世紀之交的中國汽車鑄造業(yè)

發(fā)布日期:2012-11-18    蘭生客服中心    瀏覽:4738

 

    一.鑄件的主要用戶--汽車業(yè) 

    汽車誕生已有百年,現(xiàn)在全世界有6億7千萬輛汽車在服役之中,而且全球汽車保有量增加勢頭未減。21世紀,亞洲對汽車需求的增長將位于世界之首。據(jù)分析,亞洲地區(qū)汽車需求量每年將平均增長約7%。大大高于世界平均增長速度。而中國是極具發(fā)展?jié)摿Φ钠囀袌觯鞘澜缟献畲蟮臐撛诘钠囀袌。中國汽車工業(yè)早晚將成為世界最大的汽車工業(yè)之一。 

    汽車工業(yè)帶動其它產(chǎn)業(yè)的能力很強,汽車工業(yè)的發(fā)展必將推動冶金、能源、材料、化工、機械、電子等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,促進公路、城市的建設(shè)及金融、保險、貿(mào)易、運輸、信息等第三產(chǎn)業(yè)的繁榮。據(jù)統(tǒng)計,德國每七個工作崗位中,就有一個與汽車業(yè)有關(guān)。汽車業(yè)對促進消費、擴大就業(yè)、提高人民的生活水平、帶動經(jīng)濟發(fā)展的作用是顯而易見的。因此,我國在大力發(fā)展載貨卡車的同時,轎車發(fā)展也很快,近來,又鼓勵私人購車,銀行發(fā)放私人購車信貸,車輛稅費也在改革,隨著公路的增加及城市向遠郊及衛(wèi)生城的發(fā)展,中國汽車的需求量必將更快提高。 

    第63屆世界鑄造會議于1998年在匈牙利舉行,會議的報告中指出,全世界鑄件的最大買主是汽車制造業(yè)。美國是世界上鑄件產(chǎn)量最高的國家,美國鑄件的最大用戶是它的汽車制造業(yè)。我國的汽車產(chǎn)量還不高,但我國的汽車制造業(yè)出正在成為我國鑄件的主要用戶。據(jù)不完全統(tǒng)計,1998年,我國汽車鑄鐵件的產(chǎn)量約為70萬噸,汽車鑄鋁件的產(chǎn)量約為8萬噸。汽車工業(yè)的發(fā)展,是刺激制造業(yè)發(fā)展的重要因素。中國的很多大型鑄造廠,都是我國汽車鑄件的供應(yīng)廠家。 

    二、年輕的中國汽車鑄造業(yè) 

    作為有數(shù)千年鑄造歷史的鑄造古國,中國的汽車鑄造業(yè)卻只有四十幾年的歷史。如此年輕的中國汽車鑄造業(yè),基本上是在計劃經(jīng)濟體制下建立起來的隸屬主機廠的自給自足式的鑄造廠。這也是由于汽車工業(yè)本身就是中國的新興幼稚產(chǎn)業(yè),全社會能為汽車工業(yè)協(xié)作供貨的能力、水平,在當(dāng)時極度為有限。因此,汽車鑄造廠當(dāng)年的“大而全”,“小而全”亦屬不得已而為之。汽車鑄件比傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的鑄件復(fù)雜,質(zhì)量要求較高,供貨節(jié)拍較快,因此須采用具有一定水平的較高生產(chǎn)率的鑄造設(shè)備、設(shè)施,資金的投入也較高。但由于隸屬主機廠,又不是主機廠的主體專業(yè),所以,所能安排的實際投入又是很有限的。即使引進了某些國外設(shè)備,也因資金有限只能引進部分主要設(shè)備,而無能力引進全套設(shè)備,從而導(dǎo)致了鑄造專業(yè)廠比同樣隸屬于主機廠的機械加工、裝配等專業(yè)廠的技術(shù)水平要落后,生產(chǎn)效率較低,往往成為制約主機廠的“瓶頸”。在艱難地渡過了起步階段之后,中國汽車鑄造業(yè)又面臨其用戶--汽車業(yè)對鑄件的越來越高的要求,面臨社會對鑄造業(yè)越來越嚴的要求。為了實施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略,必須使汽車達到節(jié)能、環(huán)保的目標(biāo)。因此,汽車要努力提高燃料的經(jīng)濟性,要嚴格控制排放。歐共體已著手開發(fā)油耗低于3升/百公里的汽車,美國提出的目標(biāo)是80英里/加侖汽油,(即34公里/升汽油)。為達到這樣的目標(biāo),減輕汽車自重是重要措施,汽車每減重100公斤,百公里可以節(jié)省汽油0 .3升,每降低10%的汽車重量,就可減少10%的汽車排放。為使汽車減輕自重,便要求汽車鑄件必須輕量化、薄壁化、精確化、強韌化。所以,汽車的鑄件不斷被重量輕的鋁鑄件取代。近十年,美國汽車鋁鑄件增加1.7倍,到2007年,美國轎車發(fā)動機缸蓋的95%將采用鋁鑄件,缸體的50%將采用鋁鑄件。歐洲的每車鋁鑄件,1990年為55公斤,2006年,將達98公斤。比重比鋁合金輕三分之一的鎂合金鑄件在轎車上的應(yīng)用更呈大幅度提高之勢。近幾年,轎車鎂鑄件的應(yīng)用以每年20%的速度增長,1996年,通用公司生產(chǎn)的轎車,每車采用45個鎂合金鑄件,1998年美國汽車鎂合金鑄件年產(chǎn)已高達1.3萬噸。我國轎車發(fā)展是與世界的潮流一致的,我國對汽車排放的要求是,一步就達到歐共體的排放標(biāo)準(先執(zhí)行歐1號標(biāo)準,2003年達到歐II號標(biāo)準……),而且北京已開始執(zhí)行,其它城市也陸續(xù)執(zhí)行。因此,對汽車鑄件的要求也同世界趨勢是一樣的。對汽車鑄件的輕量化、薄壁化、強韌化的要求,給我國汽車鑄鐵件的鑄造工世水平、設(shè)備與模具的水平和鑄造原、輔材料的水平的提高,形成了巨大的壓力。而我國汽車鋁鑄造,只是近幾年隨著轎車工業(yè)的興起才剛剛開始,汽車鎂鑄造幾乎從零開始。足見我國汽車鑄造業(yè)壓力之大。另一方面,社會已經(jīng)再不能原諒鑄造業(yè)這個能源消耗大戶和污染大戶的放任自流。對資源的保護,對環(huán)境的保護已是大家的共識。1998年的63屆世界鑄造會議上,已開始頒發(fā)鑄造環(huán)境保護獎,世界上十家率先通過ISO14000認證的鑄造廠獲獎。而我國的環(huán)境污染總水平已相當(dāng)于發(fā)達國家歷史上最嚴重的程度,我國汽車鑄造業(yè)必須走高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保之路,走綠色鑄造之路,別無選擇。年輕的中國汽車鑄造業(yè)任重道遠。  

    三.幾種典型汽車鑄件 

    縱然我國汽車鑄造業(yè)還年輕,但國內(nèi)很多鑄造工作者已經(jīng)很贊賞具有大量流水生產(chǎn)能力的我國汽車鑄造業(yè)的裝備狀況。而事實上,我國轎車用的典型鑄件,如缸體、缸蓋等,至今有的汽車廠還未實現(xiàn)國產(chǎn)化,還在靠進口鑄件。我們必須把我國汽車鑄造業(yè)的水平盡快搞上去。下面就從一些典型汽車鑄件入手,對汽車鑄造業(yè)作進一步分析。 

    1.缸體 

    汽車上最重要、最復(fù)雜的鑄件位于汽車的心臟--發(fā)動機上。為防止汽車有“心臟病”,發(fā)動機上的主要鑄件的質(zhì)量尤為重要。缸體便是發(fā)動機上最大、最復(fù)雜的鑄件,其壁厚最薄處往往不到3mm,大多用高強度灰鑄鐵鑄造,也有蠕墨鑄鐵的。由于汽車輕量化的進展,采用鋁合金的也越多,有的汽車制造廠家甚至開始考慮用鎂合金鑄造缸體。生產(chǎn)缸體所用的鑄造方法因材質(zhì)不同,因各廠家條件不同而有多種選擇,包括濕砂造型中的氣沖造型,靜壓造型、高壓多觸頭造型、無箱擠壓造型、震壓造型等,對于鑄鋁缸體,則采用低壓鑄造、消失模鑄造、擠壓鑄造(用鋁基復(fù)合材料的預(yù)嵌缸套),壓鑄(用抗鋁液沖擊的DOULER砂芯等)以及半固態(tài)鑄造等,還有采用砂型鑄造的(如DISA造型工藝)。 

    目前,對于鑄鐵材質(zhì)的缸體而言,應(yīng)用最廣的仍然是濕砂造型,尤其是氣流預(yù)緊實的靜壓或氣沖造型的出現(xiàn),更體現(xiàn)出很多優(yōu)越性--能耗低、噪聲小,污染少、效率高、運行可靠。近來,國外設(shè)備制造廠家對造型機又不斷改進,先后出現(xiàn)氣沖壓實,氣流增益氣沖加壓實,靜壓加壓實、主動多觸頭壓實、成型擠壓壓實等改進方式,使砂型硬度更加均勻化。隨著大功率半導(dǎo)體元器件及計算機,微電子技術(shù)的發(fā)展,采用電伺服系統(tǒng)代替造型線慣常所用的液壓、氣動驅(qū)動,使造型線節(jié)拍進一步加快,并且運行可靠性大大提高,同時明顯地簡化了液壓控制系統(tǒng),使維護保養(yǎng)工作量也相應(yīng)減少。造型線采用雙筒式落砂機,則可使鑄件和澆冒口在落砂的同時得到預(yù)清理。造型線的澆注往往制約全線的開動率,應(yīng)采用自動澆注設(shè)備。有的廠家采用氣壓澆包和接觸式澆注工藝,有利于節(jié)約鐵水,保證質(zhì)量和保護砂箱,澆注過程中采用隨流孕育的較多,有的采用型內(nèi)孕育與過濾相結(jié)合。 

    缸體是采用砂芯最多的汽車鑄件。除了水套砂芯薄而復(fù)雜,依各廠條件不同,分別采用冷芯盒制芯,熱芯盒制芯或殼芯制芯外,其它的砂芯--包括曲軸箱砂芯-、缸筒與頂端砂芯、前后端面前砂芯等大多采用冷芯盒制芯,以保證尺寸精度和節(jié)能,冷芯盒應(yīng)用越來越廣泛。冷芯制芯以ISO CURE 三乙胺硬化法居多(新近,美國又開發(fā)出更先進的ISO MAX),SO2 法硬化另有其優(yōu)點。而溫芯盒制芯法則是節(jié)能和環(huán)保兩種優(yōu)點兼而有之。加強制芯單元的密封和通風(fēng)很有必要,而開發(fā)與應(yīng)用無毒、無污染的環(huán)保型樹脂粘結(jié)劑更顯重要。為提高鑄件內(nèi)表面質(zhì)量和內(nèi)腔清潔度,砂芯應(yīng)涂料。用水基涂料取代醇基涂料有利于防污染。涂料后采用微波烘干效率高、節(jié)能,砂芯質(zhì)量也比傳統(tǒng)的用煤氣、天燃氣烘干好。傳統(tǒng)的烘干使砂芯涂料的水汽向砂芯內(nèi)部擴散,使砂芯強度下降,而微波烘干則無此弊端。采用KCY-CORE工藝,利用砂芯上開設(shè)的工藝孔,二次填砂固化,使多個砂芯為一個整體組合砂芯,然后整體涂料、烘干,這樣鑄件尺寸精度可大大提高,總體尺寸誤差可〈0.3mm。采用計算機控制的“制芯中心”可使全部制芯過程實現(xiàn)自動化。缸體的砂芯甚多,為了減少芯砂對型砂性能的影響和加強對環(huán)境保護,應(yīng)大力推行芯砂再生回用。尤其采用熱法再生,可使石英砂經(jīng)焙燒相變后,高溫膨脹率大為下降,用這樣的再生砂來制芯,比新石英砂更能保證鑄件質(zhì)量,再生砂的使用也降低了生產(chǎn)成本。  

    缸體造型所用的型砂,其混砂設(shè)備有碾輪式、擺輪式、葉片式等。有的廠家采用雙盤碾輪式連續(xù)混砂機,有的采用逆流轉(zhuǎn)子式混砂機,混砂效率都較高。同時安裝有型砂性能在線控制儀來保證混砂質(zhì)量。在型砂系統(tǒng)中,尚有舊砂磁選設(shè)備、砂塊破碎設(shè)備和篩分設(shè)備及舊砂冷卻設(shè)備來保證回用舊砂的質(zhì)量。同時對新砂、煤粉、膨潤土等添加材料,準確定量,按工藝確定的比例給料,并根據(jù)實時控制的數(shù)據(jù)隨時調(diào)整加水量,確保型砂性能。也有采用對全系統(tǒng)型砂的性能進行閉環(huán)實時控制或型砂質(zhì)量計算機在線專家系統(tǒng)控制的。應(yīng)注意,型砂系統(tǒng)的型砂周轉(zhuǎn)量較大,惰性較強,型砂性能的調(diào)整應(yīng)以趨勢來判斷,采用有預(yù)見性的調(diào)整措施,以保證型砂系統(tǒng)的質(zhì)量穩(wěn)定。為了環(huán)保,應(yīng)著手舊砂再生和廢砂的綜合利用。 

    對于鑄鐵材質(zhì)的缸體,所用的熔煉設(shè)備大多為沖天沖--感應(yīng)爐雙聯(lián)熔煉,也有采用感應(yīng)爐--感應(yīng)爐雙聯(lián)熔煉。用電弧爐作為保溫爐的在減少,而變頻感應(yīng)爐作為保溫爐的在增加,為了節(jié)能和環(huán)保,沖天爐宜采用水冷熱風(fēng)除塵沖天爐,熱風(fēng)可以提高鐵水溫度與質(zhì)量及熔化率。用具有高發(fā)熱值的鑄造焦取代冶金焦對提高鐵水溫度,保證鐵水質(zhì)量,提高熔化效率是很必要的。爐料的預(yù)凈化處理是必須的。沖天爐的熔化過程控制可采用微機集散式控制系統(tǒng)。沖天爐熔煉鐵水的檢測采用測溫儀、碳當(dāng)量檢測儀和化學(xué)成分直讀光譜儀等。清潔、長壽命的耐火材料有利于提高沖天爐襯壽命和環(huán)保。沖天爐熔煉的廢渣的綜合利用有利于減少排放污染。 

    缸體鑄件經(jīng)去除澆冒口后,在清理線上磨各面,然后經(jīng)鼠籠式拋丸室清理。 對于多品種缸體宜采用夾持式高效拋丸清理機進行拋丸。然后手工對缸體逐個精整及吹凈水套內(nèi)腔殘留物。經(jīng)尺寸檢查、氣密性試驗、銑加工定位點及終檢后進行涂漆或其它防銹處理,成為用戶要求的合格缸體鑄件。 

    2、缸蓋 

    缸蓋也是汽車上既復(fù)雜又關(guān)鍵的鑄件,發(fā)動機的燃燒室、進氣口、排氣口都位于缸蓋上。缸蓋的材質(zhì)可以是高強度灰鑄或蠕墨鑄鐵,但應(yīng)用最廣的還是鋁合金缸蓋,而鎂合金缸蓋也開始使用。缸蓋的鑄造方法較多,諸如:砂型鑄造、金屬型重力鑄造、低壓鑄造、消失模鑄造、壓鑄(采用DOULER砂芯等)和新興的半固態(tài)鑄造等。 

    今以金屬型重力鑄造鋁缸蓋為例。缸蓋的外形皆由金屬型形成,可采用計算機自動控制金屬型的型溫。部分內(nèi)腔由砂芯形成,砂芯的制造工藝與前述缸體的制芯過程基本相同,主要是芯砂粘結(jié)劑和砂芯涂料不同。  

    鋁合金熔化可采用反射爐,但氧化、吸氣嚴重,燒損失、溫度難控、浪費能源、污染環(huán)境。采用感應(yīng)電爐時,鋁水在爐內(nèi)的翻騰有利于成份均勻化,但感應(yīng)爐磁場對測溫儀有干擾,感應(yīng)爐的維修較難,值得廣為采用的是連續(xù)高效燃氣爐,可實現(xiàn)爐料預(yù)熱、連續(xù)熔化、成份均勻、溫控精確、節(jié)約能源、適于大量生產(chǎn)。應(yīng)注意爐料要潔凈,除用一般的鋁液清煉,變質(zhì)處理方法外,可采用鋁合金熔劑噴吹綜合處理裝置--使精煉、變質(zhì)、品粒細化一步完成。缸蓋的傳統(tǒng)澆注方式為底注式,便于鋁液的平衡充型。現(xiàn)在多采用頂注式,與鑄型的冷卻系統(tǒng)相配合。更便于順序凝固的形成,從而顯著提高鑄件的致密性。澆注過程中鑄型的排氣要通暢,多采用自動澆注--包括單機式,雙機組式以及多機組直列式。而多工位轉(zhuǎn)盤式澆注機更適合大批量生產(chǎn),但投資大。多機組旋轉(zhuǎn)式澆注機則投資較少。用長效鍶變質(zhì)劑時,采用定量保溫澆注爐效果更佳。鋁液鑄型的維護保養(yǎng)很重要,可定期用噴射小顆粒干冰的方法來清除鑄型的積垢,此法簡便易行,不污染環(huán)境。 

    澆注后的鋁缸蓋鑄件在清理線上鋸掉澆冒口、銑平面,經(jīng)滲漏試驗后,往往經(jīng)粗加工和銑加工定位點之后再發(fā)往用戶。 

    3、變速箱殼體 

    卡車變速箱殼體材質(zhì)多為灰鑄鐵,也有用蠕墨鑄鐵的,普遍采用砂型鑄造。而轎車變速殼體,則是典型的大型、復(fù)雜的薄壁殼體鑄件,材質(zhì)多為鋁合金,采用鎂合金的正在增加,一般都采用壓鑄工藝。為提高壓鑄件質(zhì)量,可采用低速中壓填充壓鑄、雙壓射沖頭壓鑄、真空壓鑄、加氧壓鑄生產(chǎn)中的噴涂料、澆注和取件都是自動的,并且有校正壓鑄機和鑄件形成狀況的在線檢測裝置。 

    變速箱殼體所用鋁合金的熔化和精煉與前述的鋁缸蓋基本相同。壓射參數(shù)對壓鑄件氣孔的影響頗大,必須合理調(diào)整之。采用閉合壓射結(jié)束時間控制系統(tǒng),可實現(xiàn)無飛邊壓鑄。壓鑄件質(zhì)量的檢測可采用X光探傷、超聲波測試等。壓鑄型的材料的延性和韌性對防止壓鑄型熱裂和龜裂十分重要。改善模具工作狀態(tài)和良好的操作與保障都有助于延長壓鑄型的使用壽命。若為鎂合金壓鑄,則應(yīng)采用真空金屬型。近來開發(fā)的半固態(tài)鎂合金壓射成形技術(shù),可使鎂合金充填平穩(wěn),不紊流,防止氫氣卷入,避免合金一,鑄型間反應(yīng),是注“塑”成形與壓鑄成形的復(fù)合工藝。  

    4、進氣歧管 

    進氣歧管的不規(guī)則的變截面的進氣道內(nèi)腔形狀一直是汽車鑄造業(yè)的難題。而近年來發(fā)動機電子噴射技術(shù)的發(fā)展,使進氣歧管更加復(fù)雜。因此,很多廠家選擇消失模工藝為進氣歧管的鑄造方法是理所當(dāng)然的?ㄜ囉玫倪M氣岐管多為灰鑄鐵,普遍用砂型鑄造。而轎車的進氣岐管材質(zhì)為鋁合金,所采用的鑄造方法包括消失模鑄造、金屬型重力鑄造,也有用壓鑄的(砂芯為DOULER工藝)。 

    采用消失模工藝鑄造鋁進氣岐管,其熔化及精煉過程與本文前述的缸蓋的鋁合金熔化及精煉一樣。要采用小粒徑的EPS珠粒,以保證預(yù)發(fā)泡和成型。成型模片的膠合必須按工藝規(guī)定進行。裝配好的消失模模樣的涂料工藝很重要,要控制好涂料的性能和涂層厚度,這對澆注時模樣熱解產(chǎn)物的排除,對鋁液的充填速度和消失模鑄件的質(zhì)量至關(guān)重要。涂料烘干后的模樣經(jīng)填充干砂,震實后即可澆注。所獲得的消失模進氣歧管鑄件在清除澆冒口之后,還應(yīng)做滲漏檢查,如有滲漏,可按合同規(guī)定進行浸滲補漏。  

    5.氣歧管  

    由于汽車發(fā)動機的排氣溫度較高,因此,排氣歧管材質(zhì)基本上是灰鑄鐵、球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵。排氣歧管也是形狀較復(fù)雜的薄壁鑄件,多為砂型鑄造,也有采用消失鑄造的。今以球墨鑄鐵材質(zhì)的砂型鑄造的排氣歧管為例,其造型與制芯過程與前面所說的缸體的造型、制芯工藝基本相同。  

    在球鐵熔化方面,很多廠家采用沖天爐---感應(yīng)爐雙聯(lián)熔煉。為了保證球鐵質(zhì)量,除了采用球鐵用生鐵,采用鑄鐵焦之外,還應(yīng)對沖天爐的出爐的出爐鐵水進行脫硫處理,多采用氮氣多孔塞底吹脫硫包連續(xù)脫硫,采用抗潮、防爆的顆粒狀脫硫劑。球化處理多為蓋包法,近來已將治金行業(yè)的包芯線法引入鑄造業(yè)作為球化處理工藝,這對提高球化合金的吸收率、穩(wěn)定球化質(zhì)量、降低成本、減少環(huán)境污染都是有利的。孕育方式則以隨流孕居多,也有采用型內(nèi)球化和型內(nèi)孕育的,還有采用珠粒狀球化劑的,可延長球化劑失效時間,并可隨時補加球化劑,以保證鐵水的球化狀態(tài)。國外還有采用脫硫-----球化----孕育一次完成的新工藝,可減少鎂和孕育劑的消耗,提高球化率、節(jié)能。爐前的碳當(dāng)量檢測,快速碳、硫測定和快速金相分析對控制球鐵鐵水質(zhì)量是很重要的。  

    排氣歧管為鑄態(tài)球墨鑄鐵件,無需熱處理。對球鐵鑄件的球化率的檢測,可采用超聲波法。  

    由于蠕墨鑄鐵有良好的耐熱疲勞性,因此很適于生產(chǎn)排氣歧管。嚴格的化學(xué)成分控制和良好的蠕化劑,是穩(wěn)定生產(chǎn)蠕鐵鑄件的關(guān)鍵。  

    6、曲軸、 凸輪軸  

    曲軸、 凸輪軸是典型的汽車軸類鑄件,屬既要求韌性、耐疲勞性、又要求在摩擦副部位的表面具有耐磨性的高速回轉(zhuǎn)運動的厚斷面汽車鑄件。所用材質(zhì)多為球鐵,包括奧貝球鐵。凸輪軸材質(zhì)有時還用合金鑄鐵、激冷鑄鐵或合金鋼。  

    所用造型方法,陳了各種砂型鑄造方法外,采用殼型(包括鐵型覆砂)鑄造的很多。也有采用自硬砂造型和消失模鑄造的。  

    7、活塞  

    活塞頂部是發(fā)動機燃燒室的一部分,活塞的圓柱面通過塞環(huán)緊貼缸筒內(nèi)壁做高速的往復(fù)運動;钊切纬砂l(fā)動機動力關(guān)鍵急汽車鑄件,其材質(zhì)為鋁合金,包括纖維增強復(fù)合材料鋁合金。鑄造方法包括金屬型重力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造和新興的半固態(tài)鑄造。  

    8、車輪輪轂  

    輪轂是回轉(zhuǎn)運動類的汽車鑄件,轎車車輪輪轂材質(zhì)為鋁合金,有幾種鑄造方法一低壓鑄造,擠壓鑄造(包括旋轉(zhuǎn)式垂直擠壓)、金屬型重力鑄造、差壓鑄造和半固態(tài)鑄造。  

    當(dāng)然,汽車上的鑄件的種類很多,不一一列舉。近年來,很多種轎車鑄件開始采用鎂合金,以適應(yīng)汽車輕量化的要求。這些鎂合金鑄件、包括:離合器外殼、變速箱外殼、變速箱上蓋、發(fā)動機罩蓋、方向盤、座椅支架、儀表盤框架、車門內(nèi)板、輪輞、轉(zhuǎn)向支架、剎車支架、氣門支架等,甚至還有  

    缸蓋和缸體。  

    四.幾個應(yīng)予特別關(guān)注的領(lǐng)域  

    1.原材料和輔助材料  

    汽車鑄造業(yè)屬大量流水生產(chǎn),所需材料需大量供貨,質(zhì)量穩(wěn)定的供貨。但是事實上,至今優(yōu)質(zhì)的鑄造焦,高牌號、高純度鑄造生鐵和鋁錠的質(zhì)量仍不穩(wěn)定,各種鐵合金和處理劑的質(zhì)量波動很大。而有利于提高鐵水純凈度和成分穩(wěn)定及降低成本,提高資源利用率的低品位鐵合金如銀灰塵鐵、鏡鐵、硅鏡鐵和高爐硅鐵等,至今尚無廠家供貨。膨潤土、煤粉的質(zhì)量,各廠家也參差不齊。芯砂用各種粘結(jié)劑、添加劑及砂芯涂料的生產(chǎn)廠家多如牛毛,但能始終達到用戶質(zhì)量要求的卻寥寥無幾。鋁合金用變質(zhì)劑、精煉劑等更難找到稱心的供應(yīng)商。消失模用的小粒徑EPS珠粒的質(zhì)量一直是制約我國消失模上水平的重要因素。  

    總之,我國鑄造原、輔材料生產(chǎn)企業(yè)的小規(guī)模,低水平的無序競爭必須解決,粗放式的管理不能再繼續(xù)下去,必須提高專業(yè)化、規(guī)格化、市場化程度;必須增強質(zhì)量保證能力,建立完善的技術(shù)標(biāo)準、檢測標(biāo)準和服務(wù)體系、質(zhì)量穩(wěn)定的鑄造原、輔材料;對用戶實行“just in tine”準時供貨,減少用戶的庫存,與用戶共同發(fā)展。  

    2.鑄造模具  

    汽車鑄件的薄壁化。精密化與模具的精度是密不可分的。目前我國鑄造模具制造業(yè)的水平與發(fā)達國家差距甚大,對于轎車缸體、缸蓋等復(fù)雜鑄件的模具,國內(nèi)制造的精度很難達到用戶的要求。交貨期也太長。這是制約我國汽車鑄造業(yè)發(fā)展的另一主要方面。為了縮短制造周期,模具制造廠家應(yīng)采用數(shù)控機床加工,數(shù)據(jù)電火花加工,并與用戶進行計算機數(shù)據(jù)傳遞與交換,將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CAM數(shù)據(jù),實現(xiàn)遠程無圖制造,既縮短制造周期,又保證準確和精度,提高效率。尤其是國內(nèi)一些汽車鑄造廠家,正著手采用RP快速原型技術(shù)用于新產(chǎn)品鑄件試制。模具制造廠家如能主動與之合作,則可以選用適當(dāng)?shù)目焖倌>咧圃燹k法,從而進一步縮短模具制造時間。同時模具制造廠家,一定要培養(yǎng)自己的數(shù)控加工編程人員,使憑圖紙定貨的模具也采用數(shù)控加工。至于一些特殊的場合,既無CAD數(shù)據(jù),又無圖低,只有實物,也欲定貨模具時,只要我們的模具制造廠提高了技術(shù)水平和能力,還可以采用反求工程法(REVCERSE ENGINEERING)對實物進行數(shù)字化測量(掃描),從而完成模具數(shù)控加工所需的數(shù)據(jù)采集、經(jīng)編程后,即可數(shù)控加工出鑄造模具?傊,我國鑄造模具制造業(yè)是個亟待提高而又大有發(fā)展和大有可為的領(lǐng)域。  

    3.鑄造設(shè)備  

    汽車鑄造業(yè)所用的設(shè)備必須是快節(jié)拍、高效率、高可靠性的適應(yīng)連續(xù)工作的設(shè)備。由于轎車鑄件的高質(zhì)量要求,這些鑄造設(shè)備又必須是較高精度的。汽車鑄造業(yè)所需的設(shè)備。對我國鑄機鑄造業(yè)來說,無疑是利潤很高的市場,但大部分鑄造設(shè)備制造廠家技術(shù)力量薄弱,缺乏技術(shù)開發(fā)能力,又各自為戰(zhàn),沒有形成產(chǎn)----研結(jié)合的優(yōu)勢,勢單力薄,只好眼看眾多的國外鑄造設(shè)備制造廠家,搶去了我國汽車鑄造業(yè)的大量設(shè)備訂單。而年輕的我國汽車鑄造業(yè),盡管資金短缺,也只好花高價進口一些關(guān)鍵設(shè)備,否則無法生產(chǎn)轎車所需的汽車鑄件。這種兩難局面必須扭轉(zhuǎn)?梢圆扇∵m當(dāng)?shù)淖龇ǎ热缰型夂腺Y、合作的方式或者國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合并與用戶聯(lián)合開發(fā),同時關(guān)鍵元器件(如伺服機構(gòu)、液壓元器件、電子、電控元器件等)進口的辦法等。這些都是加速提高我國鑄機行業(yè)水平的途徑,同時也解決了我國汽車鑄造業(yè)對高水平、高可靠性,價格合理的鑄造設(shè)備的需求。在目前階段,制造廠與用戶的緊密合作至為重要,無論在設(shè)計過程、制造過程、還是安裝、調(diào)試過程,乃至使用與維護保養(yǎng)過程中,都必須如此。這有利于國內(nèi)一些鑄造設(shè)備廠家對鑄造工藝不了解的短處之克服。  

    對于大量流水生產(chǎn)的汽車鑄造業(yè)的設(shè)備的開動率的提高,也是汽車鑄造廠家面臨的重要課題,除了加強人員培訓(xùn),搞好設(shè)備管理之外,設(shè)備備件的供應(yīng)和備件的管理也是重要方面。國外設(shè)備維修備件的模糊專家系統(tǒng)用于備件決策管理以及用于設(shè)備維修培訓(xùn)的計算機模擬仿真系統(tǒng)等方式都可以作為我們的借鑒。  

    4、質(zhì)量管理  

    盡管我國汽車鑄造廠家紛紛通過了前一時期的ISO9000質(zhì)量論證,在日常管理中也重視人(員工),機(設(shè)備、模具)、料(原、輔材料)、法(工藝、操作)、環(huán)(作業(yè)環(huán)境、工序過程)、測(檢測、檢驗)六大影響質(zhì)量的因素,但尚未抓好ISO9000質(zhì)量保證體系的的有效的穩(wěn)定運行,尚未把上述六大影響因素始終納入數(shù)控狀態(tài)之下。尤其是原、輔材料質(zhì)量的一致性,設(shè)備、模具狀態(tài)的穩(wěn)定性,生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的有效性等方面,差距很大。至于能從新產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計和工藝制定開始,就同時考慮質(zhì)量保證的能力,從而最大限度地把可能產(chǎn)生的鑄造缺陷消除在投產(chǎn)之前,更是為之甚少。我們應(yīng)站在用戶的角度,來對鑄件質(zhì)量進行評審,讓用戶滿意(而不僅僅是本企業(yè)滿意)真正地按ISO9000質(zhì)量保證體系運行,這是進入國際市場的通行證。如果我們的鑄件要向德國大眾汽車公司供貨,還要通過該公司要求的VDA6.1認證,欲向美國一大汽車公司供貨則要通過他們要求的QS9000認證。德國和美國汽車公司的質(zhì)量保證體系,都把原材料進廠的質(zhì)量控制看作是關(guān)鍵環(huán)節(jié),認為是鑄件質(zhì)量穩(wěn)定的前提。  

    我們在生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制不能局限于抽檢,或者單道工序的控制,要加強在線實時控制,有條件的工藝過程要實施閉環(huán)控制。如沖天爐,要根據(jù)預(yù)設(shè)的鐵水溫度、熔化率,通過風(fēng)量與焦耗的三維網(wǎng)狀曲線進行控制。此乃減少C、SI等成分波動的必要措施。否則沖天爐在事實上會成為“不可控沖天爐”,即使原材料比較理想,也不能使C、SI等成分的波動控制在最小范圍內(nèi)。要將先進的質(zhì)量檢測控制儀器,如原、輔材料質(zhì)量檢驗用的X螢光能譜儀,鑄造合金的圖像分析儀以及計算機專家系統(tǒng),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊控制等人工智能控制技術(shù)應(yīng)用于沖天爐熔煉過程、型砂配制過程等質(zhì)量檢測控制。對成品鑄件的質(zhì)量控制,不僅是降低廢品率,更重要的是提高內(nèi)在質(zhì)量控制,(即材質(zhì)性能)、表面質(zhì)量、內(nèi)腔潔凈度和尺寸精度,這是用戶所最關(guān)心的。對質(zhì)量管理的各種數(shù)據(jù)、參數(shù)、照片、圖像、表格等皆應(yīng)采用數(shù)字化信息的存儲,這既大大節(jié)約了照片、紙張,又有利于信息的分析與共享。要盡量減少原、輔材料庫存、砂芯庫存、鑄件庫存,這樣不僅可減少資金占用,加快資金周轉(zhuǎn),而且便于質(zhì)量跟蹤管理,有助于質(zhì)量問題原因的分析與判斷,對提高質(zhì)量水平,降低成本意義重大?傊覀円拐麄企業(yè)、整個的生產(chǎn)過程,都處于受控(不失控)的狀態(tài)下,都納入我們的全面的質(zhì)量保證體系之中,穩(wěn)定、可靠的運行。這樣才能保證這個體系始能生產(chǎn)出用戶滿意的鑄件。  

    5、技術(shù)開發(fā)  

    汽車鑄造業(yè)要以并行工程的工作方法,改傳統(tǒng)的串行、順序工作方式,與汽車產(chǎn)品開發(fā)部門一道,從產(chǎn)品的研發(fā)階段介入,把鑄造工藝的要求融入產(chǎn)品設(shè)計的總體構(gòu)想。同時,鑄造企業(yè)內(nèi)部,也使各門類的人員集思廣益,形成TEAM (團隊)的工作方式,來提高工作效率。在CAE方面,我們鑄造業(yè)已經(jīng)引進了MAGMA和PRO-CAST軟件,我國鑄造工作者也開發(fā)了一些鑄造軟件,可以用產(chǎn)品的CAD二維和三維數(shù)據(jù),采用上述的鑄造過程模擬軟件和凝固過程的模擬,進行金相組織、成份偏析和材質(zhì)性能的模擬,進行速度場、濃度場、溫度場、相場、應(yīng)力場、應(yīng)變場的模擬等。這會使我們在正式確定鑄造工藝之前就通過CAE手段使工藝方案獲得優(yōu)化。  

    在CAE優(yōu)化的基礎(chǔ)上,我們可以采用先進的RP快速形成技術(shù),進行新產(chǎn)品鑄件的試制。即利用CAD/CAE的一維數(shù)據(jù),作為計算機三維造型的控制數(shù)據(jù),通過粘結(jié)、熔結(jié)或燒結(jié)將材料逐層堆積出鑄件原型或形成鑄件所需模樣的原型。前者可用失蠟鑄造等方法翻制出鑄件樣件,后者可直接作為模具用自硬砂進行組芯造型而澆注出鑄件。也可用粉料激光燒結(jié)法(SLS),燒結(jié)出砂型,直接澆注出鑄件。還可將CAD/CAE三維數(shù)據(jù),輸入數(shù)控機床,用可加工塑料進行CAM加工,而獲得鑄件試制所需的芯盒、模樣,以用來進行小批量鑄件的試生產(chǎn)?傊珻AD/CAE和RP的結(jié)合,使工藝方案優(yōu)化和鑄件試制突破了傳統(tǒng)的二維圖紙和木模試制的冗長、不精確、不理想的模式,使開發(fā)周期大大縮短,尤其是缸體、缸蓋、變速箱殼體、進、排氣歧管等這樣的復(fù)雜鑄件開發(fā)時間的縮短,對縮短整個發(fā)動機和汽車的開發(fā)周期和盡快投放市場意義重大。在完成上述試制之后,隨著整機、整車新產(chǎn)品的定型,在正式生產(chǎn)準備過程中,還可以繼續(xù)用產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù),進行金屬模具的計算機輔助制造--CAM。由于有了CAE模擬優(yōu)化和RP的試制基礎(chǔ),CAM加工出的正式模具的調(diào)試周期也明顯加快。并且在CAF模擬和RP試制中,已經(jīng)優(yōu)化了鑄造工藝方案和相關(guān)工藝參數(shù),這樣CAM的正式模具調(diào)試、投產(chǎn)后就很少會出現(xiàn)重大的質(zhì)量問題,不再需要在日常生產(chǎn)中長期攻關(guān),使鑄件廢品率投一產(chǎn)就很低,使鑄件的尺寸精度,內(nèi)在質(zhì)量、表面質(zhì)量等都很快達到用戶的要求。上述的CAE仿真、模擬也可以用于已投產(chǎn)鑄件的工藝優(yōu)化,缺陷防止和質(zhì)量改進,這對于一直靠經(jīng)驗和技藝用反復(fù)試驗的方法來解決一些“難以捉摸”的鑄造缺陷的傳統(tǒng)的方法,是重大的科學(xué)突破。CAE不僅是鑄造的成形過程模擬,還用于鑄造生產(chǎn)過程的仿真模擬,如沖天爐子熔煉過程計算機仿真模擬,氣沖造型填砂與緊實過程仿真模擬,壓鑄過程仿真模擬等,從而使鑄造科學(xué)、技術(shù)水平更快獲得提高。  

    6、工廠技術(shù)改造  

    在計劃經(jīng)濟時期,工廠技術(shù)改造在很多情況下,是朝著擴大生產(chǎn)能力的目標(biāo)努力。而進入市場經(jīng)濟時期之后,我們對原有工廠實施技術(shù)改造的資金投入,一定不能再僅僅為了提高生產(chǎn)能力,也不要追求能生產(chǎn)的材質(zhì),能生產(chǎn)的鑄件的種類越多越好,而是要通過新技術(shù)、新工藝、新材料、新裝備的采用,通過流程再造,使原有工廠不斷提高質(zhì)量保證能力,進一步節(jié)約能源、節(jié)省資源、提高清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護的水平。這樣就可以不斷降低成本,不斷改善對社會“環(huán)境印象”,也有利于吸引更多的人才從事汽車鑄造業(yè),進一步推動汽車鑄造業(yè)的技術(shù)進步,從而促進經(jīng)濟效益水平的提高。我們在減少環(huán)境污染方面不要僅著眼于末端的無害化處理,更重要的要從輸入端入手--從節(jié)材、節(jié)能開始,并且從設(shè)計到生產(chǎn)的全過程,都要考慮資源的優(yōu)化利用和環(huán)境保護,使我們汽車鑄造業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護同步。企業(yè)不僅要通過ISO9000質(zhì)量體系的認證,還要通過ISO14000環(huán)境保護的認證,從而不斷提高企業(yè)效益和社會效益。

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