國產(chǎn)砂型和金屬型清潔高效鑄造設(shè)備的現(xiàn)狀分析

盧 軍（濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，濟(jì)南 250022）

國產(chǎn)砂型和金屬型清潔高效鑄造設(shè)備的現(xiàn)狀分析

盧 軍（濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，濟(jì)南 250022）

通過對砂型鑄造成套設(shè)備和金屬型鑄造成套設(shè)備的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，找出國產(chǎn)設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)，指出了國產(chǎn)清潔高效鑄造設(shè)備今后的發(fā)展方向。

砂型鑄造；自動化造型線；金屬型鑄造設(shè)備

1 砂型鑄造成套設(shè)備的現(xiàn)狀

鑄造裝備是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船、紡織等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，是制造業(yè)的重要組成部分。砂型鑄造是獲得機(jī)械產(chǎn)品毛坯的主要方法之一，是機(jī)械工業(yè)重要的基礎(chǔ)工藝。砂型鑄造成套設(shè)備是先進(jìn)制造技術(shù)的重要內(nèi)容，如制造汽車發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零件——缸體、缸蓋，以及曲軸、凸輪軸等都是由鑄件加工而成，汽車中鑄件重量占整車重量的19%（轎車）～23%（卡車）。在國防建設(shè)中，各種現(xiàn)代化的武器裝備也同樣離不開鑄件，從槍炮、艦艇到作戰(zhàn)飛機(jī)，鑄件對武器性能的提升起到至關(guān)重要的作用。在其他各種機(jī)械設(shè)備中，例如，礦山冶金機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、化工機(jī)械、發(fā)電設(shè)備等，鑄件也占有相當(dāng)大的比例，對主機(jī)性能提高也發(fā)揮著重要作用。鑄件的重要性在裝備制造業(yè)中顯而易見，沒有高質(zhì)量的鑄件，就不可能有高性能的裝備。

我國目前已經(jīng)成為世界鑄造機(jī)械大國之一，鑄造機(jī)械制造行業(yè)近年來取得了很大的成績。“八五”期間鑄造機(jī)械制造受到了原機(jī)電部高度重視，投入了建國以來最大的一次專項技改貸款和攻關(guān)費用，扶持了鑄造機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)和發(fā)展?！按怪狈中蜔o箱射壓造型機(jī)”、“水玻璃砂舊砂再生設(shè)備的研制”、“金屬型鑄造設(shè)備”等相繼被開發(fā)應(yīng)用。“九五”期間，鑄造行業(yè)承擔(dān)并完成了“轎車鑄件毛坯精化高效造型與清理成套技術(shù)與裝備”的任務(wù)，“缸體高效連續(xù)拋丸清理線的開發(fā)與研制”也取得圓滿成功，1999年完成了國家攻關(guān)高水平的氣沖造型線項目。“十五”期間，鑄造機(jī)械行業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的年均增長都在30%以上，高于機(jī)床工具全行業(yè)平均增長水平，特別是利潤增長更快，年均利潤增長高達(dá)46%，同時也保持較高的市場銷售水平。另外，樹脂砂鑄造成套設(shè)備基本可以滿足國內(nèi)市場需求，改變了過去主要依賴進(jìn)口的局面；已經(jīng)能夠生產(chǎn)出較高水平的鑄造自動生產(chǎn)線，部分的改變了轎車發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋等鑄件毛坯也要進(jìn)口的情況。應(yīng)當(dāng)說“十五”期間鑄造機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品水平有了很大提高，為中國鑄造機(jī)械行業(yè)今后的進(jìn)一步發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。“十一五”期間，鑄造機(jī)械行業(yè)在巨大市場需求的刺激下，仍將繼續(xù)保持較高增長速度。由于鑄造機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)水平仍然與市場需求差距較大，鑄造機(jī)械行業(yè)的發(fā)展存在巨大的發(fā)展?jié)摿蛿U(kuò)展空間，為鑄造機(jī)械行業(yè)的快速增長帶來機(jī)遇。

上世紀(jì)90年代以來，我國砂型鑄造成套裝備發(fā)展迅速，先后開發(fā)出氣流沖擊造型線、高壓造型線、水平（垂直）分型脫箱造型線、震壓造型線、射壓造型線、靜壓造型線、實型造型線、熱芯盒制芯機(jī)、冷芯盒制芯機(jī)、制芯中心等，隨著產(chǎn)品水平的提高，產(chǎn)品的設(shè)計水平和生產(chǎn)能力也都有了顯著提高，這對打破國外廠家在該領(lǐng)域的壟斷，改變依賴進(jìn)口的局面，扭轉(zhuǎn)我國汽車行業(yè)重大制造裝備落后的局面，促進(jìn)我國清潔高效鑄造設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，帶動我國鑄造機(jī)械行業(yè)的快速健康發(fā)展具有重要意義。

雖然近年來國內(nèi)鑄造裝備的水平有了長足進(jìn)步，但是就總體而言距國外先進(jìn)水平還有一定差距，尤其是關(guān)鍵主機(jī)設(shè)備差距更大，由于主機(jī)受制于國外產(chǎn)品，只能依賴進(jìn)口，國產(chǎn)裝備只能為進(jìn)口裝備配套，難以滿足國內(nèi)市場對清潔高效鑄造設(shè)備的需求。雖然我國年生產(chǎn)鑄件總量雖已位居世界第一，但砂型鑄造設(shè)備相對落后的面貌尚未得到根本改變，總體水平仍然落后于先進(jìn)工業(yè)國家。差距主要表現(xiàn)在：

（1）中低檔產(chǎn)品已供過于求，而中高檔砂型近凈成形成套裝備還有大型配套的鑄造設(shè)備的自配率不足60%。我國仍然是清潔高效鑄造設(shè)備凈進(jìn)口量最大的國家。

（2）產(chǎn)品水平和技術(shù)工藝水平總體上低于先進(jìn)工業(yè)國家。特別是先進(jìn)的設(shè)計制造技術(shù)遠(yuǎn)沒有得到推廣和普及，尚難以形成從產(chǎn)品設(shè)計、制造、直至形成系列化生產(chǎn)能力的現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)模式。

（3）鑄造機(jī)械企業(yè)中技術(shù)人員的比例與整體技術(shù)水平偏低，綜合開發(fā)能力較弱，生產(chǎn)效率低。

（4）產(chǎn)品的可靠性差，砂型鑄造成套裝備可靠性水平有待發(fā)展。

（5）產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，嚴(yán)重制約著產(chǎn)品質(zhì)量提高和新產(chǎn)品的開發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋范圍和適用性有待提高。

砂型近凈成形成套裝備的發(fā)展的前提是現(xiàn)代制造業(yè)對鑄造裝備技術(shù)與市場的需求，仍然體現(xiàn)在通過清潔高效鑄造設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)所充分展示的優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材等特點與優(yōu)勢的進(jìn)一步發(fā)揮。發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在：

隨著以信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)的不斷發(fā)展和市場需求的個性化與多樣化，未來砂型近凈成形成套裝備發(fā)展總趨勢是向精密化、柔性化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、敏捷化、清潔化、集成化及管理創(chuàng)新的方向發(fā)展，大型化、輕量化、精確化、高效化、數(shù)字化及綠色化的砂型近凈成形成套裝備市場的需求量也越來越大。

2 金屬型成套設(shè)備的現(xiàn)狀

壓力鑄造工藝方法具有精密成形、節(jié)約能源、生產(chǎn)率高等特點，在凈成形工藝的先進(jìn)綜合技術(shù)中獨樹一幟，最適合于鋁、鎂等有色合金結(jié)構(gòu)件的批量生產(chǎn)。尤其是采用壓鑄工藝方法生產(chǎn)大型鋁合金時只有少量的煙霧和廢水，并且這些輕度的污染源完全可以通過有效的控制和處理成“零”排放，這是其它鑄造方法無法比擬的。因而，壓力鑄造設(shè)備成為行業(yè)中最受青睞的鑄造方法，并且也是金屬快速精密成形技術(shù)中發(fā)展最快的工藝方法。用壓力鑄造生產(chǎn)出的零件的應(yīng)用范圍遍及各個工業(yè)領(lǐng)域，諸如：汽車、航空、航天、電子、通訊、兵器、船舶、計算機(jī)等國家重要支柱產(chǎn)業(yè)，其他如工程器械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、儀器儀表、動力工具、照明器材、水暖器材、家用電器、小五金、玩具等，都大量采用壓鑄件，足見壓力鑄造在經(jīng)濟(jì)社會中廣泛應(yīng)用的程度。

壓力鑄造設(shè)備在我國已有近六十年的生產(chǎn)歷史，軍工生產(chǎn)和汽車工業(yè)的發(fā)展帶動了壓力鑄造設(shè)備的起步，20世紀(jì)80年代以前我國只能生產(chǎn)2500kN以下的普通型臥式壓鑄機(jī)，僅用于航天、航空、軍用電子裝備、武器及其他軍事裝備等特殊行業(yè)。20世紀(jì)80年代以后到90年代中期，國內(nèi)壓鑄機(jī)廠家相繼開發(fā)研制了 4000kN、6300kN、8000kN、10000kN、12000kN及16000kN臥式冷室壓鑄機(jī)。世界上生產(chǎn)的最大噸位的壓鑄機(jī)在20世紀(jì)末期已經(jīng)超過了30000kN，而我國目前仍然沒有成功應(yīng)用在實際生產(chǎn)中的超過30000kN的臥式冷室壓鑄機(jī)。由于國家有關(guān)部門及企業(yè)對該行業(yè)支持力度不夠，導(dǎo)致該行業(yè)的研究、開發(fā)能力與工業(yè)發(fā)達(dá)國家差距甚遠(yuǎn)。

開發(fā)用于大型零部件壓鑄的清潔、高效、節(jié)能的成形方法將填補(bǔ)我國在汽車、航空航天、軍用電子裝備、武器及其他軍事裝備等領(lǐng)域?qū)Υ笮徒Y(jié)構(gòu)件的空白。隨著世界能源緊張與環(huán)境污染問題的日趨嚴(yán)重，節(jié)能和輕量化已成為汽車工業(yè)的重要發(fā)展方向，汽車質(zhì)量的大小對其能量消耗起著重要作用。據(jù)測算，汽車所用燃料的60%是消耗于汽車自重，如果汽車自重能夠減輕10%，其燃油效率將提高6%。因此，汽車的重量對燃油的經(jīng)濟(jì)性起著重要作用，降低汽車的重量，是節(jié)約能源，減少污染，提高燃料利用率的有效途徑。在汽車輕量化的進(jìn)程中，以鋁、鎂為代表的輕質(zhì)合金材料無疑將會扮演極為重要的角色。壓力鑄造是鋁、鎂合金的最重要的成形方法，具有近凈成形、節(jié)約能源、生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)良、尺寸精度高和互換性好等優(yōu)點，在規(guī)?；闹圃鞓I(yè)產(chǎn)業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展，如汽車、航空、航天、電子以及其它相關(guān)行業(yè)，特別是在汽車領(lǐng)域，60%以上的壓鑄件用于汽車領(lǐng)域。

大型有色合金件的使用將越來越起到舉足輕重的作用，我國在生產(chǎn)大型有色合金件的主要裝備——大型金屬型設(shè)備目前還需要大量進(jìn)口。開發(fā)大型數(shù)控臥式壓鑄成套裝備、低壓鑄造成套設(shè)備、金屬型鑄造成套設(shè)備等，可為我國自主品牌汽車的大型關(guān)鍵零部件提供重大基礎(chǔ)裝備，使汽車發(fā)動機(jī)缸體、變速箱殼體、汽車門框、汽車儀表盤、汽車后蓋箱等壓鑄成為可能，改變國內(nèi)大型復(fù)雜汽車壓鑄件完全依靠進(jìn)口的局面，提升汽車更新?lián)Q代速度，促進(jìn)自主汽車工業(yè)的發(fā)展，并將促進(jìn)航空、航天、軍工領(lǐng)域大型壓鑄件的開發(fā)，促進(jìn)航空、航天、軍工業(yè)的發(fā)展，同時在其他領(lǐng)域的產(chǎn)品如計算機(jī)外部裝備（計算機(jī)機(jī)房地板）、電梯踏板、升降電梯（構(gòu)架件）、大型燈具等許多大型零件，都是鋁合金制成的，都急需采用大型壓鑄單元進(jìn)行生產(chǎn)。

新的近凈成形技術(shù)如真空壓鑄及擠壓鑄造近年來也得到發(fā)展，其產(chǎn)品的表面質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量更優(yōu)異，生產(chǎn)率更高，適合大規(guī)模生產(chǎn)且能進(jìn)行自動控制，已成為鑄造成形的最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，這對打破國外廠家在該領(lǐng)域的壟斷，改變依賴進(jìn)口的局面，徹底打破國外在清潔高效鑄造設(shè)備方面的技術(shù)壁壘，改變我國汽車行業(yè)重大制造裝備落后的局面，滿足國內(nèi)市場的需求，促進(jìn)我國清潔高效鑄造設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，積極帶動我國鑄造機(jī)械行業(yè)的快速健康發(fā)展具有重要意義。雖然近年來國內(nèi)鑄造裝備的水平有了長足進(jìn)步，但是就總體而言距國外先進(jìn)水平還有一定差距，尤其是關(guān)鍵主機(jī)設(shè)備差距更大。由于主機(jī)受制于國外產(chǎn)品，只能依賴進(jìn)口，國產(chǎn)裝備只能為進(jìn)口裝備配套，難以滿足國內(nèi)市場對清潔高效鑄造設(shè)備的需求。因此，加快研究開發(fā)我國超大型、以壓鑄單元為主體的成套裝備與技術(shù)，乃是當(dāng)務(wù)之急。

大型化、輕量化、精確化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、綠色化，以達(dá)到使用人造材料來代替天然的材料，以保護(hù)自然資源、實用節(jié)能、組合設(shè)計和循環(huán)設(shè)計的目的。

3 結(jié)束語

清潔高效鑄造設(shè)備使機(jī)械產(chǎn)品毛坯成形實現(xiàn)由粗放到精化的轉(zhuǎn)變，使外部質(zhì)量達(dá)到無余量或接近無余量，內(nèi)部質(zhì)量做到無缺陷或接近無缺陷，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、輕量化、低成本的成形。隨著清潔高效鑄造設(shè)備的日趨成熟與應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，與之相配套的新技術(shù)研究與開發(fā)工作嚴(yán)重滯后的問題日益突現(xiàn)，這種現(xiàn)狀已較為嚴(yán)重地阻礙了企業(yè)的生產(chǎn)實踐，特別是貿(mào)易活動的正常、有序的開展。因此，急需開展清潔高效鑄造設(shè)備的研究，使清潔高效鑄造設(shè)備向精密、高速、復(fù)合、智能方向發(fā)展，以達(dá)到毛坯向精密成形或近凈成形、提高成形和加工精度及生產(chǎn)效率、節(jié)約資源和能源的目的。

Analysis on Existence Cleaning and High Effective Equipment of Sand and Die Mold Casting Made-in-Home

LU Jun
（Jinan Found ry&Metalform ing Machine Research Institute Co.Ltd.,Jinan 250022,Shandong China）

TG231.6;

A；

1006－9658（2010）03－3

科技重大專項：“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”（課題編號：2009ZX04014）

2010－04－27

2010－070

盧 軍（1968－），男，高工，全國鑄造機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書長