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  • 先进精密铸造技术现状及发展趋势

  • 发布时间:2018/9/26 14:36:25 来源:互联网文字【 收藏浏览人数:1029
  • 内容摘要:铸造技术在中国发展较早,商州时期我国的铸造技术相当发达,铸造出了很多精美的物件。现在技术加强了铸造精确性,也改进了工艺流程,使得铸造业呈现出新的血液。我国现阶段铸造行业相对一些发达国家来说,还是比较落后,所以我国急需在铸造行业开辟新天地。

       铸造技术在中国发展较早,商州时期我国的铸造技术相当发达,铸造出了很多精美的物件。现在技术加强了铸造精确性,也改进了工艺流程,使得铸造业呈现出新的血液。我国现阶段铸造行业相对一些发达国家来说,还是比较落后,所以我国急需在铸造行业开辟新天地。

     

    一、中国铸造业现状

        中国是当今世界上最大的铸件生产国家,据资料介绍,我国铸造产品的产值在国民经济中约占1%左右。最近几年,铸件进出口贸易增长较快,铸件的产量已达到9%左右。我国铸造厂点多达2万多个,铸造行业从业人员达120万之多。“长三角”地区的铸件产量占全国的1/3,该地区主要以民营企业为主,汽车和汽车零部件行业的发展有力地拉动了铸造行业的发展。万丰奥特是亚洲最大的铝合金车轮企业,年产值超过10亿元,出口额达6000美元。昆山富士和机械有限公司生产汽车发动机和制动系统的铸件,年产量达4万吨,销售收入5.5亿元。华东泰克西是一个先进的现代化气缸体铸件生产企业,具有年产100万件轿车气缸体铸件能力。山西是铸造资源大省,有丰富的生铁、煤炭、铝镁、电力、劳力资源、使山西的铸造产业有得天独厚的优势,具有500个铸造企业,80%为民营企业。山西国际、河津山联、山西华翔年产量分别达4万吨、2万吨、12万吨。“东三省”有一汽集团、哈飞集团等骨干汽车企业带动了汽车铸件产量的增长。一汽集团铸造公司,已经形成40万吨铸件的生产能力。辽宁北方曲轴有限公司,到“十一五”末将形成年产15万台发动机、100万件曲轴、产值20亿的曲轴生产基地。“珠江三角洲”压铸行业发达,有700多个压铸企业,年产量达20万吨。东风日产、广州本田、广州丰田和零部件企业有力带动了压铸业的发展,轿车气缸体、气缸盖的压铸件产量逐年增长。


    二、国外铸造业现状

         近几年来,全球铸造业持续增长,2004年铸件产量比上一年度增长8.4%,中国生产铸件2242万吨,全球排名第一,比上一年增长23.6%。2004年中国的铸件产量约占全球铸件产量的1/4。巴西铸件产量增长最快,达到25.8%。增长率超过2位数的国家有巴西、中国、墨西哥、印度,都是发展中国家。而发达国家的铸件增长率普遍较低。美国铸件产量自2000年以来,已经退居到第2位。2004年美国铸件总产量为1231万吨,其中灰铁件占35%、球铁件占33%、铸钢件占8,4%、铝合金件占16%。从需求上看,球铁铸件和铝铸件的需求在增长。2003年进口铸件占总需求的15%,进口铸件的价格比美国国内低20%~50%。近年来因铸造环保要求高、能源消耗大、劳动力昂贵等原因,美国大型汽车公司生产普通汽车铸件的铸造厂纷纷关闭,逐步将铸件的生产转向中国、印度、墨西哥、巴西等发展中国家。日本的铸造业不景气,其从业人员在减少。2004年日本铸件总产量为639万吨,其中灰铁件占42%、球铁件占30%、铸钢件占4%、铝合金件占21%。从需求上看,球铁铸件和铝铸件的需求在增长。日本铸造界在技术创新方面作了大量工作,开发了球型低膨胀铸造砂、高减振铸铁材料、中硅耐热球铁等材料。其真空压铸的铸件能焊接和热处理,半固态铸造生产用于汽车铝轮毂,提高了强度和伸长率。镁合金压铸进一步发展,并取代重力铸造,其性能提高,成本降低。


    三、我国铸造业面临的问题

     

        铸造技术在中国发展较早,商州时期我国的铸造技术相当发达,铸造出了很多精美的物件。现在技术加强了铸造精确性,也改进了工艺流程,使得铸造业呈现出新的血液。我国现阶段铸造行业相对一些发达国家来说,还是比较落后,所以我国急需在铸造行业开辟新天地。

        我国铸造业在经过“计划经济”转入“市场经济”的过程中,经历了起步、稳定、发展、成熟4个阶段,取得了令世人瞩目的成绩。但是,我们必须清醒地认识铸造业的历史重任及与发达国家的现实差距,牢牢把握国内外铸造技术的发展趋势,适时适宜地采用先进的铸造技术,实施铸造业的可持续发展战略,目前铸造业主要有以下问题。

        铸造企业平均规模与经济规模和国外比有较大差距。我国的铸件产量虽然已经连续5年位居世界首位,有一批产量较高的大中型企业,但大多数铸造企业规模偏小。就整个铸造行业而言。其现状仍然是厂点散(铸造厂点达2万多个),从业人员多(达120万人之多),效益低下(厂均铸件仅为500t/年),只相当于美、日、德、法、意等工业发达国家的1/9-1/4。

        铸造企业整体技术装备水平和国外比有较大差距。企业间技术装备水平差距较大,少数企业的个别生产车间的技术装备水平,已接近或达到国际先进水平,但是整体水平不高。据统计,我国已从国外进口自动造型线210多条,还有国产造型生产线250多条,这些生产线主要集中在汽车内燃机件的大批量生产企业中。

        我国铸造企业的研发与创新能力和国外比差距较大,从整体来看,铸件的技术含量和附加值较低。据统计,全球有30多项重大的铸造发明中没有一项是中国的。我国生产高技术含量、高附加值、具有自主知识产权、享有国际声誉的铸件产品寥寥无几,而每年都要花费一定费用进口工业生产中技术要求高的铸件产品。

        我国铸造企业普遍存在劳动强度高、能耗高、资源消耗高、环境污染程度高现象。铸造是一个劳动力密集的行业,国内一些企业在生产过程中,如熔化过程中加料、浇注过程中人工浇注、铸件落砂清理过程中的搬运都不用设备,因而人工操作劳动强度很大。铸造是耗能大户,铸件制造成本高的原因之一就是铸造的能耗过高,我国平均水平的能耗约是工业发达国家的2倍或更多一些。  

        铸造企业工程技术人员和技术工人严重断层,研发人员匮乏。由于铸造行业的环境差、劳动强度高、人员待遇低等原因,使得一些工程技术人员和技术工人流失。而在铸造生产线上工作的相关人员许多是没有经过系统培训,满足不了现代化生产的要求。随着我国高校铸造专业减少,今后的铸造技术人才,特别是具有创新能力的高级技术人才缺乏的状况将更加严重。


    四、我国铸造技术发展趋势

    4.1 铸造合金材料 

        以强韧化、轻量化、精密化、高效化为目标,开发铸铁新材料;重点研制奥贝球墨铸铁(ADI)热处理设备,尽快制定国家标准,推广奥贝球墨铸铁新技术(如中断热落砂法、中断正火法等);开发薄壁高强度灰铸铁件制造技术、铸铁复合材料制造技术(如原位增强颗粒铁基复合材料制备技术等)、铸铁件表面或局部强化技术(如表面激光强化技术等)。研制耐磨、耐蚀、耐热特种合金新材料;开发铸造合金钢新品种(如含氮不锈钢等性能价格比高的铸钢材料),提高材质性能、利用率、降低成本、缩短生产周期。开发优质铝合金材料,特别是铝基复合材料。研究铝合金中合金化元素的作用原理及铝合金强化途径。研究降低合金中Fe 、Si、Zn含量,提高合金强韧性的方法及合金热处理强化的途径。 


    4.2 铸造原辅材料 

        建立新的与高密度粘土型砂相适应的原辅材料体系,根据不同合金、铸件特点、生产环境、开发不同品种的原砂、少无污染的优质壳芯砂,抓紧我国原砂资源的调研与开发,开展取代特种砂的研究和开发人造铸造用砂;将湿型砂粘结剂发展重点放在新型煤粉及取代煤粉的附加物开发上。 

    推动计算机专家系统在型砂等造型材料质量管理中的应用。 


    4.3 合金熔炼 

        发展5t/h以上大型冲天炉并根据需要采用外热送风、水冷无炉衬连续作业冲天炉;推行冲天炉-感应炉双联熔炼工艺;广泛采用先进的铁液脱硫、过滤技术(开发烧结温度低、烧结时间短的新型低成本泡沫陶瓷过滤器、适用于各种活性合金、高温物化性能稳定的新型泡沫陶瓷过滤器、适用于熔模铸造、金属型铸造等特种铸造工艺的异形泡沫陶瓷过滤器、深入研究泡沫陶瓷过滤器的过滤净化机制和对金属凝固过程的影响机制、系统研究泡沫陶瓷过滤器的应用技术,包括孔径和厚度的选择、安放方式和浇注系统的设计、浇注温度和速度及金属液压头的控制等、开展泡沫陶瓷过滤器的系列化和标准化工作)、配备直读光谱仪、碳当量快速测定仪、定量金相分析仪及球化率检测仪,应用微机技术于铸铁熔体热分析等。


    4.4 砂型铸造 

        大力提高铸件内在、外部质量如尺寸精度与表面光洁度、减少加工余量,进一步推广应用气冲、高压、射压和挤压造型等高度机械化、自动化、高密度湿砂型造型工艺是今后中小型铸件生产的主要发展方向。采用纳米技术改性膨润土,或采用在膨润土中加助粘结剂技术来提高膨润土质量,是推广应用湿型砂造型工艺的关键。 


    4.5 特种铸造 

        开发熔模铸造模具、模料新技术,用硅溶胶或硅酸乙酯做粘结剂造型;采用精密、大型、薄壁熔模铸件成形技术;采用快速成形技术替代传统蜡模成形技术,简化工艺,缩短生产周期;研制适合我国的压蜡设备、制壳机械手、燃油型壳焙烧炉;开发优质型壳粘结剂,增加可铸合金种类、扩大工艺适用面。  


    4.6 质量保障 
        改进、完善现有较成熟、实用的各类铸造仪器、设备,努力实现多功能、集成化、自动化、智能化,对铸造生产各环节进行分散在线测控。采用微机和CAD专家系统模块将相关环节的自动化测控仪器设备联机,配以执行机构,实现各环节闭环自动控制。将各环节智能测控系统与工厂管理中心计算机系统相联,组成工厂智能化闭环自控系统,实现生产质量预测与控制。将工厂自控系统通过高速信息通道与行业信息网络、专家系统相联,实现远程“会诊”与控制。  

     

    4.7 信息化 

        开发既分散又集成、形式多样的适用于铸造生产各方面(如设计、制造、诊断、监督、规划、预测、解释及教学等)需要的计算机专家系统。并在生产使用中不断完善,向多功能、高效率、实用化目标发展,使之与CAD/CAPP/CAE/CAM集成;推进在线专家系统控制的前沿性研究。

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