铸造工艺优化论文

铸造工艺优化论文（精选8篇）

铸造工艺优化论文 篇1

阳极钢爪为铝电解工业上不可缺少的设备, 其主要作用是与铝导杆、爆炸焊块组成导杆组, 通过其爪头与磷生铁的共同作用将阳极炭块连接其上, 上电解槽后完成其连接和导电功能, 其材质为ZG230- 450[1]。阳极钢爪在生产运行期间在线周期长, 因此必须要有良好的电导率和足够的强度才能满足生产要求。对于成品钢爪的要求, 除材质符合ZG230-450标准外, 主要还有:

(1) 钢爪高度偏差≤2mm, 爪头直径偏差≤1mm, 爪头间距偏差≤1mm。

(2) 铸件表面要求光滑, 不允许有砂眼、裂纹、夹渣、气孔等缺陷, 钢爪上端面光洁度应达到12.5[2]。

在阳极钢爪的铸造生产中, 国内绝大多数企业采用的是砂型铸造工艺。在铸造过程中, 为保证浇注质量, 许多厂家根据钢爪的特点采用两次造型法、直立式顺序冷却浇注工艺。但这样的浇注工艺, 仍然不能避免砂型铸造的缺陷, 例如铸件精度、表面粗糙度、材质的密度、力学性能等较差, 铸件必须经打磨后才能达到要求, 从而在一定程度上增加了成本、延长了生产周期, 同时砂型铸造的尺寸偏差较大[3,4,5]。

中国铝业股份有限公司连城分公司采用消失模铸造工艺生产阳极钢爪。消失模铸造, 又名实型铸造, 是20世纪80年代在世界兴起的一种无型腔铸造新工艺。它是将涂刷过涂料, 并经烘干的泡沫聚苯乙烯作为模型置于特制的砂箱中, 并用无粘结剂的干砂通过微震方式紧实, 在无砂芯、无粘结剂、无分型面, 甚至在没有冒口的情况下, 负压浇注, 保压一段时间, 获得合格铸件的新型铸造工艺[6]。与砂型铸造工艺相比, 采用消失模铸造工艺生产阳极钢爪具有工艺简单, 铸件精度高, 表面光洁度高等优点。

1 原消失模铸造工艺的特点

原消失模铸造工艺浇注系统及浇冒口设置如图1所示。浇注方式采用底注式, 从模样底部引入金属液, 有利于泡沫模样的逐层气化, 实现平稳充型, 热解产物浮在铸件上部, 不易产生铸件内部夹渣, 气孔等铸造缺陷, 金属液前沿的分解产物在界面空隙中排出的同时, 又能够支撑干砂型壁。

浇注系统内浇口截面积总和按下式计算[7]:

∑F内undefined

式中:∑F内——内浇口截面积总和;

G——流经内浇道的液态合金重量 (铸件中+浇注系统重+冒口重 kg) ;

μ——流量系数, 铸钢件0.3~0.5;

HP——压头高度 (mm) ;

t——浇注时间 (s) , 浇注时间t按下式计算:

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式中:c——由KV (铸件相对密度) 决定, KV按下式计算, c与KV的对应关系查表可知。

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内浇道尺寸确定后, 通过浇注系统各组元断面比例关系确定横浇道和直浇道尺寸。各组元比例关系为:∑F内∶∑F横∶∑F直=1∶1.1∶1.2。经计算浇道系统各组元尺寸为:内浇道40mm×40mm, 横浇道45mm×45mm, 直浇道50mm×50mm。

浇冒口除了补缩和调整温度场外, 还需要起到集渣, 排气的作用。在相同体积下, 球形浇冒口的散热面积最小, 凝固时间最长, 因此补缩效果最好。球形浇冒口可以方便的制造并自由的放置在需要补缩的部位, 因此在消失模铸造工艺中得到广泛应用。原工艺采用球形浇冒口, 设置在4个爪头处。

原工艺方案具有一定的优点, 但是在铸件的上表面容易出现碳缺陷, 且浇注系统复杂, 不利于泡沫模样的装箱造型, 浇注后铸件切割量大, 铸件的出品率低, 需加工的端面为4个爪面和钢爪上部平台, 机械加工难度大, 成本高, 因此对原工艺浇注系统及浇冒口设置方案进行优化。

2 浇注系统及浇冒口优化方案

优化后消失模铸造工艺浇注系统及浇冒口设置如图2所示。采用顶注式浇注系统, 浇冒口放在钢爪的上部平台上。顶注式浇注系统很难控制金属液的流动方向, 对高大, 复杂的铸件容易引起塌箱, 同时金属液流动方向与热解产物逃逸方向逆向, 容易造成气孔和夹渣缺陷。但是顶注式浇注系统具有充型速度较快, 金属液温度降低少, 有利于防止浇不足、冷隔等缺陷;充型后上部温度高于底部, 适于铸件自下而上的顺序凝固和浇冒口补缩。且浇注系统简单, 有利于泡沫模样的装箱造型, 浇注后铸件切割量小, 出品率高, 机械加工难度小, 成本低等优点。如果优化后的方案可行, 那么将极大的提高生产效率, 降低生产成本。

3 试验验证

3.1 试验工艺流程

消失模铸造工艺过程一般分为“白区”和“黑区”两部分。白区指的是白色泡沫塑料模样的制作过程, 从预发泡、发泡成型到模样的烘干、粘接 (包括模片和浇注系统) 。而黑区指的是上涂料及再烘干、将模样放入砂箱、填砂、金属熔炼、浇注、旧砂再生处理, 直到铸件落砂、清理、退火等工序[8]。主要工艺流程如图3所示。

3.2 模样制作工艺流程

钢爪模样采用聚苯乙烯泡沫塑料经预发机预发, 在熟料仓内熟化后吹入成型机成型, 浇注系统采用电热丝切割, 人工粘接而成[9]。

3.3 涂料制备及涂敷

本公司使用的是水基涂料, 配制好涂料后浸涂并辅以刷涂。涂料涂敷3次, 总厚度大于等于3mm, 模样涂敷好后可在40~60℃下烘干, 烘干后的模型和涂料总重大于6kg。涂料成分主要为石英粉, 锆英粉和添加剂。

3.4 造型和浇注

3.4.1 造型

本公司使用宝珠砂造型, 该种造型砂在使用过程中既能使通过砂粒之间的空气被吸走, 又能防止金属液渗透, 铸件表面光洁。铸件总重500kg左右, 造型时干砂吃砂量应大于150mm, 填充干砂过程中在爪头、横梁底部及冒口颈部均需震实。

3.4.2 浇注

消失模浇注中途不得断流。当铸型内负压较低时, 可能出现塌箱现象, 但太高时又容易产生粘砂。一般应控制在0.03~0.05MPa范围内[10]。

4 结果及分析

浇注后的铸件如图4所示, 铸件表面光滑, 没有明显的铸造缺陷。与优化前工艺相比有如下优点。

4.1 提高了工艺出品率

优化前工艺出品率为67.57%, 优化后工艺出品率为86.21%, 相较之下优化后工艺出品率提高了18.64%, 提高了材料的利用率, 降低了生产成本。

4.2 降低了铸件清理及机加工量

优化前铸件有4个爪面和钢爪上部平台总共5个加工面, 优化后铸件只有钢爪上部平台1个加工面, 降低加工的难度和成本。同时采用气焊切割浇冒口, 优化后可以大大降低浇冒口的切割量, 减少乙炔用量。

5 结论

1) 采用顶注式, 钢爪的浇冒口设置在钢爪的上部平台上在工艺上是可行的。

2) 采用优化后的工艺简化了机加工的复杂性, 提高了生产效率, 降低了生产成本, 提高了企业的经济效益和市场竞争力。

摘要：对现有消失模铸造生产阳极钢爪工艺进行优化, 原工艺中浇冒口设置在4个爪头处, 优化后将浇冒口放在钢爪的上部平台上, 实际浇注验证该工艺可行, 生产的铸件质量较好, 节约了机加工成本, 又大幅度提高了生产效率。

关键词：消失模铸造,阳极钢爪,工艺优化

参考文献

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[4]郭跃广.明冒口在消失模铸造上的应用[J].铸造技术, 2008, 29 (9) :256-257.

[5]安敬江, 周辽奇, 张孝义, 等.消失模铸造钢爪工艺的改进[J].特种铸造及有色合金, 2010, 30 (7) :653-655.

[6]董秀琦, 朱丽娟.消失模铸造实用技术[M].北京:机械工业出版社, 2005:1-45.

[7]黄天佑.消失模铸造技术[M].机械工业出版社, 2004.

[8]李增民, 李志勇.消失模铸造的关键技术[J].铸造技术, 2002, 15 (3) :155-158.

[9]樊自田, 赵忠, 唐波, 等.特种消失模铸造技术[J].铸造设备与工艺, 2009, 14 (1) :17-21.

[10]李传栻.消失模铸造工艺技术讲座 (三) [J].机械工人, 1999, 15 (3) :39-41

铸造工艺优化论文 篇2

试 制

2011年4月 结 鉴定材料

总

缸体试制总结

缸体

材质：ZG35，毛单重：3.2吨，是云南铜业铜电解阳极平整矫耳目机组上用高受压液压缸，工作压力：21MPa，试验压力31.5 MPa，超声波按JB/T5000.8 Ⅳ级锻件标准，着色探伤按JB/T5000.15 Ⅳ级标准。

本产品制做难度重点在铸造工序，铸件质量得到保证，才能满足试压和探伤的要求。从铸造角度讲，本产品的结构为单开口筒状，只能出单芯头，因为试压和探伤的要求，又不能下芯撑，故在确保此产品铸造中无夹砂、疏松、气孔、裂纹等影响试压和探伤的缺陷时，对中芯的固定也是难点之一。

经专业技术人员会商后，确定以下铸造工艺方向（具体工艺参见后附《缸体铸造工艺简图》）：

1、分型面选择：为确保缸体整体质量，特别是缸壁质量均匀性，在浇注时缸壁必需保持立向；由于其受压面在缸底较多，故缸底也应向下，法兰面朝上；从而将分型面选取在缸口法兰上顶面，这样即利于分箱，也利于冒口的安放，能更好确保产品质量。

2、砂芯固定及排气：根据确定的分型面，以及不能下芯撑因素，中芯只有全部固定在盖箱上，需工艺和操作上共同保证其强度和稳固性。因此在中芯内的主芯骨用φ25钢筋围成桶状焊牢，并焊接固定在盖箱箱档上。制芯时中芯就直接打制在盖箱上，保证其强度。中芯为单芯头，必需加强排气，以免砂芯内气体浸入铸件内影响其强度。因此中芯内需加入干草绳，草绳应多处设置，均匀分布(间距约250～300mm)，每处用单草绳，并延伸到盖箱顶面外，利于引导芯内气体排出。

3、补缩：良好的补缩才能确保铸件的致密度，从而保证其强度。本产品需工艺上创造顺序凝固趋势，以确保补缩效果。首先缸底采用成型外冷铁，厚度180mm，激冷其最先凝固；其次，缸体侧壁加大拔模斜度，下薄上厚，补缩畅通（且钢水内夹杂物上浮容易）；最后，从法兰顶面(分型面)上就开始挖冒口（相当于增加冒口补帖），且冒口采用Fuseco公司的保温板与Ferrux707覆盖剂配合使用，提高其补缩效果。

4、浇注系统：为利于钢水的杂质上浮排出，采用底注式会收到较好效果，但底注式又不利于本产品的顺序凝固方式。经综合考虑，采用阶梯入水，底部2 道水口开在铸件下部1/3处，分型面处再开2道。上面的2道要采用底返式，确保钢水先从下部水口进水。所有内浇道均用φ70成型耐火砖，直浇道用φ90成型耐火砖。

5、其它：全部型(芯)砂用CO2水玻璃自硬砂，利用其强度高、成型好，保证型腔尺寸和强度，型内无散砂等杂质。涂料为醇基石英粉涂料，刷涂三遍以上，厚度大于1.5mm。砂型需全部上窑烘干，烘烤温度180℃～200℃，保温时间6小时。合箱时，确保型腔内干净无散砂等杂质，合箱后6小时内浇注。钢水需包内吹氩净化，浇注温度控制在1560±10℃，点注冒口2～3次。打箱时间大于72小时，打箱后立即清砂，清砂完后按热处理退火工艺立即进炉退火，在400℃时出炉进行热切割冒口，切割冒口的温度≥350℃，其后立即进炉进行正火加回火的热处理工艺。成品铸件需退火后方可切割冒口，清理干净的铸件正火后交金工车间加工。

本次试制共干两件缸体，毛坯表面无裂纹、夹砂、缩孔等铸造缺陷，交金工粗加工后试压和探伤均通过，达到产品设计要求。不足之处法兰上部加工后有部分气孔，分析原因为砂型烘烤不到位，产品质量有待进一步改进完善。

铸造工艺优化论文 篇3

目前市场上各种活塞铸造机的机构基本已经趋于定性, 结构优化空间相对较小。但是实践中发现, 如果能通过对铸造机的控制系统的改造来达到优化生产工艺的目的, 改造过程会即省时又经济, 并能达到提高活塞质量和降低废品率的目的。

1 铸造机的工作原理

铸造机结构如图1所示, 其工作流程:左右边芯退回—中芯上升—左右外模进给—顶模下降—工作台倾斜—工作人员浇筑铝液—工作台复位—水冷开始 (外模水冷—销模水冷—中芯水冷—顶模水冷) —顶模上升—左右外模后退—中芯下降—左右边芯前进—取下工件。

2 电气改造方案

大多数铸造机程序中水冷时间为固定值, 当工况条件改变时, 对活塞的成品率有很大影响, 这就要求编程人员到现场根据工况环境对冷却时间做出改动, 严重影响效率。且水冷各部分为串联的顺序结构, 由先到后依次为:外模水冷—销模水冷—中芯水冷—顶模水冷, 这种先后顺序容易造成铸造件内部的应力集中等问题, 影响铸件质量。鉴于此种情况, 提出把程序中的时间参数反映在触摸屏中, 即便是铸造人员也可以对时间随时做出调整。此外, 将四部分水冷环节并列设计且相互独立, 有利于各部分时间参数的调整。为了调试出更好的冷却方案, 在每部分水冷之前加入滞后等待时间, 可以根据滞后时间长短调整四部分水冷的先后顺序, 从而得到更好的冷却效果, 将水冷阶段的工作流程改为:外模水冷滞后时间—外模水冷—销模水冷滞后时间—销模水冷—中芯水冷滞后时间—中芯水冷—顶模水冷滞后时间—顶模水冷, 流程如图2所示。

3 冷却部分PLC程序设计

冷却部分PLC程序设计如图3所示。为了使系统对各种时间参数有记忆功能并且能良好地显示在触摸屏上, 系统采用掉电保持存储器存储时间参数 (图3中VW202) , 为了让触摸屏上的时间参数呈现动态变化, 用定时器和逻辑加法实现脉宽为1s的动态时间参数, 这一参数存储器 (图3中VW100) 用于触摸屏上动态时间显示。

4 触摸屏设计

触摸屏设计如图4所示。为了让铸造员工更加直观地看到滞后时间和冷却时间进程并且能随时进行参数调整, 时间进程采用柱状图, 时间输入选用可显示输入值的按钮并且在下方加以文字说明。

5 结语

优化设计成功地解决了调节参数只能由程序员完成这一问题, 使得冷却工艺更加合理, 提高了生产活塞的效率, 优化了时间动态显示的可视效果, 简化了PLC程序, 大幅度提高了系统的稳定性。

参考文献

[1]陈白宁, 段智敏, 刘文波.机电传动控制基础[M].沈阳:东北大学出版社, 2008

[2]李令奇, 段智敏.机械系统实用计算机控制技术[M].沈阳:东北大学出版社, 2003

[3]廖常初.PLC编程及应用, S7-200[M].北京:机械工业出版社, 2007

铸造钢锭工艺的研究 篇4

关键词：熔炼工艺,钢液合金化,生产链

1 原材料准备

废钢是电弧炉炼钢的主要材料, 废钢质量的好坏直接影响钢液的质量、成本和生产率, 因此, 对废钢质量有如下几点要求。

(1) 废钢表面应清洁少锈, 因废钢中沾有的泥沙等杂物会降低炉料的导电性能, 延长熔化时间, 还会影响氧化期去磷效果及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严重或沾有油污时还会降低钢和合金元素的收得率, 并增加钢中的含氢量。

(2) 废钢中不得混有铅、锡、砷、锌和铜等有色金属。铅的密度大, 熔点低, 不溶于钢液, 易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故;锡、砷和铜易引起钢的热脆。

(3) 废钢中不得混有密封容器, 以及易燃、易爆物和有毒物, 以保证安全生产。

(4) 废钢化学成分应明确, 且需按成分分类存放, 硫、磷含量不宜过高。

(5) 废钢外形尺寸不能过大 (截面积不宜超过300m m×300m m, 最大长度不宜超过350m m) 。

2 冶炼工艺要点及说明

其操作过程分为:补炉、装料、熔化、氧化、还原与出钢六个阶段。因主要由熔化期、氧化期、还原期组成, 俗称老三期。

2.1 补炉:影响炉衬寿命的“三要素”

(1) 影响炉衬寿命的"三要素":炉衬的种类、性质和质量;高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀;吹氧操作与钢渣等机械冲刷以及装料的冲击。

(2) 补炉部位:炉衬各部位的工作条件不同, 损坏情况也不一样。炉衬损坏的主要部位如下: (1) 炉壁渣线受到高温电弧的辐射, 钢渣的化学侵蚀与机械冲刷, 以及吹氧操作等损坏严重; (2) 出钢口附近因受钢渣的冲刷也极易减薄; (3) 炉门两侧常受急冷急热的作用, 流渣的冲刷以及操作与工具的碰撞等, 损坏也比较严重。

(3) 补炉方法分为人工投补和机械喷补, 根据选用材料的混合方式不同, 又分为干补和湿补两种。补炉的原则是:高温, 快补, 薄补。

(4) 补炉材料主要用镁砂, 白云石或两者的混合物, 并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。

2.2 装料

目前, 广泛采用炉顶料罐和电磁吸盘装料, 每炉钢的炉料分1～3次加入。装料的好坏影响炉衬寿命, 冶炼时间, 电耗以及合金元素的烧损等。因此, 要求合理装料, 这主要取决于炉料在料罐中的布料合理与否。现场布料 (装料) 经验:下致密, 上疏松, 中间高, 四周低, 炉门口无大料, 穿井快, 熔化快, 效率高。

2.3 熔化期

传统冶炼工艺的熔化期占整个冶炼时间的50%～70%, 电耗占70%～80%。因此熔化期的长短影响生产率和电耗, 熔化期的操作影响氧化期、还原期的顺利与否。

(1) 熔化期的主要任务:将块状的固体炉料快速熔化, 并加热到氧化温度;提前造渣, 早期去磷, 减少钢液吸气与挥发。

(2) 熔化期的操作:合理供电、及时吹氧、提前造渣。1) 炉料熔化过程及供电:装料完毕即可通电熔化。炉料熔化过程基本可分为四个阶段, 即点弧, 穿井, 主熔化及熔末升温。点 (起) 弧期从送电起弧至电极端部下降到一定深度时为点弧期。此期电流不稳定, 电弧在炉顶附近燃烧辐射, 二次电压越高, 电弧越长, 对炉顶辐射越厉害, 并且热量损失也越多。为保护炉顶, 在炉上部布一些轻薄料, 以便让电极快速进入料中, 减少电弧对炉顶的辐射。点弧结束至电极端部下降到炉底为穿井期。此期虽然电弧被炉料所遮蔽, 但因不断出现塌料现象, 电弧燃烧不稳定, 应注意保护炉底, 办法是加料前采取外加石灰垫底, 重废钢以及合理的炉料。供电上采取较大的二次电压、较大电流, 以增加穿井的直径与穿井的速度。主熔化期由于电弧埋入炉料中, 电弧稳定, 热效率高, 传热条件好, 故应以最大功率供电, 即采用最高电压最大电流供电。主熔化期时间占整个熔化期的70%以上。

(3) 缩短熔化期的措施:1) 减少热停工时间, 如提高机械化、自动化程度, 减少装料次数与时间等;2) 强化用氧。如吹氧助熔, 氧-燃助熔, 实现废钢同步熔化, 提高废钢熔化速度;3) 提高变压器输入功率, 加快废钢熔化速度;4) 废钢预热, 利用电炉冶炼过程产生的高温废气进行废钢预热等。

2.4 氧化期

氧化期是氧化法冶炼的主要过程, 能够去除钢中的磷、气体和夹杂物。当废钢料完全熔化并达到氧化温度, 磷脱除70%～80%以上进入氧化期。为保证冶金反应的进行, 氧化开始温度高于钢液熔点50～80℃。

(1) 氧化期的主要任务:脱磷———继续脱磷到要求;脱碳———脱碳至规格下限;二去———去除气体、杂质;温度———升温, 提高钢液温度。

(2) 氧化期操作

造渣与脱磷:传统冶炼方法中氧化期还要继续脱磷, 2[P]+5 (FeO) +4 (CaO) = (4CaO P2O 5) +5[Fe]△H<0由脱磷反应式可以看出:在氧化前期 (低温) , 造好高氧化性, 高碱度和流动性良好的炉渣, 并及时流渣, 换新渣, 实现快速脱磷是可行的。

氧化与脱碳:近些年, 强化用氧实践表明:除非钢中磷含量特别高需要采用碎矿 (或氧化铁皮) 造高氧化性炉渣外, 均采用吹氧氧化, 尤其当脱磷任务不重时, 通过强化吹氧氧化钢液降低钢中碳含量, 降 (脱) 碳是电炉炼钢重要任务之一, 然而脱碳反应的作用不仅仅是为了降碳, 脱碳反应的作用如下:降低钢中的碳, 利用碳-氧反应 (→CO) 这个手段来达到以下目的:搅动熔池, 加速反应, 均匀成分;去除钢中气体与夹杂。实际上, 电炉就是通过高配碳, 利用吹氧脱碳这一手段来达到加速反应, 均匀成分、温度, 去除气体和夹杂的目的。脱碳反应与脱碳条件:[C]+[O]=CO↑, △H=-0.24kcal=-22kJ<0分析:该反应是在钢中进行的放热反应。高氧化性, 加强供氧, 使[%O]实际>[%O]平衡。高温加速C-O间的扩散[由于脱碳反应是"弱"放热反应, 温度影响不大 (热力学温度) , 但从动力学角度, 温度升高改善动力学条件, 加速C-O间的扩散, 故高温有利脱碳的进行]。降低压强, 如充惰性气体 (A O D) , 抽气与真空处理 (V D, V O D) 等降低PCO均有利于脱碳反应。

2.5 还原期

传统电炉冶炼工艺中, 还原期的存在显示了电炉炼钢的特点, 而现代电炉冶炼工艺的主要差别是将还原期移至炉外进行。

(1) 还原期的主要任务脱氧、脱硫、调整成分、调整温度。其中, 脱氧是核心, 温度是条件, 造渣是保证。1) 脱氧方法:沉淀脱氧, 扩散脱氧及综合脱氧法。电炉炼钢采用沉淀脱氧法与扩散脱氧法交替进行的综合脱氧法, 氧化末还原前用沉淀脱氧进行预脱氧, 还原期用扩散脱氧, 出钢前用沉淀脱氧进行终脱氧。其中沉淀脱氧反应式:x[M]块+y[O]= (M x O y) ↑沉淀脱氧是将块状脱氧剂加入钢液中, 直接进行钢液脱氧。常用的脱氧剂有Fe-M n, Fe-Si, A l和复合脱氧剂M n-Si, Ca-Si等, 脱氧能力依次增加。该法的特点:操作简单, 脱氧迅速;当上浮时间短时脱氧产物易留在钢中。扩散脱氧反应式:x (M) 粉+y (FeO) = (M x O y) +y[Fe]扩散脱氧是将粉状脱氧剂加在渣中, 使炉渣脱氧, 钢中氧再向渣中扩散, 间接脱出钢中氧。粉状脱氧剂有Fe-Si, Ca-Si, CaC, A l粉等, 与沉淀脱氧法比较, 扩散脱氧法的特点:反应在渣中进行, 产物不进入钢中, 钢质好, 脱氧速度慢, 时间长。此法常用在电炉还原期稀薄渣形成后。2) 脱硫反应及脱硫条件[FeS]+ (CaO) = (CaS) + (FeO) , △H>0分析:该反应是在渣-钢界面上进行的, 为一吸热反应。高碱度, 造高碱度渣, 增加渣中氧化钙;强还原气分 (或低氧化性) , 造还原性渣, 减少化铁含量;高温, 同时高温改善渣的流动性;大渣量 (适当大) , 充分搅拌增加渣-钢接触。由于电炉还原期或精炼炉精炼期的还原气分强烈, (FeO) <0.5%～1.0%, 对脱硫特别有利。

(2) 还原操作———脱氧操作电炉常用综合脱氧法, 其还原操作以脱氧为核心。1) 当钢液的T (温度) , P, C符合要求2) 加Fe-M n, Fe-Si块等预脱氧 (沉淀脱氧) 3) 加石灰, 萤石, 造稀薄渣4) 还原, 加C粉, Fe-Si粉等脱氧 (扩散脱氧) 5) 搅拌, 取样, 测温6) 调整成分—合金化7) 加A l或Ca-Si块等终脱氧 (沉淀脱氧) 8) 出钢

(3) 温度的控制考虑到出钢到浇注过程中的温度损失, 出钢温度应比钢的熔点高出100～140℃。由于氧化期末期控制钢液温度大于出钢温度20～30℃以上, 所以扒渣后还原期的温度控制总的来说是保温过程。若还原期大幅度升温, 则易造成钢液吸气严重, 高温电弧加重对炉衬的侵蚀及局部钢水过热。为此, 应避免还原期后期升温操作。

2.6 出钢

传统电炉冶炼工艺, 钢液经氧化, 还原, 当化学成分合格, 温度符合要求, 钢液脱氧良好, 炉渣碱度与流动性合适时即可出钢。传统电炉老三期冶炼工艺操作集熔化、精炼和合金化于一炉, 包括熔化期, 氧化期和还原期, 在炉内既要完成废钢的熔化, 钢液的升温, 钢液的脱磷、脱碳、去气、去除夹杂物, 又要进行钢液的脱氧、脱硫以及温度的调整, 因而冶炼周期很长。这既难以保证对钢材越来越严格的质量要求, 又限制了电炉生产率的提高。

2.7 钢液的合金化

(1) 炼钢过程中调整钢液合金成分的操作称为合金化。它包括电炉过程钢液的合金化及精炼过程后期钢液的合金成分微调。传统电炉冶炼工艺的合金化一般是在氧化末还原初进行预合金化, 在还原末出钢前或出钢过程进行合金成分微调。

合金化操作主要指合金加入的时间, 加入的数量及加入的方式。1) 合金加入时间:原则是熔点高、不易氧化的元素可早加;熔点低、易氧化的元素晚加。合金化操作具体原则:A) 易氧化的元素后加原则;不易氧化的元素, 可在装料时, 氧化期或还原期加入, 如N i, Co, M o, W等;较易氧化的元素, 一般在还原初期加入, 如Cr, M n等;容易氧化的元素一般在还原末期加入, 即在钢液和炉渣脱氧良好的情况下加入, 如V, N b, Si, Ti, A l, B, 稀土元素 (La, Ce等) 。为提高易氧化元素的收得率, 许多工厂在出钢过程中加入稀土元素, 如钛铁等, 有时稀土元素还在浇注的过程中加入。B) 比重大的加强搅拌原则:熔点高的、比重大的铁合金, 加入后应加强搅拌。C) 便宜的先加原则:在许可的条件下, 优先使用便宜的高碳铁合金, 然后再考虑使用中碳铁合金或低碳铁合金。D) 贵重的控制下限原则:贵重的铁合金应尽量控制在中下限, 以降低钢的成本。如冶炼W 18Cr4V时 (W 17%～19%) , 每少加1%的W, 可节约15kg/t钨铁。

(2) 还原操作———脱氧操作电炉常用综合脱氧法, 其还原操作以脱氧为核芯。1) 当钢液的T (温度) , P, C符合要求2) 加Fe-M n, Fe-Si块等预脱氧 (沉淀脱氧) 3) 加石灰, 萤石, 火砖块, 造稀薄渣4) 还原, 加C粉, Fe-Si粉等脱氧 (扩散脱氧) , 5) 搅拌, 取样, 测温;6) 调整成分合金化7) 加A l或Ca-Si块等终脱氧 (沉淀脱氧) 8) 出钢

(3) 温度的控制考虑到出钢到浇注过程中的温度损失, 出钢温度应比钢的熔点高出100～140℃。由于氧化末期控制钢液温度大于出钢温度20～30℃以上, 所以扒渣后还原期的温度控制, 总的来说是保温过程。若还原期大幅度升温, 则造成钢液吸气严重, 高温电弧加重对炉衬的侵蚀及局部钢水过热。为此, 应避免还原期后升温操作。

3 钢锭生产过程中进行的创新工作

(1) 自行设计圆形底盘、方形钢锭模。

(2) 各类钢种的浇注温度进行自行测算。根据合金的熔点及计算公式可计算得出一个温度值, 通过Fe-C相图查找到此类合金的过热温度, 将两个温度值相加可得到各类钢种的浇注温度。

(3) 生产的钢锭在使用过程中反映良好, 未出现白点、热裂纹和冷裂纹等缺陷。冶炼钢锭用炉为电弧炉, 没有精炼炉、真空炉的效果, 但通过以下冶炼工艺的实施, 极大提高了钢锭的质量:使用保温冒口;产生白点的原因主要是由于加入潮湿的原材料, 进而使冶炼过程中产生水分, 水进入钢水中分解生产氢离子, 致使钢锭产生白点, 对此, 冶炼所使用各类材料如白灰、合金等需要进行提前烘烤, 所以杜绝了白点缺陷。

现在所生产的钢锭已经能很好的满足锻造专业公司的生产, 形成了一个自给自足的生产链。

4 结论

本文描述了电弧炉炼钢过程中各个阶段的操作方法及注意事项, 以及通过技术创新冶炼了各类钢锭, 使电弧炉冶炼钢锭成为本公司的一大特点, 在满足锻造专业公司生产的基础上也较好的开拓了外部市场, 到6月份共生产各种材质的钢锭965.5吨, 为公司创造了经济效益。

参考文献

[1]孙伟, 曹同友, 刘凯等, 钝化镁-石灰复合喷吹脱硫工艺优化实验[J], 《炼钢》, 2010.06:35-36.

[2]韩国大, 电弧炉操作实践[J], 《中国铸造装备与技术》, 2010.06:24-25.

支臂铸造工艺的研究 篇5

(一)支臂本体:ZG270-500

(二)化学成份(见表1)

(三)机械性能(见表2)

(四)试料

支臂要带试料,试料要附在本体上,要与本体同炉进行热处理。试料的机械性能符合JB/T5000.6-1998提出的标准。

二、工艺方案的拟定

(一)工艺方案的选择

1 浇注位置

为了得到高质量的铸件和方便操作,我采用了臂向上的浇注位置。此浇注位置便于下芯、排气、利于补缩,便于操作。

2 分型面

分型面的选择是与浇注位置的选择密切相关,确定了浇注位置之后,即可按浇注位置的选择原则来选定分型面,此件,我选曲面开箱作为分型面,便于操作、检验、易保证各部尺寸的准确:木型采用实样木型,便于起模。

(二)造型材料

为了达到尺寸准确,表面光洁度的技术要求,为了确保检测的技术要求,我选用了石灰石砂造型,造芯时,为防止变形,在两臂之间用拉筋连接,还利于补缩。

(三)工艺参数

1 缩尺

根据支臂的具体情况,缩尺定为1.8%。

2 加工余量

此件加工面很多,黑皮面很少,加工面取加工量20 mm。

3 分型负数

为了保证铸件尺寸符合要求,在模样上必须减去相当的高度,此高度尺寸即为分型负数。分型负数的大小,与铸件的尺寸有关,即与分型面的大小有关,与使用的型砂性质有关。分型负数定为4 mm。

4 涨箱系数

铸件在浇注时,由于钢水压力大,而型砂在受热后变软,分解,被高压钢材质270-500生产编号:SP2259.03.01 支臂11.5t水向后推,使铸件涨箱,在考虑毛重时,应将此数值加入。涨箱系数与铸件高度,壁厚和所用的造型材料有关,此件砂箱结合地坑实样造型,四周废砂撞平,涨箱系数定为5%。

(单位%)

(四)铸后处理

1 焊接材料

ZG270-500材质属碳素钢,铸造应力相对不是较大,为了防止产生裂纹,切割冒口以后马上进到热处理炉中进行热处理。小的局部缺陷可局部加热补焊,补焊后要进行回火处理,(温度为590℃)以消除应力。所用焊条为结506。

2 热处理

根据技术要求,铸件要进行正、回火处理,如图1所示。

结论

(1)生产六台支臂时,我们主要是通过借鉴相似材质的工艺参数及以前生产过类似的铸钢件经验,设计选择支臂的工艺方案,生产第一台支臂到第六台,通过不断的探索和实践,验证了工艺,改进了工艺,并在总结经验教训的基础上逐步完善了工艺。证明了这次工艺是正确的,切实可行的。

(2)这一实践,不仅提高了我公司铸件工艺方案的设计水平,而且成功的完成了集团公司的配套生产任务,使质量逐步提高,生产出的铸件一次比一次好。生产支臂时,较理想地提高了铸件表面质量。对石灰石砂用于重要产品上进行了大胆的尝试,降低了成本为我公司增加了经济效益。为我公司有一个质的飞跃,有一个跨越式的发展,再创辉煌,迈出坚实的一步。

摘要：近年来,我公司为集团公司生产6台支臂配套产品。我们是在生产任务重,设备机器老化,交货期又急的情况下,生产出了完全符合集团公司技术标准的合格铸件,为我公司产品占领国内市场闯出了一条路,提高了我公司的国际知名度。为振兴东北,把沈阳建设为装配制造业基地打下坚实地基础。

关键词：支臂技术,铸造,工艺方案

参考文献

[1]李魁盛.铸造工艺及原理[M].北京:机械工业出版社,1987.

[2]丁根宝.铸造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1985.

280气缸盖的铸造工艺提升 篇6

280气缸盖是我厂与外资企业合作开发的新产品, 是280柴油机上的关键件之一, 需进行水压试验。

280气缸盖性能、金相组织要求

2 280气缸盖缺陷分析

280气缸盖采用树脂砂组芯生产, 雨淋式浇注系统, 浇注温度1390-1400℃, 浇注时间30-35秒。铸件外形尺寸, 内腔壁厚均能达到工艺要求, 但是铸件上表面气孔、夹渣严重。

各种缺陷中, 气孔类占废品总数的81.83%, 因此解决气孔问题是首要任务。

3 缺陷分析和解决方法

针对气孔质量问题, 我们结合生产实际中的各个因素, 一步一步的进行分析排除, 确定了造成气孔的原因:

从上表我们确定要因:

(1) 型芯砂配比不当

(2) 型芯排气不畅

(3) 型芯烘干不良

针对以上原因, 我们着手从产生气孔的气体来源和如何将气体顺畅排出两方面开展工作。

3.1 采用新砂制芯, 其配比见下表:

3.2型、芯进热风窑烘干一次, 温度为110-140℃, 保温2小时, 干燥曲线见下图。Á

型、芯干燥曲线

3.3 增加型芯排气通道

(1) 在上、下水腔内预埋Ф5排气绳; (2) 在下型四周芯头部位开设40×20排气槽5处; (3) 采用明冒口排气通道总截面积大于250cm2。

4 结论

改进完成了我们预期的目标, 也对铸造工艺各个环节有了更深刻的理解, 在以后的生产中我们还将本着工艺提升的原则, 继续提高产品的优质率。

铸造工艺优化论文 篇7

气缸套作为发动机核心部件之一, 又是发动机中承受高温、高压工况较恶劣的部件, 其性能直接影响着整机的大修周期与功率稳定, 因此需要气缸套采用性能好、品质优良的材质。为此, 许多业内专家、学者及工程技术人员开展了大量的研究与试验工作, 目前已开发各类合金铸铁材质的气缸套, 诸如:高磷铸铁、硼铸铁、硼铬铸铁、钒钛铸铁、铬钼铜铸铁等合金气缸套。

本文分析分析了各合金元素在铸铁材质中对微观组织的作用和宏观表现特性, 分析了合金元素在气缸套加工过程中对切削性能的影响、在工作过程中的磨损机理, 为同行专家、研究人员提供借鉴和探讨。

2 熔炼工艺

众所周知, 在铸铁熔炼中, 决定铸铁材质性能的关键点之一在于碳在铸铁中存在形式, 取决于碳在铸铁中的石墨形态与石墨数量。传统工艺方法采用降低铁水中的碳、硅含量来获得较高强度铸铁, 但碳当量在亚共晶时又会出现D、E型石墨, 增强了白口化趋势, 恶化铸铁的机械性能。当前, 在铸铁熔炼工艺中, 碳的获得方式主要有两种, 一种是利用原材料如生铁、废钢等本身所含有的, 另一种是通过增碳剂对铁水渗碳获得。其中利用添加生铁、废钢来调整铸铁中碳量的方法简单易行, 在机械性能要求不高的场合被普遍采用, 但该工艺方法获得的铸铁材质, 石墨形态较差, 不适宜在耐磨、抗拉、硬度等机械性能要求高的气缸套中采用, 根据气缸套高温、高压、高磨损的工况需求, 气缸套铸铁材质的碳当量更适宜通过铁水渗碳方式来获得和控制, 其优点是石墨形态好, 分布均匀, 大小合适。

在铸铁熔炼领域, 有着一条普遍的观点:高温治百病。在采用冲天炉进行熔炼过程中, 要保证达到足够高的铁水温度时间, 要着力控制炉内的增碳量, 以满足铁水低碳成分的要求。国内冲天炉大多采用冷风送风, 铁水熔炼温度受到抑制, 焦炭的渗碳量低, 铁水中的碳只能通过添加生铁来获得, 而生铁加入量越多, 材质的性能就会越差, 同时低温熔炼时碳的氧化减弱而铁的氧化加重, 易造成铁水严重氧化、粘度加大、铁水中夹渣多且不宜排出, 生核质点表面的渣化严重, 不能起促进异质生核细化晶粒的作用, 从而降低铸铁材质性能。而国外冲天炉熔炼都是采用热风送风, 有的还加适量的氧, 焦炭质量好, 铁水熔炼温度高, 焦炭在铁水中渗碳率高, 铁水中的碳基本都是通过焦炭的碳原子扩散来获得, 因此, 生铁加入量很少。与国外冲天炉相比, 国内冲天炉熔炼存在工艺条件、设备等先天不足。如果用冲天炉熔炼高性能合金铸铁气缸套, 必须采用高温熔炼、在炉料中配入大量废钢, 同时还应提高焦炭质量、采用热风操作、合理选用焦铁比等。

对于电炉熔炼同样存在碳的获得方式问题, 要想获得理想的石墨形态及石墨数量, 并非是只用生铁和废钢简单的配料, 而在一定程度上是要通过加入渗碳剂来增碳, 减少生铁的加入量, 从根本上改善石墨的形态, 提高合金铸铁的性能。

3 浇注工艺

离心铸造以其组织致密、工效高的特点, 特别适合作为规则回转体的气缸套毛坯浇注, 因此, 已被世界上大约有90%的缸套制造商采用。目前, 我国约有5000万只缸套是通过离心铸造工艺来生产的。但是在离心铸造生产合金铸铁气缸套时, 由于铸型是金属模具, 冷却速度较大, 使得组织中容易形成D、E型石墨, 导致抗拉强度低、硬度升高, 切削性能较差。而高性能合金铸铁气缸套既要有高的强度和硬度, 同时还应在较好的切削性能和配副性能。材料组织结构要求均匀分布、形态适中的A型石墨。基体以细片状珠光体较为理想, 基体间存在极少的游离渗碳体和磷共晶。

在浇注过程中, 铁水冷却速度的快慢会对石墨形态和金相组织产生很大影响, 冷却的目的一是保持高的温度梯度, 使液体金属的凝固为合理的顺序凝固;二是保护铸型、延长铸型的使用寿命;三是为了获得合格的金相组织。浇注完至水冷必须设置一定间隔时间, 让浇注机作空冷状态, 为的就是避免一次结晶时出现渗碳体组织, 铸件水冷时间见下表:

4 孕育技术

在路前或浇注前向铁水中添加适量的、以硅为主的铁合金颗粒成为孕育处理, 通过孕育处理可以在铁水中提供大量的石墨借以生长的生核质点, 有效的孕育将促进石墨的析出, 消除白口, 细化片状石墨并使过冷石墨转变为无方向性均布的A型石墨, 可大幅度提高缸套机械性能。随流孕育是生产高性能合金气缸套的关键技术, 为使孕育有效, 原铁水应具有较低的碳当量, 碳当量越低, 孕育效果越好, 强度越高。由于硅可以用加入孕育剂的方法来调整, 故原铁水的碳维持在2.8-3.2%左右, 硅控制在稍低于能显著促进石墨化临界值, 然后加入孕育剂使硅量超过临界值, 获得良好的孕育效果。

随流孕育技术是高性能铸铁气缸套铸造生产中的一项非常关键的技术, 随流孕育能有效的将孕育剂均匀地融入铁水中, 从而在铁水中产生大量的均匀分布的晶核, 改善石墨形态, 促进石墨均匀析出, 还能减少基体中游离分布的渗碳体和磷共晶, 使珠光体组织片层间距均匀。

5 合金化工艺

目前在生产中经常加入铸铁中的元素有:Cr、Mo、Cu、V、Ti、P、Ni、W、Sb、Sn、B等, 这些元素大多数用以改变基体组织、硬质相数量及分布情况、石墨的分布与形态, 合金化的主要作用是提高铸件材质的强度和硬度。

Cu是生产合金铸铁最常加入的合金元素, 主要原因是由于该元素在共晶凝固时有减小过冷, 抑制渗碳体作用, 在共析转变时具有促进并细化珠光体的作用, 同时其熔点低, 易熔化, 合金效果好, 并能有效降低铁水的白口倾向, 改善了材质的切削性能。由于铜与氧亲和力比铁弱, 铁可以保护其免受氧化, 故在冲天炉熔炼时可在炉后添加。铜的适宜加入量为0.2%-0.4%。

Ti在铁水中与氧、碳的亲和力强, 容易形成氮化钛颗粒。一定数量的氮化钛或碳化钛颗粒分布在基体中可以提高气缸套的耐磨性, 但碳化物对机械性能、加工性能不利, 尤其在精镗、珩磨工序中严重影响加工质量, 钛含量过多会使石墨过冷, 容易产生大量D、E型石墨, 因此必须限制钛的含量, 一般小于0.05%, 由于钛易氧化烧损, 不宜炉后加入, 而钛的熔点1660℃, 难熔化, 又不宜炉前加入, 故应采用熔点较低的钛合金, 如高温硅钛铁 (熔点1250℃) 在炉前加入铁水中。

Cr的合金效果非常强烈, 铬的加入量可显著提高合金铸铁的强度、硬度, 但铬使铁水白口倾向增加, 并促使基体组织中产生大量索氏体, 铸件易收缩, 产生废品, 恶化切削性能, 一般控制铬含量0.2-0.3%, 多采用铬锰硅合金用包内冲入法加入, 铁水的白口倾向与收缩倾向并不明显。

Sb和Sn都是强烈稳定珠光体的合金元素, 在冷却条件较差时, 加入少量的锑和锡能明显提高铸件的硬度, 锑的合金化作用比锡更强烈, 锡对石墨形态影响较小, 锑能明显缩短石墨长度, 但并不细化石墨, 容易出现C型石墨, 因此要控制锑的含量在0.02%以下, 否则会使材质脆化, 产生负面影响。

6 炉料的影响

从国内外的生产实践来看, 用生铁必须使用高牌生铁 (Si不低于3%、Mn接近1%) , 不论是冲天炉或电炉, 都难以采用低牌号生铁加硅铁、锰铁生产出优质铸件。分析原因, 主要是“遗传性”和成分波动较大。

7 结束语

铸造工艺优化论文 篇8

铸造工艺CAE技术以铸件充型凝固过程数值模拟及缺陷预报技术为核心, 旨在工艺实施前对重要铸件或大型铸件的铸造工艺进行验证, 及时调整和优化所采用的铸造工艺, 从而缩短工艺定型周期和试制成本, 也是目前在铸造领域利用信息化改造传统产业的集中体现, 对推动铸造生产现代化, 增强中国铸件产品在世界市场的竞争能力, 具有十分重要的意义。

四川工程职业技术学院铸造技术专业是1959年建校之初就开办的专业, 历经50年的办学历程, 积累了丰富的办学经验。但随着经济全球化、技术进步、产品的升级换代, 对铸造产品的质量要求越来越高、环保要求也越来越高, 铸造企业普遍采用了树脂砂等新的生产方法, 按照原有培养方案进行高素质高技能人才培养已不适应企业要求。

为此, 从2003年开始, 利用招收高职铸造技术专业的契机, 专业教学团队重新审视和研究本专业的人才定位、培养方案等问题, 并按照图1所示流程对该专业的人才培养方案进行研究和开发, 重新构建了该专业的人才培养方案和课程体系。

在校企联合组成的铸造专业建设指导委员会指导下, 由基础课教师和专业课教师对铸造技术专业人才培养目标进行分解, 系统考虑基础课和技能课之间、技能课和技能课之间的递进、巩固与综合, 构建课程体系。

在新构建的高职铸造技术专业课程体系中, “铸造工艺CAE技术”课程是在考虑铸造生产现状以及利用信息技术改造和推进传统产业技术发展, 并考虑传统铸造专业教学计划不足的基础上, 新设置的一门课程, 是一门对主要核心专业能力—“砂型铸造工艺及实施能力”中“铸造工艺及工装设计能力”起强化、支撑作用的“理实合一”的课程, 也是提高毕业生职后发展潜力的一门主要课程。

本课程以铸钢件和球铁件的充型凝固过程数值模拟及缺陷预报技术为核心内容, 通过连续4届结合“铸造生产及工艺工装设计”课程学生设计的真实铸件的工艺进行数值模拟的课程教学, 明显提高了学生的计算机使用能力、铸造工艺设计能力, 使学生具备了利用信息技术改造和提升传统产业的基本能力, 增进了学生对专业的认识和兴趣、促进了学生对专业热爱。

在整个课程体系中, 本课程将综合运用到“机械制图”、“计算机应用基础”、“铸造钢铁合金熔炼及控制”、“铸造生产及工艺工装设计”等前期课程的知识, 也是“铸造生产及工艺工装设计”课程的延续, 起到了培养主要岗位核心能力的作用和承接职后发展的作用。

二、“铸造工艺CAE技术”课程建设思路和方法

根据教育部高职材料专指委和省铸造学会以及省高教学会评审通过的工学结合的《高职铸造技术专业人才培养方案》和《高职铸造技术教学规范》所界定的任务和职责, 本课程需要学生具备一定的计算机应用和工艺设计能力, 通过三维造型、铸造CAE软件使用、真实铸件的数值模拟训练才能具备实用价值。因此, 我们与德阳重装企业紧密合作, 按照“边学边练”的原则, 并基于真实生产条件、真实铸件设计的工艺、可能产生的主要铸造缺陷模拟预测而开发设计。

按照数值模拟的工作流程——铸件及工艺系统三维造型、铸件纯凝固过程模拟计算、铸件纯充型过程计算及流动平稳性的预测、铸件充型与传热耦合计算及浇不足缺陷的预测、铸件基于耦合的凝固计算及缩孔和缩松缺陷的预测, 通过对“铸造生产及工艺工装设计”课程中学生在教师的指导下设计的真实铸钢件和球铁件的工艺, 依次进行三维造型、模拟计算和缺陷预测训练, 使学生掌握铸造工艺CAE技术。

课程教学根据两个模拟对象:铸钢件和球铁件, 分为“铸件及工艺系统三维造型技术”、“铸钢件的数值模拟技术”、“球铁件的数值模拟技术”三个学习单元;在铸钢件和球铁件的数值模拟技术学习单元中分别以铸钢套筒和球铁活塞为典型铸件, 根据数值模拟的工作流程又分为“铸件纯凝固过程模拟计算”、“铸件纯充型过程计算及流动平稳性的预测”、“铸件充型与传热耦合计算及浇不足缺陷的预测”、“铸件基于耦合的凝固计算及缩孔和缩松缺陷的预测”四个子学习单元。

本课程主要采用学边边练的方式组织教学实施, 体现了理实一体的职业教育教学方法。课余时间, 开放专业软件实训室, 鼓励学生利用课余时间, 到实训室把课程资料中提供的铸钢、球铁件进行模拟练习。安排时间组织学生到二重集团公司, 由校外课程负责人为主的企业技术人员指导学生结合企业产品熟悉世界上最好的铸造CAE软件—MAGA-SOFT软件, 进一步锻炼学生的工艺设计和数值模拟分析能力, 以积累实战经验、体验实践乐趣、激发学习兴趣, 从而实现两个结合:理论与实训相结合、实训与真实产品相结合。

课程建设思路如图2所示。

按照以上建设思路, 课程建设团队主要采用以下方法完成课程建设:

1. 根据数值分析流程, 针对主要分析目标, 精心设计学习单元和内容

数值分析必须在三维实体造型的基础上才能进行, 企业现阶段主要对重要的铸钢件和球铁件进行模拟分析, 因此把“铸件及工艺系统三维造型技术”作为基础教学单元、把“铸钢件的数值模拟技术”和“球铁件的数值模拟技术”作为目标教学单元。并且针对铸造CAE技术中温度模拟和流场模拟已成熟的实际情况和在企业的实际铸造生产中铸钢件和球铁件主要容易出现浇不足、缩孔和缩松的情况, 由校内专任教师和企业兼职教师共同精心设计开发了与生产实际应用非常贴近的4个目标子学习单元。

2. 课堂与实训一体化, 理实合一全面实施现场教学

本课程是一门实践性和技术性很强的课程, 传统的课堂教学法存在虚假、难以理解的缺点, 而大多数高职学生更倾向于形象思维, 老师在课堂上讲得很卖力, 效果都不会好, 很难在有限的时间里掌握三维造型软件技术、铸造CAE软件、边界条件选择、网格剖分等软件应用技术。因此我们采用弱化理论、强调应用、把课堂和实训场所合二为一, 结合学生自己设计的具体铸造工艺, 边讲边练, 教学效果非常明显。

3. 课内课外、校内校外结合, 着力培养和提升学生技术能力

作为培养职业岗位高素质技能型人才的高等职业院校, 开设本课程的根本目的不是研究和开发铸造CAE软件, 而是掌握利用先进的信息技术改造传统产业的能力。通过开放专业软件实训室和图形工作站, 利用课程资源中提供的大量案例, 使学生在课余时间可以进行大量的真实铸件各种工艺的数值模拟练习, 同时安排学生到企业参观学习MAGASOFT软件和模拟分析, 有效提升学生的模拟分析技术能力。

4. 实施“双师授课教学法”, 开拓学生视野、体现企业需要

在课程教学过程中主要的教学工作由学院专职教师承担, 但典型案例的讲解、示范和学生训练结果点评、传授建模等窍门、考核由企业专家承担, 规定总学时20%的工作量必须由兼职教师完成, 确保让学生接受“原汁原味”的技艺传授, 达到了专兼职教师扬长避短、优化组合的目的。

5. 衔接核心课程, 工学交替, 复习和提升工艺设计能力

本课程课堂教学过程中, 以“铸造生产及工艺工装设计”课程要求学生完成的在重装企业生产条件下铸钢套筒和球铁活塞件为教学典型案例, 使学生能够复习和验证自己设计的工艺, 并因此进行进一步优化, 然后在“实际工程能力综合实训2”里进行生产验证, 有效提升了学生的工艺设计能力。

三、“铸造工艺CAE技术”课程建设成果

近年来, 课程建设团队根据铸造技术的发展, 紧密结合行业技术进步和教育教学改革的实践, 不断改革创新, 从教学理念、教学内容、教学方式、教学手段和教学考评、师资队伍等多方面对“铸造工艺CAE技术”课程进行了全方位的建设, 已于2009年被确定为四川工程职业技术学院校级精品课程, 2010年又成功申报四川省省级精品课。围绕“铸造工艺CAE技术”课程建设, 本课程组根据新世纪人才需求的特点以及教学实践中所存在的问题, 主要从以下几个方面进行了有益的探索和尝试并取得了较为显著的成果。

1. 适应高等职业教育教学新发展, 积极更新教学理念和方式

教学中基于岗位工作过程, 紧密联系实际, 坚持“因材施教, 倡导自主, 注重能力, 鼓励创新”的教学指导思想, 探索并实施了开放式、自主式、研究性的教学新模式;探索了课内与课外相结合、引导与自主相结合的教学方法;教学中突出实践性, 强调实际案例的介绍。进行教学理念的改革与探索, 变“灌输”为“引导”, 变“讲解”为“应用”, 变“教学”为“研究”, 着重培养学生学以致用, 理论联系实际的良好学风, 取得了较好的教学效果。

2. 组建高水平教学团队

以打造一支业务精湛的师资队伍为核心, 凝聚优秀团队, 培养富于团队合作精神的创新人才。根据本门课程的需要, 坚持对教师培训、鼓励年轻的教师攻读博士学位或到国内外著名的大学学习深造和作访问学者等方式, 提高教学团队的教学和科研水平。团队吸引青年教师, 组成结构合理的梯队, 发挥团队优势, 对各个教学环节探索研究, 将个人的经验, 转变为大家的经验和行动, 用团队的优势, 促进学科建设和发展。这一系列举措使本门课程的师资水平得到了较大程度的提高。本教学团队现有8人, 其中教授级高工1名, 副教授4名, 高级工程师2名, 工程师4名, 国家职业技能鉴定高级考评员3名, 完全满足高职教育的需要, 具有鲜明的职教特色。在读博士2人, 硕士学位教师5人, 访问学者2人, 平均年龄41岁。现已形成了一支人员稳定、结构合理、教学水平较高、教学效果良好的学术梯队, 满足了现行教学的要求, 促进了本门课程的建设和发展。

3. 适时更新教学内容, 加强教材建设

结合铸造行业新变化, 适时更新教学内容, 加强教材建设。近年来, 多次聘请校外专家参与教材建设讨论, 注重教材的适应性。目前主要使用项目驱动式的校本教材, 并争取立项进行“十二五”职业教育国家规划教材建设, 以适应高职制造业类专业1221人才培养模式教学改革发展的需要。

摘要：文章结合“铸造工艺CAE技术”四川省精品课程建设的实践, 考虑中国职教特点和学院实际状况, 精心选择教学内容;同时依托于装备制造业和德阳重装基地, 采用校企合作的方式共建课程、共建共享实训基地和企业资源、共建师资队伍, 工学结合、校企合作特色明显, 提升了学生工程应用能力。

关键词：铸造工艺CAE技术,精品课程建设,工学结合,教学改革

参考文献

[1]王婷.工学结合模式下高职课程评价体系的构建[J].职教论坛, 2011, (32) .

[2]魏春雷.基于工学结合模式的高职教育课程建设的探索—以《冲模设计与案例分析》为例[J].职教论坛, 2012, (32) .