蘇州麥奇諾精密壓鑄有限公司
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發(fā)布時(shí)間:2017-09-19
在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,由于鑄造成形工藝的特殊優(yōu)勢(shì),有些復(fù)雜結(jié)構(gòu)件目前尚無(wú)其他制造工藝可替代。鑄造工藝仍是最經(jīng)濟(jì)且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化,在國(guó)際間的合作日益密切、競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈之時(shí),中國(guó)汽車鑄造業(yè)應(yīng)更充分地發(fā)揮鑄造資源優(yōu)勢(shì),發(fā)展自己的鑄造工業(yè)。
在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,由于鑄造成形工藝的特殊優(yōu)勢(shì),有些復(fù)雜結(jié)構(gòu)件目前尚無(wú)其他制造工藝可替代。鑄造工藝仍是最經(jīng)濟(jì)且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化,在國(guó)際間的合作日益密切、競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈之時(shí),中國(guó)汽車鑄造業(yè)應(yīng)更充分地發(fā)揮鑄造資源優(yōu)勢(shì),發(fā)展自己的鑄造工業(yè)。
1. 中國(guó)鑄造業(yè)現(xiàn)狀
中國(guó)是當(dāng)今世界上最大的鑄件生產(chǎn)國(guó)家,據(jù)資料介紹,我國(guó)鑄造產(chǎn)品的產(chǎn)值在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中約占1%左右。最近幾年,鑄件進(jìn)出口貿(mào)易增長(zhǎng)較快,鑄件的產(chǎn)量已達(dá)到9%左右。我國(guó)鑄造廠點(diǎn)多達(dá)2萬(wàn)多個(gè),鑄造行業(yè)從業(yè)人員達(dá)120萬(wàn)之多。“長(zhǎng)三角”地區(qū)的鑄件產(chǎn)量占全國(guó)的1/3,該地區(qū)主要以民營(yíng)企業(yè)為主,汽車和汽車零部件行業(yè)的發(fā)展有力地拉動(dòng)了鑄造行業(yè)的發(fā)展。萬(wàn)豐奧特是亞洲最大的鋁合金車輪企業(yè),年產(chǎn)值超過10億元,出口額達(dá)6 000美元。昆山富士和機(jī)械有限公司生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)的鑄件,年產(chǎn)量達(dá)4萬(wàn)t,銷售收入5.5億元。華東泰克西是一個(gè)先進(jìn)的現(xiàn)代化氣缸體鑄件生產(chǎn)企業(yè),具有年產(chǎn)1 00萬(wàn)件
轎車氣缸體鑄件能力。山西是鑄造資源大省,有豐富的生鐵、煤炭、鋁鎂、電力、勞力資源、使山西的鑄造產(chǎn)業(yè)有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),具有500個(gè)鑄造企業(yè),80%為民營(yíng)企業(yè)。山西國(guó)際、河津山聯(lián)、山西華翔年產(chǎn)量分別達(dá)4萬(wàn)t、2萬(wàn)t、12萬(wàn)t。“東三省”有一汽集團(tuán)、哈飛集團(tuán)等骨干汽車企業(yè)帶動(dòng)了汽車鑄件產(chǎn)量的增長(zhǎng)。一汽集團(tuán)鑄造公司,已經(jīng)形成40萬(wàn)t鑄件的生產(chǎn)能力。遼寧北方曲軸有限公司,到“十一五”末將形成年產(chǎn)15萬(wàn)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)、100萬(wàn)件曲軸、產(chǎn)值20億的曲軸生產(chǎn)基地。“珠江三角洲”壓鑄行業(yè)發(fā)達(dá),有700多個(gè)壓鑄企業(yè),年產(chǎn)量達(dá)20萬(wàn)t。東風(fēng)日產(chǎn)、廣州本田、廣州豐田和零部件企業(yè)有力帶動(dòng)了壓鑄業(yè)的發(fā)展,轎車氣缸體、氣缸蓋的壓鑄件產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)。
2. 國(guó)外鑄造業(yè)現(xiàn)狀
近幾年來(lái),全球鑄造業(yè)持續(xù)增長(zhǎng),2004年鑄件產(chǎn)量比上一年度增長(zhǎng)8.4%,中國(guó)生產(chǎn)鑄件2242萬(wàn)t,全球排名第一,比上一年增長(zhǎng)23.6%。全球十大鑄件生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)量與增長(zhǎng)率見表1。從表1可見,2004年中國(guó)的鑄件產(chǎn)量約占全球鑄件產(chǎn)量的1/4。巴西鑄件產(chǎn)量增長(zhǎng)最快,達(dá)到25.8%。增長(zhǎng)率超過2位數(shù)的國(guó)家有巴西、中國(guó)、墨西哥、印度,都是發(fā)展中國(guó)家。而發(fā)達(dá)國(guó)家的鑄件增長(zhǎng)率普遍較低。美國(guó)鑄件產(chǎn)量自2000年以來(lái),已經(jīng)退居到第2位。2004年美國(guó)鑄件總產(chǎn)量為1231萬(wàn)t,其中灰鐵件占35%、球鐵件占33%、鑄鋼件占8.4%、鋁合金件占16%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長(zhǎng)。2003年進(jìn)口鑄件占總需求的1 5%,進(jìn)口鑄件的價(jià)格比美國(guó)國(guó)內(nèi)低20%~50%。近年來(lái)因鑄造環(huán)保要求高、能源消耗大、勞動(dòng)力昂貴等原因,美國(guó)大型汽車公司生產(chǎn)普通汽車鑄件的鑄造廠紛紛關(guān)閉,逐步將鑄件的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向中國(guó)、印度、墨西哥、巴西等發(fā)展中國(guó)家。日本的鑄造業(yè)不景氣,其從業(yè)人員在減少。2004年日本鑄件總產(chǎn)量為639萬(wàn)t,其中灰鐵件占42%、球鐵件占30%、鑄鋼件占4%、鋁合金件占21%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長(zhǎng)。日本鑄造界在技術(shù)創(chuàng)新方面作了大量工作,開發(fā)了球型低膨脹鑄造砂、高減振鑄鐵材料、中硅耐熱球鐵等材料。其真空壓鑄的鑄件能焊接和熱處理,半固態(tài)鑄造生產(chǎn)用于汽車鋁輪轂,提高了強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。鎂合金壓鑄進(jìn)一步發(fā)展,并取代重力鑄造,其性能提高,成本降低。
3. 汽車鑄造技術(shù)的發(fā)展方向
汽車技術(shù)正向輕量化、數(shù)值化、環(huán)保化方面發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道,汽車自重每減少10%,油耗可減少5.5%,燃料經(jīng)濟(jì)性可提高3%-5%,同時(shí)降低排放10%左右。鑄件輕量化主要有兩個(gè)途徑。一是采用鋁、鎂等非鐵合金鑄件,美國(guó)2003年統(tǒng)計(jì)有2/3的鋁鑄件用于汽車上,每車達(dá)到107 kg。二是減小鑄件壁厚、設(shè)計(jì)多零件組合鑄件,生產(chǎn)薄壁高強(qiáng)度復(fù)合鑄件,并減少加工余量,生產(chǎn)近終形鑄件。隨著汽車技術(shù)的快速發(fā)展,為縮短鑄件生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和降低新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn),要求采用快速制模技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真模擬、三維建模、數(shù)控技術(shù)。而清潔生產(chǎn)、廢物再生是鑄造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),降低能耗是其持續(xù)發(fā)展的主題。我國(guó)汽車鑄造業(yè)必須走高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保和綠色鑄造之路,因?yàn)閲?guó)家和社會(huì)要求嚴(yán)厲管控汽車鑄造業(yè)的能源消耗大戶和污染大戶,以利改善鑄造業(yè)熱、臟、累的勞動(dòng)密集型行業(yè)員工的勞動(dòng)環(huán)境。
4. 汽車鑄造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)內(nèi)外汽車鑄造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)很多,現(xiàn)僅簡(jiǎn)介一些在汽車行業(yè)大量流水線生產(chǎn)中的鑄件技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)。
4.1 砂型鑄造成形技術(shù)
潮模造型經(jīng)過手工緊實(shí)一震擊+壓實(shí)緊實(shí)→高壓+微震緊實(shí)→氣沖緊實(shí)→靜壓緊實(shí)幾個(gè)發(fā)展階段。靜壓造型技術(shù)的實(shí)質(zhì)是“氣中預(yù)緊實(shí)+壓實(shí)”,其有以下優(yōu)點(diǎn):鑄型輪廓清晰,表面硬度高且均勻,拔模斜度小,型板利用率高,工藝裝備磨損小,鑄型表面粗糙度低,鑄型型廢率低。因此,是目前最新、最先進(jìn)的造型工藝,并已成為當(dāng)今的主流緊實(shí)工藝。目前,高壓造型和單一氣沖造型已逐漸被靜壓造型所替代,原先高壓造型線和氣沖造型線的主機(jī)已逐漸更新為靜壓造型主機(jī),新建鑄造廠均首選采用靜壓造型技術(shù)。當(dāng)前,國(guó)外比較有名的制造靜壓造型設(shè)備的廠家有德國(guó)的KW公司、HWS公司和意大利薩威力公司。國(guó)內(nèi)汽車鑄造廠家大都選用 HWS公司或KW公司制造的設(shè)備,如一汽鑄造公司、東風(fēng)汽車鑄造廠、上海圣德曼鑄造公司、華東泰克西、山西三聯(lián)、廣西玉柴、無(wú)錫柴油機(jī)廠等。
4.2 近凈形技術(shù)
(1)消失模鑄造成形工藝
消失模鑄造也稱氣化模鑄造、實(shí)型鑄造、無(wú)型腔鑄造。該工藝尺寸精度高達(dá)0.2 mm以內(nèi),表面粗糙度可達(dá)Ra5μm~Ra6μm,被鑄造界譽(yù)之為“21世紀(jì)的鑄造新技術(shù)”、“鑄造的綠色工程”。該工藝方法是采用無(wú)粘結(jié)劑干砂加抽真空技術(shù)。據(jù)2003年統(tǒng)計(jì),我國(guó)有150家企業(yè)用該工藝生產(chǎn)箱體類、管件閥體類、耐熱耐磨合金鋼類等三大類鑄件,總產(chǎn)量超過10萬(wàn)t。國(guó)內(nèi)汽車鑄造廠,有的采用國(guó)產(chǎn)鑄造生產(chǎn)線:有的采用簡(jiǎn)易生產(chǎn)線或單機(jī)生產(chǎn);有的采用國(guó)外引進(jìn)鑄造生產(chǎn)線生產(chǎn)。一汽集團(tuán)公司1993年從美國(guó)福康公司引進(jìn)造型用振動(dòng)臺(tái),生產(chǎn) EPS模的預(yù)發(fā)泡機(jī)和成型機(jī)等設(shè)備,生產(chǎn)汽車進(jìn)氣管。長(zhǎng)沙發(fā)動(dòng)機(jī)總廠從意大利引進(jìn)自動(dòng)化鑄造線生產(chǎn)鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。合肥叉車集團(tuán)用4段泡沫模片粘結(jié)成整體的工藝生產(chǎn)復(fù)雜箱體鑄件,尺寸精度可達(dá)到 CT7-CT8級(jí),產(chǎn)品出口美國(guó)。成都成工集團(tuán),用8塊泡沫模片粘結(jié)成整體的工藝生產(chǎn)裝載機(jī)變速器,鑄件質(zhì)量達(dá)320 kg,與砂型鑄造比較,毛坯減重15%,成品率達(dá)95%以上。消失模工藝近幾年在美國(guó)有較大的發(fā)展,通用汽車公司投資建造了6條消失模鑄造生產(chǎn)線,大批量生產(chǎn)鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。今后,該工藝將大量采用快速制模技術(shù)和模擬仿真技術(shù),以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,實(shí)現(xiàn)鑄件的快捷生產(chǎn)。未來(lái)的發(fā)展方向必定是質(zhì)量好、復(fù)雜、精密、壽命長(zhǎng)的高檔模具。提高該技術(shù)的模具材料、成形工藝、涂料技術(shù)、工裝設(shè)備的技術(shù)水平,使EPS鑄件獲得更廣闊的發(fā)展前景。
(2)熔模精密鑄造成形工藝
我國(guó)汽車熔模精密鑄造技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展,采用近凈形技術(shù)可以生產(chǎn)出無(wú)余量的鑄造產(chǎn)品。熔模精密鑄造工藝有水玻璃制殼工藝、復(fù)合制殼工藝、硅溶膠制殼工藝。汽車產(chǎn)品材料有碳素鋼、合金鋼、有色合金與球墨鑄鐵。國(guó)外有高合金鋼、超合金材料。熔煉設(shè)備國(guó)內(nèi)采用普通、快速中頻爐;國(guó)外采用真空爐、翻轉(zhuǎn)爐、高頻爐技術(shù)。采用硅溶膠制殼工藝的零件表面粗糙度可達(dá)Ra1.6μm、尺寸精度可達(dá)CT4級(jí),最小壁厚可達(dá)0.5~1.5mm。歐、美、日等國(guó)家開始關(guān)注精鑄件在汽車業(yè)的應(yīng)用與拓展。我國(guó)汽車用精鑄件的市場(chǎng)需求量也在不斷快速增長(zhǎng)和發(fā)展,2003年精鑄件的產(chǎn)量為60萬(wàn)t,產(chǎn)值達(dá)到110億元。東風(fēng)汽車精密鑄造有限公司采用硅溶膠+水玻璃復(fù)合型制殼工藝,生產(chǎn)高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品,將原來(lái)鑄件、鍛件、機(jī)加工及多件組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造成一個(gè)整體精密鑄件,顯著降低了制造成本。
熔模精密鑄造成形工藝將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是鑄件產(chǎn)品越來(lái)越接近零部件產(chǎn)品,傳統(tǒng)的精鑄件只作為毛坯,已經(jīng)不適應(yīng)市場(chǎng)的快速應(yīng)變。零部件產(chǎn)品的復(fù)雜程度和質(zhì)量檔次越來(lái)越高,研發(fā)手段越來(lái)越強(qiáng),專業(yè)化協(xié)作開始顯現(xiàn),CAD、CAM、 CAE的應(yīng)用成為零部件產(chǎn)品開發(fā)的主要技術(shù)。東風(fēng)汽車公司、一汽集團(tuán)公司的精鑄企業(yè)作為中國(guó)精鑄行業(yè)的領(lǐng)軍者,一定能憑強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力和先進(jìn)的技術(shù)快速發(fā)展。
4.3 制芯技術(shù)
目前,國(guó)內(nèi)外汽車鑄造制芯有3種制芯工藝,在現(xiàn)代汽車鑄造中常并行采用的主要工藝有熱芯盒制芯、殼芯制芯、冷芯盒制芯等,傳統(tǒng)的合脂或油砂制芯已被淘汰。冷芯盒技術(shù)工藝有兩個(gè)特點(diǎn):一是硬化速度快,初始強(qiáng)度高,生產(chǎn)率高;二是砂芯尺寸精度高,可滿足生產(chǎn)薄壁高強(qiáng)度鑄件的砂芯。因此,制芯工藝技術(shù)有以冷芯盒技術(shù)為主的發(fā)展趨勢(shì)。一汽鑄造公司、東風(fēng)汽車鑄造廠、上海圣德曼鑄造公司、華東泰克西、山西國(guó)際鑄造公司等均采用冷芯盒制芯技術(shù)。當(dāng)代先進(jìn)的110L冷芯盒制芯機(jī)見圖1。
最先進(jìn)的制芯工藝是結(jié)合鎖芯(Key Core)和冷芯盒等技術(shù)的制芯中心,整個(gè)射芯、取芯、修整毛刺、多個(gè)芯子定位組合成一體、上涂料、烘干等工序,全部用一臺(tái)或多臺(tái)制芯機(jī)與機(jī)械手自動(dòng)化完成。國(guó)外比較有名的制芯中心生產(chǎn)廠有西班牙LORMENDl公司、德國(guó) Laempe公司和Hottinger公司、意大利的FA公司等。東風(fēng)汽車鑄造廠、一汽鑄造公司、上海圣德曼鑄造公司、華東泰克西、上海柴油機(jī)、洛拖二鐵、濰柴、江西五十鈴等均采用冷芯盒制芯中心技術(shù)。
4.4 鑄鐵熔煉技術(shù)
目前,國(guó)內(nèi)外鑄鐵熔煉技術(shù)有兩種主要方式:一是采用大型熱風(fēng)除塵沖天爐與工頻保溫爐雙聯(lián)熔煉工藝;二是采用中頻感應(yīng)電爐熔煉工藝技術(shù)。美國(guó)因達(dá)公司和彼樂公司生產(chǎn)的中頻爐技術(shù)開始越來(lái)越受到重視,該技術(shù)日益成熟,其清潔、環(huán)保、節(jié)能、高效、安全的優(yōu)勢(shì)突出,是今后發(fā)展的方向。
因此,鑄鐵則由過去用工頻爐熔煉逐步過渡到用高效省電的中頻電爐熔化。一、汽鑄造公司、東風(fēng)汽車公司采用因達(dá)公司和彼樂公司生產(chǎn)的中頻爐和保溫爐技術(shù),已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用球化劑、孕育劑、蠕化劑和其他各種添加劑產(chǎn)品,形成商品化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化。鑄鐵孕育多用帶光電控制的隨流孕育機(jī)。新開發(fā)出的喂絲球化方法及其與現(xiàn)代化檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的SINTER CASTZ藝是鑄鐵球化及蠕化處理的一種很有優(yōu)勢(shì)的工藝,應(yīng)用者日益增多。國(guó)外金屬爐料經(jīng)過破碎、凈化、稱量,大大提高熔化效率和鐵水質(zhì)量。國(guó)內(nèi)的天津豐田、天津勤美達(dá)、蘇州勤美達(dá)等鑄造廠已對(duì)爐料采用破碎處理工藝。
4.5 鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形技術(shù)
鋁合金是汽車上應(yīng)用最快和最廣的輕金屬,因?yàn)殇X合金本身的性能已經(jīng)達(dá)到質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕的要求。最初,鋁合金僅用于一些不受沖擊的部件。后來(lái),通過強(qiáng)化合金元素,鋁合金的強(qiáng)度大大提高,由于質(zhì)輕、散熱性好等特性,可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、氣缸體、氣缸蓋在惡劣環(huán)境下工作的要求。鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形核心技術(shù)可以提高凈化、精煉、細(xì)化、變質(zhì)等材質(zhì)質(zhì)量控制,使得鋁鑄件質(zhì)量達(dá)到一致性和穩(wěn)定性。隨著我國(guó)汽車業(yè)的發(fā)展,特別是家用轎車的快速增加和汽車零部件出口量的增大,汽車鋁鑄件將有很大的增長(zhǎng)。我國(guó)2003年鑄件總產(chǎn)量為1 987萬(wàn)t,其中鋁鎂合金為117萬(wàn)t,占總產(chǎn)量的5.8%。豐田汽車希望在近兩年將鋁制氣缸體由現(xiàn)在的35%提高到50%。日產(chǎn)汽車計(jì)劃在2010年以前,70%的汽油機(jī)轎車的氣缸體采用鋁制材料,近100%的氣缸蓋及變速器殼體采用鋁制材料。本田汽車公司早在1994年,將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體全部換成鋁制氣缸體。鋁合金氣缸體、氣缸蓋等有色金屬則多采用壓鑄(包括真空壓鑄)、低壓壓鑄、高壓壓鑄、金屬型重力鑄造以及很有發(fā)展前途的半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)。東風(fēng)本田發(fā)動(dòng)機(jī)公司、東風(fēng)日產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)分公司鋁壓鑄車間采用2500t壓鑄機(jī)生產(chǎn)鋁氣缸體,并實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。鋁氣缸蓋成形工藝主要有兩種,一是以歐美為代表的重力鑄造成形工藝,上海皮爾博格、南京泰克西等公司選用意大利法塔公司重力鑄造機(jī)生產(chǎn)鋁氣缸蓋;二是以日韓為代表的低壓鑄造成形工藝,東風(fēng)日產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)分公司鋁壓鑄車間、廣東肇慶鑄造公司、天津豐田鑄造公司都選用日本新東等公司的低壓鑄造機(jī)生產(chǎn)鋁氣缸蓋。
4.6 鎂合金成形技術(shù)
鎂合金的比強(qiáng)度和比剛度高i優(yōu)于鋼和鋁合金,遠(yuǎn)大于工程塑料。鎂合金還具有耐高溫、抗腐蝕和抗蠕變性能。鎂是目前汽車工業(yè)中應(yīng)用的最輕的金屬,它比鋁輕1/3,比鋼鐵輕3/4,比非金屬的塑料還輕1/5。因此,鎂合金是汽車減輕質(zhì)量的理想材料,鎂合金壓鑄件可以代替一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件,如儀表板骨架幾十個(gè)鋼部件經(jīng)沖壓、焊接而成,一質(zhì)量約10 kg,若改為鎂合金壓鑄件,一次壓鑄成形,質(zhì)量?jī)H為4 kg,生產(chǎn)成本大大降低。隨著、鎂合金新材料的不斷開發(fā)和加工技術(shù)的完善,鎂合金在汽車市場(chǎng)中將不斷拓寬和持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。鎂合金生產(chǎn)以壓鑄為主的成形技術(shù),一直是汽車工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn),鎂合金壓鑄件需求量占到汽車工業(yè)對(duì)鎂合金需求量的80%,汽車用鎂合金壓鑄材料,除滿足耐高溫和抗蠕變性能外,還必須充分考慮設(shè)計(jì)、加工、表面處理及相關(guān)壓鑄成形工藝。由于壓鑄鎂合金有可鑄造性的突出優(yōu)勢(shì).鑄造壁厚可以達(dá)到1~1.5 mm,拔模斜度1°-2°盡管鎂合金鑄造的重點(diǎn)仍放在壓力壓鑄方面,但仍面臨壓鑄鎂合金的性能與成本問題。因此,一種新型工藝——鎂合金的半固態(tài)加工技術(shù)出現(xiàn)。該技術(shù)工藝已經(jīng)主要用于生產(chǎn)一體化的鎂、鋁合金鑄件。國(guó)外鎂合金在汽車上應(yīng)用前景廣闊,歐、美國(guó)家鎂合金壓鑄件產(chǎn)量以每年25%的速度增長(zhǎng)。 Audi A6轎車變速器殼體為鎂合金壓鑄件,質(zhì)量?jī)H為14.2 kg,奧迪公司最早將鎂鑄件用于儀表板骨架。福特汽車公司用鎂合金生產(chǎn)座椅骨架,取代鋼制骨架,使座椅質(zhì)量從4 kg減為1 kg。福特公司正在研究用鎂合金生產(chǎn)氣缸體。日本三菱公司與澳大利亞科技部合作開發(fā)一種質(zhì)量?jī)H為7.5 kg的超輕質(zhì)量的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)。寶馬公司直列六缸鎂合金氣缸體已經(jīng)批量投產(chǎn)。美國(guó)通用生產(chǎn)鎂壓鑄件進(jìn)氣岐管。雷諾公司已生產(chǎn)出鎂合金車輪鑄件。東風(fēng)汽車鑄造廠已經(jīng)批量生產(chǎn)鎂合金壓鑄件,目前東風(fēng)汽車公司和一汽鑄造公司正在開發(fā)承擔(dān)國(guó)家科技部的重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目、,如變速器殼、齒輪室罩蓋、氣門室罩蓋、轉(zhuǎn)向盤骨架等鎂合金壓鑄件。上海乾通汽車附件有限公司率先生產(chǎn)出轎車鎂合金變速器外殼壓鑄件。近幾年,國(guó)內(nèi)還相繼建立了一些大型的外資鎂壓鑄企業(yè),如上海鎂鎂、蘇州GF等公司。
4.7 半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)
半固態(tài)技術(shù)發(fā)源于美國(guó),在美國(guó)這一技術(shù)已經(jīng)基本成熟并處于全球領(lǐng)先地位。此技術(shù)被稱之為21世紀(jì)最有前途的材料成形技術(shù)。Alumax公司率先將該技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,生產(chǎn)的鋁合金汽車制動(dòng)總泵體毛坯尺寸接近零件尺寸,加工量占鑄件質(zhì)量的13%,同樣的金屬型鑄件的加工余量則占鑄件質(zhì)量的40%。20世紀(jì)80年代以來(lái),歐洲等國(guó)在半固態(tài)應(yīng)用方面作了大量研究和應(yīng)用工作。意大利是半固態(tài)加工技術(shù)應(yīng)用最早的國(guó)家之一,Stampal-saa公司用該技術(shù)為 Ford汽車公司生產(chǎn)齒輪箱蓋和搖臂零件。目前,日本的Speed Star Wheel公司已經(jīng)利用該技術(shù)生產(chǎn)重約5 kg的鋁合金輪轂鑄件。我國(guó)半固態(tài)金屬加工技術(shù)起步較晚,始于20世紀(jì)70年代后期。與國(guó)外相比,我國(guó)在半固態(tài)金屬成形技術(shù)領(lǐng)域的研究還很落后。就目前我國(guó)的研究現(xiàn)狀來(lái)看,該技術(shù)發(fā)展動(dòng)向是金屬觸變成形技術(shù)已經(jīng)基本成熟,而流變成形技術(shù)的發(fā)展緩慢。因此,今后將有更多的研究人員轉(zhuǎn)向流變成形理論和應(yīng)用方面的研究。目前,半固態(tài)金屬成形技術(shù)主要應(yīng)用于鋁、鎂、鉛等低熔點(diǎn)金屬的成形,對(duì)高熔點(diǎn)黑色金屬的應(yīng)用較少,這是今后研究的方向。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開發(fā)出了半固態(tài)成形過程數(shù)值模擬軟件,但是還有不足,需要加強(qiáng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)。
4.8 鑄鐵材質(zhì)
(1)薄壁高強(qiáng)度灰鑄鐵件技術(shù)
我國(guó)2003年鑄件總產(chǎn)量為1987萬(wàn)t,其中灰鑄鐵件為1049萬(wàn)t,占總產(chǎn)量的53%。灰鑄鐵件在汽車上的大量應(yīng)用是由于該材料具有較低的成本和良好的鑄造性能優(yōu)勢(shì)。隨著汽車技術(shù)輕量化要求,灰鑄鐵的增長(zhǎng)和發(fā)展將受到一定的影響,因此其發(fā)展趨勢(shì)是加強(qiáng)薄壁高強(qiáng)度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。薄壁高強(qiáng)度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術(shù)的難點(diǎn)是使最薄壁厚僅為3-5 mm的本體斷面硬度差<40HBS,組織細(xì)密均勻。轎車氣缸體和大功率柴油機(jī)氣缸體、氣缸蓋鑄件的硬度、珠光體量、碳化物含量、石墨形態(tài)等金相組織的技術(shù)要求高。如大功率柴油機(jī)氣缸體、氣缸蓋要求本體硬度分別為1 70~228 HBS、179~235HBS,強(qiáng)度和尺寸要求高,表面粗糙度Ra<50 pm。灰鑄鐵的材質(zhì)牌號(hào)在不斷提高,HT300已用于氣缸體、氣缸蓋的生產(chǎn),有的產(chǎn)品可能要達(dá)到HT350。國(guó)內(nèi)汽車鑄造廠在材料工藝、熔煉工藝、造型工藝、制芯工藝、模具制造工藝、檢測(cè)技術(shù)等方面作了大量工作,并將這些技術(shù)應(yīng)用在轎車氣缸體和大功率柴油機(jī)氣缸體、氣缸蓋等鑄件上。
(2)蠕墨鑄鐵技術(shù)
蠕墨鑄鐵具有球墨鑄鐵的強(qiáng)度,與灰鑄鐵相比又有類似的防振、導(dǎo)熱能力及鑄造性能.有好的塑性和耐熱疲勞性能,可以解決大功率氣缸蓋的熱疲勞裂紋問題。鐵素體機(jī)體蠕鐵的工作溫度可達(dá)到700℃;高硅鉬蠕鐵的工作溫度可達(dá)870℃。蠕墨鑄鐵不會(huì)取代球墨鑄鐵,也不會(huì)取代灰鑄鐵。蠕墨鑄鐵廣泛應(yīng)用的巨大潛在市場(chǎng)是汽車業(yè),其主要產(chǎn)品則是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體和大功率柴油機(jī)氣缸蓋。隨著汽車輕量化和比功率(功率/排量)的提高,氣缸體和氣缸蓋的工作溫度越來(lái)越高,許多部位的工作溫度超過200℃,在此溫度下,鋁合金的強(qiáng)度大幅度下降,而蠕鐵則具有很大的優(yōu)勢(shì)。它將成為唯一能滿足技術(shù)、環(huán)保和性能要求的先進(jìn)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)材料。因?yàn)槿淠T鐵具有強(qiáng)度高、壁薄的特點(diǎn),可以減輕質(zhì)量。歐寶公司的研究表明,同樣功率的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體如果采用蠕鐵,壁厚可以由原來(lái)的7 mm減為3 mm,鑄件質(zhì)量可減輕25%。
蠕墨鑄鐵的蠕化處理范圍很窄,核心技術(shù)是采用合適的生產(chǎn)技術(shù)與相應(yīng)的蠕化劑。國(guó)外寶馬汽車公司、戴姆勒一克萊斯勒汽車公司、達(dá)夫公司的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體用蠕墨鑄鐵生產(chǎn)。福特(Ford)公司與辛特(Sinter)合作,于1999年在巴西每年生產(chǎn)10萬(wàn)件氣缸體。德國(guó)Halberg鑄造廠,從1 991年開始為奧迪生產(chǎn)V8蠕鐵氣缸體,壁厚3.5 mm,147 kW的氣缸體質(zhì)量?jī)H74 kg。東風(fēng)汽車公司鑄造廠,于1 984年5月正式在流水線上批量生產(chǎn)蠕墨鑄鐵排氣管,成為我國(guó)第一家在流水線上批量生產(chǎn)蠕墨鑄鐵件的工廠。在20世紀(jì)90年代初,又先后成功開發(fā)了蠕鐵變速器殼體和上海大眾桑塔納轎車排氣管。一汽鑄造公司無(wú)錫柴油機(jī)分公司于20世紀(jì)80年{BANNED}始大批量生產(chǎn)蠕鐵氣缸蓋。上海圣德曼鑄造有限公司為上海大眾生產(chǎn)中硅鉬蠕鐵排氣管。