调连铸和冶炼的匹配关系。
3.薄带连续铸轧
薄板坯连续铸轧是将热轧同薄板坯铸造联系在一起进行，也就是金属凝体在连铸机生产过程中通过结晶器使金属凝体凝固成薄板坯，之后的工序为通过连轧机最终轧成板材，实际上轧钢和铸造是两种独立的工序。薄板坯连续铸轧工艺从本质上将传统的钢材生产方法进行改变，避免了热轧、粗轧、连铸及相关的加热切头等相关工序，直接将金属液体凝固成型，将轧制和铸造过程结合在一起，极大的缩短了工艺流程，有效地减少了能源消耗，降低了生产成本。
4.对发展我国高效连铸技术的看法
第一，要保证炼钢生产的稳定性和节奏性。为实现高效快节奏的连铸生产，炼钢部门不但要供应稳定，而且要保证供应钢水温度合适、成分稳定。原因主要在于钢铁与溶解氧反应也可能产生碳化物。由于金属是液态，这种碳化反应是非常的快，同时产生大量高温气体，如果是在中间包或者结晶器中发生碳化反应，氧元素还会反应生成氧化硅或氧化铝，如果产生过多的氧化硅或氧化铝将有可能堵塞中间包与结晶器中间的连接管，进而导致破坏生产。第二，对炉机配合给予高度重视。对于新建项目，要充分考虑到炼钢与连铸车间的炉机配合情况。而对于旧连铸机改造来说，炉机配合更为重要，将原有的连铸机台数多，小容量炼钢炉多的情况，改造为高效连铸机，要求加强钢水分配与调度，适当取舍部分连铸机，已达到合理生产的目的，取得切切实实的经济利益。
参考文献
[1]郝晓华.铸造高级轧制用板坯的新型连铸设备[J].世界有色金属.2005（10）.
[2]郭峰.冶金连铸设备水冷效果的影响因素分析与对策[J].装备制造技术.2011（11）.
[3]黄珏.连连铸设备[J].江西冶金.1986（04）.
传统铸造工艺篇7
关键词：磁悬浮；连续铸造；近终形余热坯；铜材生产；应用
中图分类号：tF777文献标志码：a
magneticFloatingContinuousCastingofmoltenmetaland
itsapplicationinCopperproduction
LiUDingping
（ChengduCopperFactory，Chengdu610072，China）
abstract：theprincipleofmagneticfloatingcontinuouscasting（mFCCforshort）anditsapplicationinproducingcopperplateandstrip，copperpipe，copperwire，copperprofile，copperrodandbarswasbriefedandtheefficiencyofproducingcopperwithmagneticfloatingcontinuouscastingandrolling（mFCCRforshort）andmagneticfloatingcontinuouscastingandcontinuousextruding（mFCCCeforshort）wasanalyzed.powerconsumptioninproducingH65softbrassstripwithmFCCshowedthatmagneticfloatingcontinuouscastingofmoltenmetalappliedinproducingcoppercouldobviouslysaveenergyandreducingcostandthistechnologyiswellworthpromoting.
Keywords：magneticfloating；continuouscasting；nearnetshapeafterheatprocessingbillet；copperproduction；application
金属材料是重要的基础材料，然而金属材料制备的高能源消耗是其存在的一个主要问题.国务院2015年5月8日公布的《中国制造2025》把全面推行绿色制造列为九大任务和重点之一，明确提出“加大先进节能环保技术、工艺和装备的研发力度，加快制造业绿色改造升级；积极推行低碳化、循环化和集约化，提高制造业资源利用效率；强化产品全生命周期绿色a铁、有色、化工、建材、轻工、印染等传统制造业绿色改造；大力研发推广余热余压回收、水循环利用、重金属污染减量化、有毒有害原料替代、废渣资源化和脱硫脱硝除尘等绿色工艺技术装备；加快应用清洁高效铸造、锻压、焊接、表面处理和切削等加工工艺，实现绿色生产”的要求.
采用金属液磁悬浮连铸（magneticFloatingContinuousCasting，mFCC）工艺、金属液磁悬浮连铸近终形余热热轧坯（magneticFloatingContinuousCastingandRolling，mFCCR）工艺和金属液磁悬浮连铸连续挤压（magneticFloatingContinuousCastingandContinuousextruding，mFCCCe）工艺，能较好地实现金属材料生产的节能、减排、降耗、优质和增收效果[1-3].
作者自2004年起开展铜板和锌液磁悬浮研究，并进行了锌液磁悬浮连铸试验，已取得锌液被悬浮的效果（锌液与钢液、铜液均能被电磁感应而悬浮）.2013年10月16日“金属液磁悬浮连续铸造近终形余热热轧坯工艺”获国家发明专利授权（授权专利号：ZL200510021740.4）.
1mFCC工艺原理
mFCC工艺原理的核心是金属液被电磁感应而悬浮.金属液在炉口被约束成留有材料规格加工余量的断面尺寸，被牵引进入由约10kHz交变电源与铸坯形状相应的线圈组成的交变磁场（原生磁场）.原生磁场与流入的金属液组成无导磁体的空心变压器，线圈为初级，金属液为次级.金属液被电磁感应产生涡流，涡流磁场（次生磁场）方向与原生磁场方向相向，产生相互推斥力，因线圈固定不动，金属液被推斥向上并抵消重力而悬浮.
mFCC是流体力学、电磁学和金属压力加工学等学科合成的先进生产工艺，属于电磁冶金学的电磁铸造.金属液在磁场上面悬浮，故能用于生产.
2mFCC工艺在铜材生产中的应用
铜（含铜合金，下同）液经磁悬浮连铸成约800℃近终形余热坯，在线进入轧机或Conform连续挤压机，产出冷加工量最小坯.被轧制成终形板带坯或连续挤压成管、线、型、棒和排材终形坯.这些终形余热坯的后续冷加工量很小，仅需约3道次冷加工即能成材[4-5].
2.1mFCCR工艺在铜板带材生产中的应用
由图1可见，实现铜液磁悬浮连铸近终形余热板、带坯的步骤是：从塞棒2流入流槽17的1160℃铜液经凸堆展流成片状，厚度约3mm，经牵引流入磁悬浮与适度降温结晶区5～12，使金属液适度降温结晶成约800℃坯（图中5～12区域功能，相当于现今水冷模结晶器），进入热轧机，热轧成厚约1mm带坯.其中，金属液流速、适度冷却强度及轧制速度3项参数须程序控制，自动平衡.如以产量决定流速为基础，则调整、控制另两项参数.mFCCR工艺铜液在磁场（线圈）上面悬浮，铸坯宽度仅受轧机限制，轧制属成熟技术.
2.2mFCCCe工艺在铜管、线、型、棒和排材生产中的应用铜液经mFCC连铸成约800℃四方形坯的生产线布置如图2所示.
图2中的8为马鞍形空腔平面线圈，两鞍部高度与四方形铸坯高度匹配.铜液从炉口经热铸模3定形，立刻进入马鞍形空腔平面线圈8，类似四方形金属液，其底面与图1原理相同，金属液被电磁感应而悬浮.同理，两鞍部产生分别指向移动方向中轴线的电磁侧压力，约束金属液柱不致散塌、偏摆.在连续移动中，经上下左右各面适度冷却降温成
近终形、保留热加工上限温度的余热铸坯，并立刻进入Conform连续挤压机产出冷加工量很小、仅需3道次左右冷加工即能成材的管、型、线材和排材坯.
当今国内外使用的Conform连续挤压机，都使用上引水冷模连铸的室温坯料，以消耗动能为代价，摩擦升温至500℃左右，经塑性变形，挤压出冷加工坯.同理，Conform也能对mFCC产出的约800℃余热铸坯挤压成冷加工坯.由于铜（如t2）的变形抗力在800℃时为σb
3mFCCR、mFCCCe工艺用于铜材生产效益的初步分析表1为mFCC工艺与目前常用工艺的电耗对比.现国内外均用连铸或半连铸供厚坯，无论热轧还是冷轧，均是多道次操作，电耗都在GB21350―2013允许的范围内.由于节电，mFCCR和mFCCCe工艺每吨铜材（带、管、线、型材）产品平均可增收1500元.以H65牌号、规格厚0.18mm×宽10～305mm软态黄铜带产品生产为例，采用mFCCR工艺的电耗计算见表2，并与传统生产工艺作比较.
由表2可见：
（1）mFCC工艺比传统工艺节电1969-821=1148kw・h・t-1，节电率为1148÷1969=58%.
（2）磁悬浮电耗为净节能的百分比为（21.6÷1148）÷0.92（成材率）=2%.
（3）mFCC工艺节能，主要在于冷轧和热处理（中间退火）两道工序，即冷轧和中间退火道次减少.
此外，应用mFCC工艺技术还有产品成材率高、质量好、品种齐以及新建生产线投资省等诸多优势.
4结论
（1）金属液经mFCC技术，利用余热成材具有以下优点：无加热工序，节能；余热坯近终形，生产流程短，物耗少，设备数量和装机容量小；铸坯表面光洁、组织结构为细晶.电磁搅拌使凝固组织细化、铸坯的抗拉强度比普通连铸提高39%.mFCC是钢
（2）mFCCR、mFCCCe工艺流程主要包括金属液被约束、牵引、磁悬浮、适度降温、均温和热加工（热轧或Conform连续挤压）.除磁悬浮外，其余均为成熟技术.只要能实现金属液磁悬浮，就能实现mFCCR、mFCCCe.
（3）金属材料加工生产采用mFCC工艺，设备主要增加国产10kHz交变电源，传统生产线设备可减少2/3.
参考文献：
[1]李伟轩.电磁场在铜连铸中应用的研究[D].上海：上海大学，2009.
[2]邓康.美国USp4678024原理分析[J].日本铁钢协会会i（国际版），1998：1035-1037.
[3]任忠鸣，周月明，张春源，等.水平电磁连铸中金属磁悬浮行为[J].金属学报，1996，32（6）：642-646.
传统铸造工艺篇8
该铸件属于大型厚壁件，根据确定的生产纲领以及该零件的结构特点，若采用普通铸造工艺，会使用较多的砂芯，砂芯的放置、定位、排气等问题会大大增加铸造工艺的难度。针对该件单件小批量的生产纲领，采用实型铸造工艺（即普通砂型与消失模相结合的铸造方法）来生产。该方案选用Stmma做为模样材料，采用自硬尿烷树脂砂中的醇酸油尿烷树脂砂，进行填充模型表面一定厚度的型砂填充，其余部分使用干砂填充，这样可以减少自硬树脂砂的用量，降低成本。通过参考资料[3]确定该铸钢件的涂料采用铝矾土70%，锆英粉30%的骨料制备的消失模铸钢涂料,进行刷涂，涂层厚度4mm左右即可。
2铸造工艺设计
选取开放式底注浇注系统。根据铸件材质，确定浇口杯用耐火砖砌成，浇注系统均采用陶瓷管砌成。在设计浇注系统时，为了获得好的铸件质量，采用在宽度方向上相对浇注的方式，即两个直浇道通过"搭桥"方式与浇口杯连接，其分布见图2所示。采用阻流截面设计法计算该铸件的各个浇注系统尺寸[4]，直浇道截面积为50.24cm2，高度1030mm；横浇道截面积为50.24cm2，长度为4525mm；内浇道截面积为31.4cm2，长度为60mm；"搭桥"浇道截面积为50.24cm2，长度为3040mm。设计使用冒口补缩，并配合冷铁以加强顺序凝固，冒口选取易割明冒口；1#冒口32个，直径为180mm，高为360mm的圆柱体，2#冒口8个，直径为250mm，高360mm的圆柱体。冒口及冷铁的放置位置如图3、图4所示。该件为长条类铸件，轮廓尺寸：4600mm×2550mm×550mm，为防止挠曲变形，在制作塑料模样时，按铸件可能产生变形（"热凹冷凸"[5]）的相反方向做出反变形的塑料模样；留反变形量为2mm/m。
3铸造凝固模拟
经过对该铸件物性参数的分析，确定了浇注温度为1570~1600℃，浇注时间为470~500s时，铸件的质量较好。铸件的凝固过程与铸件的缩孔、缩松及应力集中直接相关。对铸件进行凝固过程模拟就是为了预测缩孔及缩松的位置，同样，由凝固时间及凝固顺序也可以根据经验预测缩孔及缩松。采用华铸Cae软件得到的铸件开始凝固图、凝固过程图和凝固结束图分别见图5~图7；整个浇注系统及铸件底部、侧部最先凝固，然后依次从下而上凝固，冒口底部及铸件顶部为最后凝固的位置。由图7可知：整个铸件凝固结束后，缩孔缩松大部分分布在冒口及浇道中，铸件绝大部分的外表面都没有缺陷，而且有可能出现缺陷的外表面为该铸件的非承载面，且这些面放有机加工余量，基本不会影响铸件性能。
4结论
传统铸造工艺篇9
参考越王勾践剑打造出《赤壁》中的孙权佩剑
2006年，吴宇森投资8000万拍摄电影《赤壁》，在选择主角佩剑上极为考究，胡小军，龙泉县剑村掌门人，以打造孤品为理念，坚持传统古法铸剑，在众多铸剑大师中脱颖而出，为《赤壁》主角打造佩剑，并从此成为了吴宇森、陈凯歌等著名导演的御用铸剑师。从《赤壁》中梁朝伟、张震、张丰毅等所用佩剑，到《画皮2》中镶满宝石的短刀，到《王的盛宴》、《太极》、《大闹天m》，电视剧《神探狄仁杰》等影视剧中的主角佩剑，均是出自胡小军之手。
节目现场，胡小军带来了电影《赤壁》中的至尊剑，并讲述了铸剑背后的^事。“这把剑在《赤壁》中最早是孙权所拥有的，后来赠给了周瑜，就是下定作战决心砍桌角的那把剑。剑柄上雕的是一个鹰首，当时我们设计这把剑的时候是参考了玉器来制作的。我们在设计这些刀剑的时候考虑的因素会比较多，之前的设计会花很多的时间精力找很多喙氐淖柿瞎偶标本来打造。《赤壁》是汉代的故事，所以我们在设计这把剑的时候参考了汉代的剑刃部分，有越王勾践剑的影子。因为越王勾践在我们中国人的心目中是一个卧薪尝胆的大英雄，越王勾践剑代表着一种精神，中国人的精神。所以我们在设计这把剑的时候，剑刃部分参考的是越王勾践剑。因为这把剑最早是孙权使用，孙权属于东吴的大王，富甲一方，所以他佩戴的武器一定是与众不同的，是倾国主力打造的，所以他这把剑一定是用重金来打造。剑首上面（的装饰）叫作螭虎，这边叫作饕餮纹，镶嵌的是绿松石。纹饰是菱形纹，是春秋战国时期的。”
两分钟剑器特写声名鹊起
获“中国电影道具金奖”
通常情况下，打造一把上等的宝剑，胡小军至少需要8个月以上的时间。可为《赤壁》铸剑却并不是一件简单的事，从动工到交货只有短短3个月的时间，相当紧迫，而且没有图纸。胡小军对剧中人物性格进行揣摩，对三国时期兵器特征进行探究，反复地讨论、设计、修改，如期并高质量地完成了任务。“基本上我们（做）一把剑都要8个月以上，但是《赤壁》这部片子因为时间非常紧张，当时只给了我3个月的时间，所以我们在做第一把剑的时候就是加班加点不断地在磨合，第一把剑是用玉的，里面的剑刃都是用古法的汉代百炼钢反复折叠锻打的工艺。”
胡小军交给《赤壁》剧组的宝剑都是开刃的，锋利无比，真正有着无坚不摧的剑之品质。“因为《赤壁》是我们跟影视的第一次合作，他们找我们也是第一次找这种专业的厂家来打造，所以我们在打造这个刀剑的时候还是按常规来做，全部都开刃了，非常的锋利。我们把这些刀剑打造完交给他们的时候，演员刚开始也不清楚，以为是以前的那种刀剑，所以在拍摄过程中就出现了割手的现象。所有的主演拿到我们做的这些刀剑的时候都非常的惊讶，非常的喜欢，所以在《赤壁》的一些活动中都用了我们的真刀剑做宣传，包括邀请我去参加《赤壁》全球主海报揭幕仪式以及全球的首映礼。我手里拿的这一把是复制品，那一把已经被他们收藏了。”
电影《赤壁》放映时，长达两分钟的剑器特写，使得胡小军声名鹊起。为了表彰胡小军制作电影《赤壁》道具剑所表现出的精湛技艺，2009年1月，中国电影集团授予他首个“中国电影道具金奖”。
从《画皮》静心刀到仿明代帝王剑
削铁如泥都能上战场
胡小军的故乡是浙江省龙泉市，铸剑大师欧冶子曾在此炼制龙泉剑，因而扬名，也被称为宝剑之乡，至今已有2600多年的铸剑历史。此地有着上百家的铸剑工厂，很多都是世代相传。胡小军自小受父辈的熏陶，非常热爱中国传统刀剑。1998年大学毕业后，他苦研中国刀剑历史，并拜各地的传统艺人学习传统刀剑的设计与制作、刀剑装具的雕刻与铸造，以及刀剑覆土烧刃的热处理技术等，历时8年。2004年3月，他研究复原失传已久的（国家非物质文化遗产龙泉宝剑锻造技艺）镟焊百炼钢锻打技艺。2005年创立剑村刀剑锻造所，立志专攻中国传统手工刀剑的研究与制作。2006年5月，成立龙宗剑村刀剑厂。胡小军的作品个性十足，与众不同，尤其擅长孤品制作。
除了“至尊剑”，胡小军还有很多得意之作。“电影《画皮》里赵薇手上的那柄静心刀，这样的短刀在战场上用的话主要是用于近距离作战，从头到脚全是一体雕刻，是镂空雕刻，从外观上面就能看出是非常复杂的工艺，包括镶嵌了很多宝石，最重要的是它里面的剑刃都是用古法来打造的；这是一把帝王剑，纯金的，这把剑非常有历史渊源，它是明代朱棣皇上打造的，现在它的原型藏在英国利兹皇家军械博物g。这柄剑我基本上是一比一复刻的，最大的特点就是它的剑刃是用天铁打造。而且它的刃部分是用汉代的古剑条回炉打造的，所以它的剑刃跟普通的刀剑是不一样的；这柄剑是用鲛鱼皮做的，现在叫作珍珠鱼，这把剑是纯铁的，上面的白色还有金色都是包金、挫银做上去的，它的纹饰都是汉代的纹饰，剑刃是汉代八面剑的剑形，它的材料是用冰铁打造的，《水浒传》里面青面兽杨志卖刀，叫冰铁雪花刀，就是这种材料。我们的剑全部都有上战场的功能，可以砍竹子、穿铁桶、断铁丝，削铁如泥。”
一把天铁剑成本两百多万元
18年坚守希望后继有人
龙泉宝剑锻制技艺于2008年被列入第一批部级非物质文化遗产名录。龙泉铁砂、用泥浆水泡过的松炭都是古法铸剑的传统原料。古法铸剑的第一道工序，将草钢打造成百炼钢，以龙泉柔粘性较好的毛铁作为原材料，加入古代焊铁剑条，以为传承，然后反复折B锻打。在剑胚制作环节，胡小军的每一柄宝剑都严格按照古法，把不含杂质的草钢炼成炉火纯青的百炼钢。经过十几天的锻打，铁块已经被打成剑的形状，剑胚经过铲挫之后，剑的形状逐渐清晰。但是要想成为一把好剑，除了要经过火的锻炼之外，还要经过油的洗礼，这种工艺被铸剑师称为淬火。淬火之后，宝剑的性能就体现出来了。
传统铸造工艺篇10
【关键词】铸造工艺；集成CaD；现状；转换；工装设计
前言
随着科学技术的不断进步，在铸造中已经广泛采用了计算机技术，并且几乎每一个铸造的环节中都可以发现计算机的使用。自从上个世界八十年代以来，计算机技术得到了长足的进步，继而也被广泛的应用到各行各业中来，其中就有铸造生产，它通过集合所有生产过程中的信息，使之形成一个Cim“孤岛”。并且随着新的工艺设计、合理产品理念的提出，已经将制造过程与设计过程通过Cam、Cae、CaD等软件进行了紧密的联系，使产品设计与产品制造有了一个共同的、合理的平衡点，不仅考虑了可制造性，也考虑了可使用性。所以我们就要从集成CaD系统开始着手，从产品设计结束后即开展对制造工艺参数等的设计，其中包括收缩率、拔模斜度、加工余量以及分型面等。下面是本文作者的一些不成熟的想法，如有不正之处，希望大家予以批评指正，本人在此不胜感激。
1 铸造工艺集成CaD系统的概念
集成CaD系统中主要有三个部分，包含了从设计阶段到生产阶段的所有工艺设计环节，其中的三个方面都是：
（1）模板和摸样的设计以及数控加工部分
（2）铸造工艺CaD以及凝固过程的模拟部分
（3）产品模型到铸造模型的转变
由于随着产品的体积的不断缩小，功能的不断增多，产品内部越来越复杂，只有通过计算机设计和辅助工具才可以完成对质量的更高要求。我们在实际工作中很难在人工设计中保证尺寸误差，所以凝固过程模拟以及铸造工艺CaD系统已经广泛的在科研机构以及大中专院校中得到了研究，而且已经取得了很多的优秀成果。
2 模型转换的主要过程
随着制造工艺的不断发展，实体造型技术也得到了广泛的应用，我们已经可以通过CaD的三维模型对加工余量、拔模斜度以及分型面进行设计，摆脱了传统蓝图的诸多困扰，下面笔者就对这三个方面的设计进行简单的探讨。
2.1 加工余量
产品模型到铸件模型的转换中没有对加工面的加工余量进行分析，这是现行的转换模型中存在的一个大问题。加工面的识别有许多研究报导，但由于其造型特征是基于冷加工的，识别到的特性也是与冷加工有关的槽、凹槽、孔。现在有人提出采用基于特征的造型技术，在进行计算机辅助工艺规划时采用这些特征确定加工工艺。计算机辅助工艺规划时首先要计算毛坯的尺寸，其原理如同增加加工余量，因而可以利用特征来识别加工面，然后根据浇注位置等确定加工余量的大小。另外需要把不铸的孔去掉，所有的角都应是铸造圆角。
2.2 拔模斜度
为了拔模方便，且不破坏铸型，铸件中平行于拔模方向的平面必须附加一定的拔模斜度。在理论上，只要修改平面的法线方向，即旋转一个拔模角度即可。相关文献中提出采用变量造型来进行设计比较方便，并且假设其分型面法向平行于X、Y、Z 三个坐标轴中的一个。
拔模斜度的增加，意味着几何的重新构造，因而在很大程度上依赖实体造型系统的功能。用目前先进的造型技术如参数化设计、特征造型等来实现比较方便，但需要很多的人工干预。最可行的方法是自动识别需加拔模斜度的面，然后加上拔模斜度。这是因为设计方案经过凝固模拟之后可能需要重新确定分型面，那么拔模斜度也需要重新设计。而且造型部分是采用产品设计部门的结果，铸造工艺设计中需考虑的因素不可能涉及到。
2.3 分型面设计
现在的分型面基本上是采用交互的方式来确定，计算机给出一定的分析结果，供使用者参考。现在还不能做到自动加入分型线。对分型线的分析基本上采用一定的规则。分型线从最小尺寸中心经过，这样上、下型中的铸件尺寸最小，便于取模，并且拔模斜度也最小，模型也最接近所要求的产品尺寸，但没有考虑是否可以把整个模型放到一个型中（上或下）。模型这样放有两个优点： 其一是可以减少毛边和飞刺缺陷，其二是可减少错型带来的废品率的增加。而如果考虑产品的生产批量较大，为提高出品率，最好采用一型多件；如果浇注合金需要较大的补缩压头，以保证补缩。从计算几何的角度分析计算了分型方向，即拔模方向，从而减少芯子的数量，为优化分型面的设计提供了一个可行的计算方法。
3 工装设计的主要内容
工装设计的主要内容有三个方面，分别是芯盒、模板以及模样的设计。
芯盒设计的工作与芯子的设计工作联系非常紧密，在确定分型面的选择之后，在决定用芯子铸造的分型面，在模样中通过实体形式来体现出需要芯子的部位。相关文献中也将芯子根据布置位置的不同分为了三种形式，分别是边角空、多面孔以及内部封闭孔，并且通过数学原理用关联矩阵将芯子的所有特性表示出来，继而通过矩阵将芯子取出，形成了需要的模样外形。
在凝固模拟分析后要想确保工艺的合理性，就只能通过模板设计来实现，通过将浇注系统与模样有机的结合，形成了一个合理的设计模板。通过制作一个图库将浇冒口系统融合在其中，根据系统自动生成的所需要的浇冒口来进行型板的设计。
将芯子与芯头都加装在铸件模型上，并且将初见由于凝固时收缩的现象用修正尺寸的方法来补偿叫做模样设计。但是现阶段由于技术水平的限制，我们只能通过计算机辅助系统来对一些腐蚀？很复杂的规则面来进行处理，而且还要假设内部存在质心？同时是线性收缩率，只有这样假设条件比较便捷的形状才能应用计算机辅助设计软件。
4 结束语
综上所述，我们先对铸造集成CaD系统进行了一番了解，发现了其中的问题，虽然计算机技术得到了长足的发展，也在我们的铸造工艺中体现了相当大的作用，但是我们一定要注意到我们技术中存在的不足。根据实际情况，发现其中的难点，通过不断的努力，来解决问题，同时赶上我们与西方发达国家在该领域之间的差距，只有正确的认识自己，才能够迎头赶上，继而推动我国铸造工艺集成CaD系统的不断向前发展，最终为我国经济的飞速发展增添新的动力。
参考文献：
[1]张文学.浅谈计算机技术在铸造系统中的应用[J].计算机技术应用，2006（5）.
[2]邹祖喜.论我国铸造技术发展方向[J].铸造技术，2003（12）.
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