溫芯盒樹脂
❶ 造型材料的內容簡介
1.1 造型材料在鑄造生產中的作用
1.2 造型材料的分類
1.3 我國造型材料的發展概況 2.1 概述
2.2 鑄造用硅砂
2.2.1 硅砂的化學成分和分類
2.2.2 原砂的特性
2.3 非硅質砂
2.4 原砂的加工處理
2.4.1 水洗法
2.4.2 擦洗法
2.4.3 浮選法
2.5 原砂的選用原則
本章小結
綜合習題 3.1 粘結劑的分類
3.2 無機粘結劑
3.2.1 粘土粘結劑
3.2.2 水玻璃粘結劑
3.2.3 水泥粘結劑
3.3 有機粘結劑
3.3.1 植物油粘結劑
3.3.2 合脂粘結劑
3.3.3 其他有機粘結劑
3.4 有機粘結劑的選用原則
3.4.1 型芯的分級
3.4.2 有機粘結劑的選用
本章小結
綜合習題 4.1 粘土砂的分類
4.2 粘土砂的性能及影響因素
4.3 粘土砂的配製
4.4 粘土砂循環使用中應注意的問題
4.5 粘土砂的現場控制
4.6 液態金屬與鑄型的相互作用
4.6.1 液態金屬對鑄型的機械作用
4.6.2 液態金屬對鑄型的熱作用
4.6.3 液態金屬與鑄型的相互物理化學作用
4.7 粘土砂中常見的鑄造缺陷及預防措施
本章小結
綜合習題 5.1 水玻璃砂硬化工藝發展簡史
5.2 水玻璃砂的硬化方式
5.3 CO2硬化水玻璃砂
5.3.1 CO2硬化水玻璃砂的配比及混砂工藝
5.3.2 水玻璃砂吹CO2硬化的方法
5.3.3 CO2硬化水玻璃砂的性能及影響因素
5.3.4 CO2硬化水玻璃砂的高溫性能
5.3.5 CO2硬化水玻璃砂存在的問題及解決方法
5.4 烘乾硬化水玻璃砂
5.5 水玻璃自硬砂
5.5.1 硅鐵粉水玻璃自硬砂
5.5.2 硅酸二鈣水玻璃自硬砂
5.5.3 水玻璃流態自硬砂
5.5.4 有機酯水玻璃自硬砂
5.6 水玻璃砂的再生
5.6.1 水玻璃砂砂塊的破碎
5.6.2 水玻璃砂的再生方法
5.6.3 水玻璃砂再生效果的
評價
本章小結
綜合習題 6.1 水泥自硬砂的配比
6.2 水泥自硬砂的高溫性能
6.3 常用水泥自硬砂
6.3.1 硅酸鹽水泥自硬砂
6.3.2 礬土水泥自硬砂
6.3.3 雙快水泥自硬砂
本章小結
綜合習題 7.1 概述
7.2 常用樹脂
7.2.1 酚醛樹脂
7.2.2 呋喃樹脂
7.2.3 尿烷樹脂
7.3 加熱硬化樹脂砂
7.3.1 殼芯工藝
7.3.2 熱芯盒工藝
7.3.3 溫芯盒工藝
7.4 吹氣硬化樹脂砂
7.4.1 三乙胺法
7.4.2 二氧化硫法
7.4.3 物理氣硬法
7.4.4 其他方法
7.5 自硬樹脂砂
7.5.1 呋喃樹脂自硬砂
7.5.2 酸硬化甲階酚醛樹脂自硬砂
7.5.3 酯硬化甲階酚醛樹脂自硬砂
7.5.4 尿烷樹脂自硬砂
7.5.5 影響樹脂自硬砂的工藝因素
7.6 樹脂砂中常見的鑄造缺陷
本章小結
綜合習題 8.1 概述
8.2 對鑄造塗料的要求
8.3 鑄造塗料的作用
8.4 鑄造塗料所用的原材料
8.5 鑄造塗料的流變性能及檢測
8.5.1 塗料的發展
8.5.2 與塗料流變性能有關的概念
8.5.3 塗料的流變性能及檢測
8.6 鑄造塗料的使用
8.6.1 施塗方法
8.6.2 塗料的用量
本章小結
綜合習題
參考文獻
……
❷ 什麼是鑄造業
生產鑄造件的企業,生產鑄造的行業叫鑄造業
鑄造業現狀
在科學技術迅猛發展的今天,由於鑄造成形工藝的特殊優勢,有些復雜結構件目前尚無其他製造工藝可替代。鑄造工藝仍是最經濟且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經濟一體化,在國際間的合作日益密切、競爭日趨激烈之時,中國汽車鑄造業應更充分地發揮鑄造資源優勢,發展自己的鑄造工業。
在科學技術迅猛發展的今天,由於鑄造成形工藝的特殊優勢,有些復雜結構件目前尚無其他製造工藝可替代。鑄造工藝仍是最經濟且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經濟一體化,在國際間的合作日益密切、競爭日趨激烈之時,中國汽車鑄造業應更充分地發揮鑄造資源優勢,發展自己的鑄造工業。
1. 中國鑄造業現狀
中國是當今世界上最大的鑄件生產國家,據資料介紹,我國鑄造產品的產值在國民經濟中約佔1%左右。最近幾年,鑄件進出口貿易增長較快,鑄件的產量已達到9%左右。我國鑄造廠點多達2萬多個,鑄造行業從業人員達120萬之多。「長三角」地區的鑄件產量佔全國的1/3,該地區主要以民營企業為主,汽車和汽車零部件行業的發展有力地拉動了鑄造行業的發展。萬豐奧特是亞洲最大的鋁合金車輪企業,年產值超過10億元,出口額達6 000美元。崑山富士和機械有限公司生產汽車發動機和制動系統的鑄件,年產量達4萬t,銷售收入5.5億元。華東泰克西是一個先進的現代化氣缸體鑄件生產企業,具有年產1 00萬件
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、使山西的鑄造產業有得天獨厚的優勢,具有500個鑄造企業,80%為民營企業。山西國際、河津山聯、山西華翔年產量分別達4萬t、2萬t、12萬t。「東三省」有一汽集團、哈飛集團等骨幹汽車企業帶動了汽車鑄件產量的增長。一汽集團鑄造公司,已經形成40萬t鑄件的生產能力。遼寧北方曲軸有限公司,到「十一五」末將形成年產15萬台發動機、100萬件曲軸、產值20億的曲軸生產基地。「珠江三角洲」壓鑄行業發達,有700多個壓鑄企業,年產量達20萬t。東風日產、廣州本田、廣州豐田和零部件企業有力帶動了壓鑄業的發展,轎車氣缸體、氣缸蓋的壓鑄件產量逐年增長。
2. 國外鑄造業現狀
近幾年來,全球鑄造業持續增長,2004年鑄件產量比上一年度增長8.4%,中國生產鑄件2242萬t,全球排名第一,比上一年增長23.6%。全球十大鑄件生產國的產量與增長率見表1。從表1可見,2004年中國的鑄件產量約佔全球鑄件產量的1/4。巴西鑄件產量增長最快,達到25.8%。增長率超過2位數的國家有巴西、中國、墨西哥、印度,都是發展中國家。而發達國家的鑄件增長率普遍較低。美國鑄件產量自2000年以來,已經退居到第2位。2004年美國鑄件總產量為1231萬t,其中灰鐵件佔35%、球鐵件佔33%、鑄鋼件佔8.4%、鋁合金件佔16%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長。2003年進口鑄件占總需求的1 5%,進口鑄件的價格比美國國內低20%~50%。近年來因鑄造環保要求高、能源消耗大、勞動力昂貴等原因,美國大型汽車公司生產普通汽車鑄件的鑄造廠紛紛關閉,逐步將鑄件的生產轉向中國、印度、墨西哥、巴西等發展中國家。日本的鑄造業不景氣,其從業人員在減少。2004年日本鑄件總產量為639萬t,其中灰鐵件佔42%、球鐵件佔30%、鑄鋼件佔4%、鋁合金件佔21%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長。日本鑄造界在技術創新方面作了大量工作,開發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,半固態鑄造生產用於汽車鋁輪轂,提高了強度和伸長率。鎂合金壓鑄進一步發展,並取代重力鑄造,其性能提高,成本降低。
3. 汽車鑄造技術的發展方向
汽車技術正向輕量化、數值化、環保化方面發展。據有關資料報道,汽車自重每減少10%,油耗可減少5.5%,燃料經濟性可提高3%-5%,同時降低排放10%左右。鑄件輕量化主要有兩個途徑。一是採用鋁、鎂等非鐵合金鑄件,美國2003年統計有2/3的鋁鑄件用於汽車上,每車達到107 kg。二是減小鑄件壁厚、設計多零件組合鑄件,生產薄壁高強度復合鑄件,並減少加工餘量,生產近終形鑄件。隨著汽車技術的快速發展,為縮短鑄件生產准備周期和降低新產品開發的風險,要求採用快速制模技術、計算機模擬模擬、三維建模、數控技術。而清潔生產、廢物再生是鑄造業的發展趨勢,降低能耗是其持續發展的主題。我國汽車鑄造業必須走高效、節能、節材、環保和綠色鑄造之路,因為國家和社會要求嚴厲管控汽車鑄造業的能源消耗大戶和污染大戶,以利改善鑄造業熱、臟、累的勞動密集型行業員工的勞動環境。
4. 汽車鑄造技術發展趨勢
國內外汽車鑄造技術發展趨勢很多,現僅簡介一些在汽車行業大量流水線生產中的鑄件技術及發展趨勢。
4.1 砂型鑄造成形技術
潮模造型經過手工緊實一震擊+壓實緊實→高壓+微震緊實→氣沖緊實→靜壓緊實幾個發展階段。靜壓造型技術的實質是「氣中預緊實+壓實」,其有以下優點: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、最先進的造型工藝,並已成為當今的主流緊實工藝。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已逐漸更新為靜壓造型主機,新建鑄造廠均首選採用靜壓造型技術。當前,國外比較有名的製造靜壓造型設備的廠家有德國的KW公司、HWS公司和義大利薩威力公司。國內汽車鑄造廠家大都選用 HWS公司或KW公司製造的設備,如一汽鑄造公司、東風汽車鑄造廠、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、山西三聯、廣西玉柴、無錫柴油機廠等。
4.2 近凈形技術
(1)消失模鑄造成形工藝
消失模鑄造也稱氣化模鑄造、實型鑄造、無型腔鑄造。該工藝尺寸精度高達0.2 mm以內,表面粗糙度可達Ra5μm~Ra6μm,被鑄造界譽之為「21世紀的鑄造新技術」、「鑄造的綠色工程」。該工藝方法是採用無粘結劑干砂加抽真空技術。據2003年統計,我國有150家企業用該工藝生產箱體類、管件閥體類、耐熱耐磨合金鋼類等三大類鑄件,總產量超過10萬t。國內汽車鑄造廠,有的採用國產鑄造生產線:有的採用簡易生產線或單機生產;有的採用國外引進鑄造生產線生產。一汽集團公司1993年從美國福康公司引進造型用振動台,生產 EPS模的預發泡機和成型機等設備,生產汽車進氣管。長沙發動機總廠從義大利引進自動化鑄造線生產鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。合肥叉車集團用4段泡沫模片粘結成整體的工藝生產復雜箱體鑄件,尺寸精度可達到 CT7-CT8級,產品出口美國。成都成工集團,用8塊泡沫模片粘結成整體的工藝生產裝載機變速器,鑄件質量達320 kg,與砂型鑄造比較,毛坯減重15%,成品率達95%以上。消失模工藝近幾年在美國有較大的發展,通用汽車公司投資建造了6條消失模鑄造生產線,大批量生產鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。今後,該工藝將大量採用快速制模技術和模擬模擬技術,以縮短生產准備周期,實現鑄件的快捷生產。未來的發展方向必定是質量好、復雜、精密、壽命長的高檔模具。提高該技術的模具材料、成形工藝、塗料技術、工裝設備的技術水平,使EPS鑄件獲得更廣闊的發展前景。
(2)熔模精密鑄造成形工藝
我國汽車熔模精密鑄造技術有了長足的發展,採用近凈形技術可以生產出無餘量的鑄造產品。熔模精密鑄造工藝有水玻璃制殼工藝、復合制殼工藝、硅溶膠制殼工藝。汽車產品材料有碳素鋼、合金鋼、有色合金與球墨鑄鐵。國外有高合金鋼、超合金材料。熔煉設備國內採用普通、快速中頻爐;國外採用真空爐、翻轉爐、高頻爐技術。採用硅溶膠制殼工藝的零件表面粗糙度可達Ra1.6μm、尺寸精度可達CT4級,最小壁厚可達0.5~1.5mm。歐、美、日等國家開始關注精鑄件在汽車業的應用與拓展。我國汽車用精鑄件的市場需求量也在不斷快速增長和發展,2003年精鑄件的產量為60萬t,產值達到110億元。東風汽車精密鑄造有限公司採用硅溶膠+水玻璃復合型制殼工藝,生產高技術含量、高附加值產品,將原來鑄件、鍛件、機加工及多件組裝結構設計製造成一個整體精密鑄件,顯著降低了製造成本。
熔模精密鑄造成形工藝將來的發展趨勢是鑄件產品越來越接近零部件產品,傳統的精鑄件只作為毛坯,已經不適應市場的快速應變。零部件產品的復雜程度和質量檔次越來越高,研發手段越來越強,專業化協作開始顯現,CAD、CAM、 CAE的應用成為零部件產品開發的主要技術。東風汽車公司、一汽集團公司的精鑄企業作為中國精鑄行業的領軍者,一定能憑強大的研發實力和先進的技術快速發展。
4.3 制芯技術
目前,國內外汽車鑄造制芯有3種制芯工藝,在現代汽車鑄造中常並行採用的主要工藝有熱芯盒制芯、殼芯制芯、冷芯盒制芯等,傳統的合脂或油砂制芯已被淘汰。冷芯盒技術工藝有兩個特點:一是硬化速度快,初始強度高,生產率高;二是砂芯尺寸精度高,可滿足生產薄壁高強度鑄件的砂芯。因此,制芯工藝技術有以冷芯盒技術為主的發展趨勢。一汽鑄造公司、東風汽車鑄造廠、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、山西國際鑄造公司等均採用冷芯盒制芯技術。當代先進的110L冷芯盒制芯機見圖1。
最先進的制芯工藝是結合鎖芯(Key Core)和冷芯盒等技術的制芯中心,整個射芯、取芯、修整毛刺、多個芯子定位組合成一體、上塗料、烘乾等工序,全部用一台或多台制芯機與機械手自動化完成。國外比較有名的制芯中心生產廠有西班牙LORMENDl公司、德國 Laempe公司和Hottinger公司、義大利的FA公司等。東風汽車鑄造廠、一汽鑄造公司、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、上海柴油機、洛拖二鐵、濰柴、江西五十鈴等均採用冷芯盒制芯中心技術。
4.4 鑄鐵熔煉技術
目前,國內外鑄鐵熔煉技術有兩種主要方式:一是採用大型熱風除塵沖天爐與工頻保溫爐雙聯熔煉工藝;二是採用中頻感應電爐熔煉工藝技術。美國因達公司和彼樂公司生產的中頻爐技術開始越來越受到重視,該技術日益成熟,其清潔、環保、節能、高效、安全的優勢突出,是今後發展的方向。
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、東風汽車公司採用因達公司和彼樂公司生產的中頻爐和保溫爐技術,已經開發應用球化劑、孕育劑、蠕化劑和其他各種添加劑產品,形成商品化、標准化、規格化、系列化。鑄鐵孕育多用帶光電控制的隨流孕育機。新開發出的喂絲球化方法及其與
現代化檢測技術相結合的SINTER CASTZ藝是鑄鐵球化及蠕化處理的一種很有優勢的工藝,應用者日益增多。國外金屬爐料經過破碎、凈化、稱量,大大提高熔化效率和鐵水質量。國內的天津豐田、天津勤美達、蘇州勤美達等鑄造廠已對爐料採用破碎處理工藝。
4.5 鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形技術
鋁合金是汽車上應用最快和最廣的輕金屬,因為鋁合金本身的性能已經達到質量輕、強度高、耐腐蝕的要求。最初,鋁合金僅用於一些不受沖擊的部件。後來,通過強化合金元素,鋁合金的強度大大提高,由於質輕、散熱性好等特性,可以滿足發動機活塞、氣缸體、氣缸蓋在惡劣環境下工作的要求。鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形核心技術可以提高凈化、精煉、細化、變質等材質質量控制,使得鋁鑄件質量達到一致性和穩定性。隨著我國汽車業的發展,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。我國2003年鑄件總產量為1 987萬t,其中鋁鎂合金為117萬t,占總產量的5.8%。豐田汽車希望在近兩年將鋁制氣缸體由現在的35%提高到50%。日產汽車計劃在2010年以前,70%的汽油機轎車的氣缸體採用鋁制材料,近100%的氣缸蓋及變速器殼體採用鋁制材料。本田汽車公司早在1994年,將汽油發動機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採用壓鑄(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展前途的半固態壓鑄成形技術。東風本田發動機公司、東風日產發動機分公司鋁壓鑄車間採用2500t壓鑄機生產鋁氣缸體,並實現了國產化。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義大利法塔公司重力鑄造機生產鋁氣缸蓋;二是以日韓為代表的低壓鑄造成形工藝,東風日產發動機分公司鋁壓鑄車間、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生產鋁氣缸蓋。
4.6 鎂合金成形技術
鎂合金的比強度和比剛度高i優於鋼和鋁合金,遠大於工程塑料。鎂合金還具有耐高溫、抗腐蝕和抗蠕變性能。鎂是目前汽車工業中應用的最輕的金屬,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量的理想材料,鎂合金壓鑄件可以代替一些復雜的結構件,如儀錶板骨架幾十個鋼部件經沖壓、焊接而成,一質量約10 kg,若改為鎂合金壓鑄件,一次壓鑄成形,質量僅為4 kg,生產成本大大降低。隨著、鎂合金新材料的不斷開發和加工技術的完善,鎂合金在汽車市場中將不斷拓寬和持續穩定增長。鎂合金生產以壓鑄為主的成形技術,一直是汽車工業關注的焦點,鎂合金壓鑄件需求量佔到汽車工業對鎂合金需求量的80%,汽車用鎂合金壓鑄材料,除滿足耐高溫和抗蠕變性能外,還必須充分考慮設計、加工、表面處理及相關壓鑄成形工藝。由於壓鑄鎂合金有可鑄造性的突出優勢.鑄造壁厚可以達到1~1.5 mm,拔模斜度1°-2°盡管鎂合金鑄造的重點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——鎂合金的半固態加工技術出現。該技術工藝已經主要用於生產一體化的鎂、鋁合金鑄件。國外鎂合金在汽車上應用前景廣闊,歐、美國家鎂合金壓鑄件產量以每年25%的速度增長。 Audi A6轎車變速器殼體為鎂合金壓鑄件,質量僅為14.2 kg,奧迪公司最早將鎂鑄件用於儀錶板骨架。福特汽車公司用鎂合金生產座椅骨架,取代鋼制骨架,使座椅質量從4 kg減為1 kg。福特公司正在研究用鎂合金生產氣缸體。日本三菱公司與澳大利亞科技部合作開發一種質量僅為7.5 kg的超輕質量的鎂合金發動機。寶馬公司直列六缸鎂合金氣缸體已經批量投產。美國通用生產鎂壓鑄件進氣岐管。雷諾公司已生產出鎂合金車輪鑄件。東風汽車鑄造廠已經批量生產鎂合金壓鑄件,目前東風汽車公司和一汽鑄造公司正在開發承擔國家科技部的重點科技攻關項目、,如變速器殼、齒輪室罩蓋、氣門室罩蓋、轉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出轎車鎂合金變速器外殼壓鑄件。近幾年,國內還相繼建立了一些大型的外資鎂壓鑄企業,如上海鎂鎂、蘇州GF等公司。
4.7 半固態壓鑄成形技術
半固態技術發源於美國,在美國這一技術已經基本成熟並處於全球領先地位。此技術被稱之為21世紀最有前途的材料成形技術。Alumax公司率先將該技術轉化為生產力,生產的鋁合金汽車制動總泵體毛坯尺寸接近零件尺寸,加工量占鑄件質量的13%,同樣的金屬型鑄件的加工餘量則占鑄件質量的40%。20世紀80年代以來,歐洲等國在半固態應用方面作了大量研究和應用工作。義大利是半固態加工技術應用最早的國家之一,Stampal-saa公司用該技術為 Ford汽車公司生產齒輪箱蓋和搖臂零件。目前,日本的Speed Star Wheel公司已經利用該技術生產重約5 kg的鋁合金輪轂鑄件。我國半固態金屬加工技術起步較晚,始於20世紀70年代後期。與國外相比,我國在半固態金屬成形技術領域的研究還很落後。就目前我國的研究現狀來看,該技術發展動向是金屬觸變成形技術已經基本成熟,而流變成形技術的發展緩慢。因此,今後將有更多的研究人員轉向流變成形理論和應用方面的研究。目前,半固態金屬成形技術主要應用於鋁、鎂、鉛等低熔點金屬的成形,對高熔點黑色金屬的應用較少,這是今後研究的方向。目前,國內外學者已經開發出了半固態成形過程數值模擬軟體,但是還有不足,需要加強應用計算機技術。
4.8 鑄鐵材質
(1)薄壁高強度灰鑄鐵件技術
我國2003年鑄件總產量為1987萬t,其中灰鑄鐵件為1049萬t,占總產量的53%。灰鑄鐵件在汽車上的大量應用是由於該材料具有較低的成本和良好的鑄造性能優勢。隨著汽車技術輕量化要求,灰鑄鐵的增長和發展將受到一定的影響,因此其發展趨勢是加強薄壁高強度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術的開發與應用。薄壁高強度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術的難點是使最薄壁厚僅為3-5 mm的本體斷面硬度差<40HBS,組織細密均勻。轎車氣缸體和大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋鑄件的硬度、珠光體量、碳化物含量、石墨形態等金相組織的技術要求高。如大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋要求本體硬度分別為1 70~228 HBS、179~235HBS,強度和尺寸要求高,表面粗糙度Ra<50 pm。灰鑄鐵的材質牌號在不斷提高,HT300已用於氣缸體、氣缸蓋的生產,有的產品可能要達到HT350。國內汽車鑄造廠在材料工藝、熔煉工藝、造型工藝、制芯工藝、模具製造工藝、檢測技術等方面作了大量工作,並將這些技術應用在轎車氣缸體和大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋等鑄件上。
(2)蠕墨鑄鐵技術
蠕墨鑄鐵具有球墨鑄鐵的強度,與灰鑄鐵相比又有類似的防振、導熱能力及鑄造性能.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。鐵素體機體蠕鐵的工作溫度可達到700℃;高硅鉬蠕鐵的工作溫度可達870℃。蠕墨鑄鐵不會取代球墨鑄鐵,也不會取代灰鑄鐵。蠕墨鑄鐵廣泛應用的巨大潛在市場是汽車業,其主要產品則是發動機氣缸體和大功率柴油機氣缸蓋。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越高,許多部位的工作溫度超過200℃,在此溫度下,鋁合金的強度大幅度下降,而蠕鐵則具有很大的優勢。它將成為唯一能滿足技術、環保和性能要求的先進的汽車發動機材料。因為蠕墨鑄鐵具有強度高、壁薄的特點,可以減輕質量。歐寶公司的研究表明,同樣功率的發動機氣缸體如果採用蠕鐵,壁厚可以由原來的7 mm減為3 mm,鑄件質量可減輕25%。
蠕墨鑄鐵的蠕化處理范圍很窄,核心技術是採用合適的生產技術與相應的蠕化劑。國外寶馬汽車公司、戴姆勒一克萊斯勒汽車公司、達夫公司的發動機氣缸體用蠕墨鑄鐵生產。福特(Ford)公司與辛特(Sinter)合作,於1999年在巴西每年生產10萬件氣缸體。德國Halberg鑄造廠,從1 991年開始為奧迪生產V8蠕鐵氣缸體,壁厚3.5 mm,147 kW的氣缸體質量僅74 kg。東風汽車公司鑄造廠,於1 984年5月正式在流水線上批量生產蠕墨鑄鐵排氣管,成為我國第一家在流水線上批量生產蠕墨鑄鐵件的工廠。在20世紀90年代初,又先後成功開發了蠕鐵變速器殼體和上海大眾桑塔納轎車排氣管。一汽鑄造公司無錫柴油機分公司於20世紀80年{BANNED}始大批量生產蠕鐵氣缸蓋。上海聖德曼鑄造有限公司為上海大眾生產中硅鉬蠕鐵排氣管。
(3)球墨鑄鐵技術
球墨鑄鐵由於具有高強度、高韌性和低價格.所以在汽車市場上仍有很大發展。我國球鐵產量也在持續增長,2003年產量占總產量的24%,同時制定許多球鐵標准,研究開發了適應球鐵在流水線上大量生產的先進工藝,如搖包、氣動脫硫,型內、蓋包球化,多種瞬時孕育,音頻、超聲、熱分析檢測技術。當前,在工業發達國家中,球墨鑄鐵件的產量在鑄件總產量中佔25%以上,美國2003年球鐵產量占鑄件總產量的33%。汽車鑄造業球鐵產品技術工藝的發展趨勢有以下4個方面。
一是鑄態珠光體、高強度(QT700-2、QT740-3)的載貨車和轎車曲軸,鑄態鐵素體、高伸長率(QT400—18、QT440-10)的汽車排氣管和橋殼底盤類鑄件。更高牌號QT800-2、QT900-2也在開發應用之中。
二是保安類鑄件,鑄態生產轎車轉向節的材質技術條件十分嚴格,要求鑄件零缺陷,100%的無損檢測,目前已有3項自動檢測技術用於生產。
三是耐熱球鐵件,即高硅鉬、中硅鉬、高鎳球鐵,該材質生產的排氣管件,有很好的抗高溫性能:目前國內汽車公司鑄造廠已經生產出鑄態中硅鉬鐵素體球鐵排氣管件。
四是奧貝球鐵,該材料特有的材質性能成為鑄造業的焦點,這是一種很有開發應用潛力的材料,主要用於生產曲軸等產品。
除上述外,汽車鑄造廠已經生產出鑄態球鐵冷激凸輪軸。
4.9 鑄造過程計算機應用技術
隨著汽車鑄造技術的快速發展,為縮短鑄件生產准備周期和降低新產品開發的風險,採用快速原型技術、計算機模擬模擬、三維建模、數控技術的應用越來越廣。快速原型技術在鑄造生產中的應用有了很大的發展。它除了應用開發新產品試制用的模具及熔模鑄造的蠟模外,還可以製做酚醛樹脂殼型、殼芯,可以直接用來裝配成砂型。國外公司在接到客戶提供三維CAD數據後,根據不同的產品結構,最快可在3周時間內為客戶提供鑄件。模擬造型過程正在成為國際汽車鑄造關注的前沿領域之一,清華大學、日本新東工業等對濕型砂緊實過程進行模擬。值得注意的是,德國亞琛工業大學、清華大學正在對射芯過程進行數據模擬。國內汽車鑄造業CAD-CAM-CAE一體化設計開發得到充分應用,特別是CAE凝固模擬虛擬技術,應用Magma、華鑄軟體對新產品的鑄件充型、凝固的溫度場和流動場模擬分析處理,預測和分析鑄件的缺陷。鑄造專家系統得到進一步應用,如型砂質量管理、鑄造缺陷分析、壓鑄工藝參數設計及缺陷診斷。
4.10 鑄造檢測技術
鑄造檢測技術是保證鑄件質量的關鍵手段。鑄件尺寸檢查,有常用的檢查卡具、卡板,有專用的檢測夾具。對於氣缸體、氣缸蓋等復雜件,採用三坐標儀自動測量鑄件尺寸和超聲波儀檢測鑄件的壁厚。無損檢測技術的應用越來越廣,對重要件時常採用熒光磁粉檢測表面裂紋;採用超聲波或音頻檢測球鐵的球化率;採用渦流檢測鑄件的基體組織(珠光體含量)。為滿足重要件的檢測要求,可將上述3項檢測儀器組合成一條自動檢測線。採用X射線檢測鑄件內部的縮孔與縮松缺陷,日本本田對球鐵轉向節鑄件100%用X射線探傷:採用工業內窺鏡檢測鑄件內腔質量,氣密性滲漏檢測。化學成分檢測,真空直讀光譜儀和碳硫測定儀在爐前、爐後鐵水質量上得到普遍應用.微量元素和氣體元素N、O、H的分析得到重視:爐前快速熱分析得到推廣應用,快速預報鑄鐵的碳硅當量、孕育效果、基體組織和力學性能。
4.11 綠色鑄造技術
「綠色鑄造」是使鑄造產品從設計、製造、包裝、運輸、使用到報廢處理整個產品的生命周期中,對環境的負面影響最小,資源效率最高。鑄造行業歷來被認為是高能耗、高污染的行業,要不斷開發新的節能、清潔、低排放、低污染的鑄造材料以投入生產使用。對於樹脂,要想辦法降低游離甲醛和游離酚等有害物質的含量;逐步加大冷芯盒技術應用,以減少樹脂砂對環境的影響,實現達標排放:降低熱芯盒、殼芯砂的固化溫度,制芯工藝由熱芯盒法向溫芯盒法轉變,以節約能源。我國汽車鑄造廠每年消耗新砂近千萬噸,舊砂排放的污染,以及新砂資源大量的耗費,不堪重負,因此舊砂的再生利用技術勢在必行。先進工業國家廢砂排放量降到10%以下,在歐洲、日本等地區舊砂的再生利用技術得到廣泛應用。哈爾濱東安汽車發動機公司引進義大利的熱法再生設備,已在生產中應用。一汽鑄造公司引進日本技術,熱法再生和機械再生結合,處理芯砂和型、芯砂混合砂已在生產中得到應用。目前,東風汽車公司也正在加速舊砂再生技術開發應用工作。加大廢鋼及回爐料的利用,以減少新生鐵和鋁資源的耗費。汽車鑄造業面向循環經濟的鑄造技術,要以循環經濟3R為行業准則,即以減量化(Rece)、再利用(Reuse)、再循環(Recycle)來開展工作。
5. 我國汽車鑄造業面臨的問題
我國汽車鑄造業在經過「計劃經濟」轉入「市場經濟」的過程中,經歷了起步、穩定、發展、成熟4個階段,取得了令世人矚目的成績。但是,我們必須清醒地認識汽車鑄造業的歷史重任及與發達國家的現實差距,牢牢把握國內外鑄造技術的發展趨勢,適時適宜地採用先進的鑄造技術,實施鑄造業的可持續發展戰略,目前汽車鑄造業主要有以下問題。
鑄造企業平均規模與經濟規模和國外比有較大差距。我國的鑄件產量雖然已經連續5年位居世界首位,有一批產量較高的大中型企業,但大多數鑄造企業規模偏小。就整個鑄造行業而言.其現狀仍然是廠點散(鑄造廠點達2萬多個),從業人員多(達120萬人之多),效益低下(廠均鑄件僅為500 t/年),只相當於美、日、德、法、意等工業發達國家的1/9-1/4。
鑄造企業整體技術裝備水平和國外比有較大差距。企業間技術裝備水平差距較大,少數企業的個別生產車間的技術裝備水平,已接近或達到國際先進水平,但是整體水平不高。據統計,我國已從國外進口自動造型線210多條,還有國產造型生產線250多條,這些生產線主要集中在汽車內燃機件的大批量生產企業中。
❸ 國外的精密鑄造原材料發展現狀怎麼樣
發達國家總體上鑄造技術先進、產品質量好、生產效率高、環境污染少、原輔材料已形成商品化系列化供給,如在歐洲已建立跨國服務系統。生產普遍實現機械化、自動化、智能化(計算機控制、機器人操縱)。
鑄鐵熔煉使用大型、高效、除塵、微機測控、外熱送風無爐襯水冷連續作業沖天爐,普遍使用鑄造焦,沖天爐或電爐與沖天爐雙聯熔煉,採用氮氣連續脫硫或搖包脫硫使鐵液中硫含量達0.01%以下;熔煉合金鋼精煉多用AOD、VOD等設備,使鋼液中H、O、N達到幾個或幾十個10-6的水平。
在重要鑄件生產中,對材質要求高,如球墨鑄鐵要求P≯0.04%、S≯0.02%,鑄鋼要求P、S均≯0.025%,採用熱分析技術及時正確控制C、Si含量,用直讀光譜儀2~3分鍾分析出十幾個元素含量且精度高,C、S分析與調控可使超低碳不銹鋼的C、S含量得以正確控制,採用先進的無損檢測技術有效控制鑄件質量。
普遍採用液態金屬過濾技術,過濾器可適應高溫諸如鈷基、鎳基合金及不銹鋼液的過濾。過濾後的鋼鑄件射線探傷A級合格率進步13個百分點,鋁鎂合金經過濾,抗拉強度進步50%、伸長率進步100%以上。
廣泛應用合金包芯線處理技術,使球鐵、蠕鐵和孕育鑄鐵工藝穩定、合金元素收得率高、處理過程無污染,實現了微機自動化控制。
鋁基復合材料以其優越性能被廣泛重視並日益轉向產業規模應用,如汽車驅動桿、缸體、缸套、活塞、連桿等各種重要部件都可用鋁基復合材料製作,並已在高級賽車上應用;在汽車向輕量化發展的進程中,用鎂合金材料製作各種重要汽車部件的量已僅次於鋁合金。
採用熱風沖天爐、兩排大間距沖天爐和富氧送風,電爐採用爐料預熱、降低熔化溫度、進步爐子運轉率、減少爐蓋開啟時間,加強保溫順實行微機控制優化熔煉工藝。在球墨鑄鐵件生產中廣泛採用小冒口和無冒口鑄造。鑄鋼件採用保溫冒口、保溫補貼,工藝出品率由60%進步到80%。考慮人工本錢高和生產條件差等因素而大量使用機器人。由於環保法制嚴格(電爐排塵有9國規定100-250mg/m3、沖天爐排塵,11國規定100-1000mg/m3,或0.25-1.5kg/t鐵液;砂處理排塵,8國規定100-250mg/m3。),鑄造廠都重視環保技術。
在大批量中小鑄件的生產中,大多採用微機控制的高密度靜壓、射壓或氣沖造型機械化、自動化高效流水線濕型砂造型工藝, 砂處理採用高效連續混砂機、人工智慧型砂在線控制專家系統, 制芯工藝普遍採用樹脂砂熱、溫芯盒法和冷芯盒法。熔模鑄造普遍用硅溶膠和硅酸乙酯做粘結劑的制殼工藝。
用自動化壓鑄機生產鑄鋁缸體、缸蓋;已經建成多條鐵基合金低壓鑄造生產線。用差壓鑄造生產特種鑄鋼件。所生產的各種口徑的離心球墨鑄鐵管占鑄鐵管總量95%以上,球鐵管占球鐵年產量30%-50%。
成功地採用EPC技術大批量生產汽車4缸缸體、缸蓋等復雜鑄件,生產率達180型/小時。在工藝設計、模具加工中,採用CAD/CAM/RPM技術;在鑄造機械的專業化、成套化制備中,開始採用CIMS技術。
鑄造生產全過程主動、從嚴執行技術標准,鑄件廢品率僅2%-5%;標准更新快(標齡4-5年);普遍進行ISO9000、ISO14000等認證。
重視開發使用互聯網技術,紛紛建立自己的主頁、站點。鑄造業的電子商務、遠程設計與製造、虛擬鑄造工廠等飛速發展
❹ 怎麼用化學的方法來鑒別是否鑄膠
鑄造用膠黏劑,是型砂或芯砂的粘接用材料。這類材料從黏土、水泥、水玻璃內、有機水溶性膠黏劑、油容類膠黏劑到合成樹脂膠黏劑等種類繁多而廣泛。在制芯工藝中,隨著制芯技術不斷進步,在自硬芯、殼芯、熱芯盒芯、冷芯盒芯及溫芯盒芯等製造工藝中,使用的膠黏劑幾乎都是合成樹脂材料。鑄造用合成樹脂膠黏劑主要有型砂或芯砂的粘接用材料(呋喃樹脂)三類。這三類樹脂各有所長,又都有一定局限性,單獨使用往往難以滿足生產,因此在實際生產中使用的材料常常是兩種或三種樹脂的混合物,或者是這些樹脂的單體,及尿素、甲醛、苯酚、糠醇等某幾個按設計比例的共縮聚物。
❺ 我國高爐煉鐵水平如何提升
在科學技術迅猛發展的今天,由於鑄造成形工藝的特殊優勢,有些復雜結構件目前尚無其他製造工藝可替代。鑄造工藝仍是最經濟且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經濟一體化,在國際間的合作日益密切、競爭日趨激烈之時,中國汽車鑄造業應更充分地發揮鑄造資源優勢,發展自己的鑄造工業。
在科學技術迅猛發展的今天,由於鑄造成形工藝的特殊優勢,有些復雜結構件目前尚無其他製造工藝可替代。鑄造工藝仍是最經濟且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經濟一體化,在國際間的合作日益密切、競爭日趨激烈之時,中國汽車鑄造業應更充分地發揮鑄造資源優勢,發展自己的鑄造工業。
1. 中國鑄造業現狀
中國是當今世界上最大的鑄件生產國家,據資料介紹,我國鑄造產品的產值在國民經濟中約佔1%左右。最近幾年,鑄件進出口貿易增長較快,鑄件的產量已達到9%左右。我國鑄造廠點多達2萬多個,鑄造行業從業人員達120萬之多。「長三角」地區的鑄件產量佔全國的1/3,該地區主要以民營企業為主,汽車和汽車零部件行業的發展有力地拉動了鑄造行業的發展。萬豐奧特是亞洲最大的鋁合金車輪企業,年產值超過10億元,出口額達6 000美元。崑山富士和機械有限公司生產汽車發動機和制動系統的鑄件,年產量達4萬t,銷售收入5.5億元。華東泰克西是一個先進的現代化氣缸體鑄件生產企業,具有年產1 00萬件
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、使山西的鑄造產業有得天獨厚的優勢,具有500個鑄造企業,80%為民營企業。山西國際、河津山聯、山西華翔年產量分別達4萬t、2萬t、12萬t。「東三省」有一汽集團、哈飛集團等骨幹汽車企業帶動了汽車鑄件產量的增長。一汽集團鑄造公司,已經形成40萬t鑄件的生產能力。遼寧北方曲軸有限公司,到「十一五」末將形成年產15萬台發動機、100萬件曲軸、產值20億的曲軸生產基地。「珠江三角洲」壓鑄行業發達,有700多個壓鑄企業,年產量達20萬t。東風日產、廣州本田、廣州豐田和零部件企業有力帶動了壓鑄業的發展,轎車氣缸體、氣缸蓋的壓鑄件產量逐年增長。
2. 國外鑄造業現狀
近幾年來,全球鑄造業持續增長,2004年鑄件產量比上一年度增長8.4%,中國生產鑄件2242萬t,全球排名第一,比上一年增長23.6%。全球十大鑄件生產國的產量與增長率見表1。從表1可見,2004年中國的鑄件產量約佔全球鑄件產量的1/4。巴西鑄件產量增長最快,達到25.8%。增長率超過2位數的國家有巴西、中國、墨西哥、印度,都是發展中國家。而發達國家的鑄件增長率普遍較低。美國鑄件產量自2000年以來,已經退居到第2位。2004年美國鑄件總產量為1231萬t,其中灰鐵件佔35%、球鐵件佔33%、鑄鋼件佔8.4%、鋁合金件佔16%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長。2003年進口鑄件占總需求的1 5%,進口鑄件的價格比美國國內低20%~50%。近年來因鑄造環保要求高、能源消耗大、勞動力昂貴等原因,美國大型汽車公司生產普通汽車鑄件的鑄造廠紛紛關閉,逐步將鑄件的生產轉向中國、印度、墨西哥、巴西等發展中國家。日本的鑄造業不景氣,其從業人員在減少。2004年日本鑄件總產量為639萬t,其中灰鐵件佔42%、球鐵件佔30%、鑄鋼件佔4%、鋁合金件佔21%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長。日本鑄造界在技術創新方面作了大量工作,開發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,半固態鑄造生產用於汽車鋁輪轂,提高了強度和伸長率。鎂合金壓鑄進一步發展,並取代重力鑄造,其性能提高,成本降低。
3. 汽車鑄造技術的發展方向
汽車技術正向輕量化、數值化、環保化方面發展。據有關資料報道,汽車自重每減少10%,油耗可減少5.5%,燃料經濟性可提高3%-5%,同時降低排放10%左右。鑄件輕量化主要有兩個途徑。一是採用鋁、鎂等非鐵合金鑄件,美國2003年統計有2/3的鋁鑄件用於汽車上,每車達到107 kg。二是減小鑄件壁厚、設計多零件組合鑄件,生產薄壁高強度復合鑄件,並減少加工餘量,生產近終形鑄件。隨著汽車技術的快速發展,為縮短鑄件生產准備周期和降低新產品開發的風險,要求採用快速制模技術、計算機模擬模擬、三維建模、數控技術。而清潔生產、廢物再生是鑄造業的發展趨勢,降低能耗是其持續發展的主題。我國汽車鑄造業必須走高效、節能、節材、環保和綠色鑄造之路,因為國家和社會要求嚴厲管控汽車鑄造業的能源消耗大戶和污染大戶,以利改善鑄造業熱、臟、累的勞動密集型行業員工的勞動環境。
4. 汽車鑄造技術發展趨勢
國內外汽車鑄造技術發展趨勢很多,現僅簡介一些在汽車行業大量流水線生產中的鑄件技術及發展趨勢。
4.1 砂型鑄造成形技術
潮模造型經過手工緊實一震擊+壓實緊實→高壓+微震緊實→氣沖緊實→靜壓緊實幾個發展階段。靜壓造型技術的實質是「氣中預緊實+壓實」,其有以下優點: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、最先進的造型工藝,並已成為當今的主流緊實工藝。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已逐漸更新為靜壓造型主機,新建鑄造廠均首選採用靜壓造型技術。當前,國外比較有名的製造靜壓造型設備的廠家有德國的KW公司、HWS公司和義大利薩威力公司。國內汽車鑄造廠家大都選用 HWS公司或KW公司製造的設備,如一汽鑄造公司、東風汽車鑄造廠、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、山西三聯、廣西玉柴、無錫柴油機廠等。
4.2 近凈形技術
(1)消失模鑄造成形工藝
消失模鑄造也稱氣化模鑄造、實型鑄造、無型腔鑄造。該工藝尺寸精度高達0.2 mm以內,表面粗糙度可達Ra5μm~Ra6μm,被鑄造界譽之為「21世紀的鑄造新技術」、「鑄造的綠色工程」。該工藝方法是採用無粘結劑干砂加抽真空技術。據2003年統計,我國有150家企業用該工藝生產箱體類、管件閥體類、耐熱耐磨合金鋼類等三大類鑄件,總產量超過10萬t。國內汽車鑄造廠,有的採用國產鑄造生產線:有的採用簡易生產線或單機生產;有的採用國外引進鑄造生產線生產。一汽集團公司1993年從美國福康公司引進造型用振動台,生產 EPS模的預發泡機和成型機等設備,生產汽車進氣管。長沙發動機總廠從義大利引進自動化鑄造線生產鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。合肥叉車集團用4段泡沫模片粘結成整體的工藝生產復雜箱體鑄件,尺寸精度可達到 CT7-CT8級,產品出口美國。成都成工集團,用8塊泡沫模片粘結成整體的工藝生產裝載機變速器,鑄件質量達320 kg,與砂型鑄造比較,毛坯減重15%,成品率達95%以上。消失模工藝近幾年在美國有較大的發展,通用汽車公司投資建造了6條消失模鑄造生產線,大批量生產鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。今後,該工藝將大量採用快速制模技術和模擬模擬技術,以縮短生產准備周期,實現鑄件的快捷生產。未來的發展方向必定是質量好、復雜、精密、壽命長的高檔模具。提高該技術的模具材料、成形工藝、塗料技術、工裝設備的技術水平,使EPS鑄件獲得更廣闊的發展前景。
(2)熔模精密鑄造成形工藝
我國汽車熔模精密鑄造技術有了長足的發展,採用近凈形技術可以生產出無餘量的鑄造產品。熔模精密鑄造工藝有水玻璃制殼工藝、復合制殼工藝、硅溶膠制殼工藝。汽車產品材料有碳素鋼、合金鋼、有色合金與球墨鑄鐵。國外有高合金鋼、超合金材料。熔煉設備國內採用普通、快速中頻爐;國外採用真空爐、翻轉爐、高頻爐技術。採用硅溶膠制殼工藝的零件表面粗糙度可達Ra1.6μm、尺寸精度可達CT4級,最小壁厚可達0.5~1.5mm。歐、美、日等國家開始關注精鑄件在汽車業的應用與拓展。我國汽車用精鑄件的市場需求量也在不斷快速增長和發展,2003年精鑄件的產量為60萬t,產值達到110億元。東風汽車精密鑄造有限公司採用硅溶膠+水玻璃復合型制殼工藝,生產高技術含量、高附加值產品,將原來鑄件、鍛件、機加工及多件組裝結構設計製造成一個整體精密鑄件,顯著降低了製造成本。
熔模精密鑄造成形工藝將來的發展趨勢是鑄件產品越來越接近零部件產品,傳統的精鑄件只作為毛坯,已經不適應市場的快速應變。零部件產品的復雜程度和質量檔次越來越高,研發手段越來越強,專業化協作開始顯現,CAD、CAM、 CAE的應用成為零部件產品開發的主要技術。東風汽車公司、一汽集團公司的精鑄企業作為中國精鑄行業的領軍者,一定能憑強大的研發實力和先進的技術快速發展。
4.3 制芯技術
目前,國內外汽車鑄造制芯有3種制芯工藝,在現代汽車鑄造中常並行採用的主要工藝有熱芯盒制芯、殼芯制芯、冷芯盒制芯等,傳統的合脂或油砂制芯已被淘汰。冷芯盒技術工藝有兩個特點:一是硬化速度快,初始強度高,生產率高;二是砂芯尺寸精度高,可滿足生產薄壁高強度鑄件的砂芯。因此,制芯工藝技術有以冷芯盒技術為主的發展趨勢。一汽鑄造公司、東風汽車鑄造廠、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、山西國際鑄造公司等均採用冷芯盒制芯技術。當代先進的110L冷芯盒制芯機見圖1。
最先進的制芯工藝是結合鎖芯(Key Core)和冷芯盒等技術的制芯中心,整個射芯、取芯、修整毛刺、多個芯子定位組合成一體、上塗料、烘乾等工序,全部用一台或多台制芯機與機械手自動化完成。國外比較有名的制芯中心生產廠有西班牙LORMENDl公司、德國 Laempe公司和Hottinger公司、義大利的FA公司等。東風汽車鑄造廠、一汽鑄造公司、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、上海柴油機、洛拖二鐵、濰柴、江西五十鈴等均採用冷芯盒制芯中心技術。
4.4 鑄鐵熔煉技術
目前,國內外鑄鐵熔煉技術有兩種主要方式:一是採用大型熱風除塵沖天爐與工頻保溫爐雙聯熔煉工藝;二是採用中頻感應電爐熔煉工藝技術。美國因達公司和彼樂公司生產的中頻爐技術開始越來越受到重視,該技術日益成熟,其清潔、環保、節能、高效、安全的優勢突出,是今後發展的方向。
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、東風汽車公司採用因達公司和彼樂公司生產的中頻爐和保溫爐技術,已經開發應用球化劑、孕育劑、蠕化劑和其他各種添加劑產品,形成商品化、標准化、規格化、系列化。鑄鐵孕育多用帶光電控制的隨流孕育機。新開發出的喂絲球化方法及其與
現代化檢測技術相結合的SINTER CASTZ藝是鑄鐵球化及蠕化處理的一種很有優勢的工藝,應用者日益增多。國外金屬爐料經過破碎、凈化、稱量,大大提高熔化效率和鐵水質量。國內的天津豐田、天津勤美達、蘇州勤美達等鑄造廠已對爐料採用破碎處理工藝。
4.5 鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形技術
鋁合金是汽車上應用最快和最廣的輕金屬,因為鋁合金本身的性能已經達到質量輕、強度高、耐腐蝕的要求。最初,鋁合金僅用於一些不受沖擊的部件。後來,通過強化合金元素,鋁合金的強度大大提高,由於質輕、散熱性好等特性,可以滿足發動機活塞、氣缸體、氣缸蓋在惡劣環境下工作的要求。鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形核心技術可以提高凈化、精煉、細化、變質等材質質量控制,使得鋁鑄件質量達到一致性和穩定性。隨著我國汽車業的發展,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。我國2003年鑄件總產量為1 987萬t,其中鋁鎂合金為117萬t,占總產量的5.8%。豐田汽車希望在近兩年將鋁制氣缸體由現在的35%提高到50%。日產汽車計劃在2010年以前,70%的汽油機轎車的氣缸體採用鋁制材料,近100%的氣缸蓋及變速器殼體採用鋁制材料。本田汽車公司早在1994年,將汽油發動機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採用壓鑄(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展前途的半固態壓鑄成形技術。東風本田發動機公司、東風日產發動機分公司鋁壓鑄車間採用2500t壓鑄機生產鋁氣缸體,並實現了國產化。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義大利法塔公司重力鑄造機生產鋁氣缸蓋;二是以日韓為代表的低壓鑄造成形工藝,東風日產發動機分公司鋁壓鑄車間、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生產鋁氣缸蓋。
4.6 鎂合金成形技術
鎂合金的比強度和比剛度高i優於鋼和鋁合金,遠大於工程塑料。鎂合金還具有耐高溫、抗腐蝕和抗蠕變性能。鎂是目前汽車工業中應用的最輕的金屬,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量的理想材料,鎂合金壓鑄件可以代替一些復雜的結構件,如儀錶板骨架幾十個鋼部件經沖壓、焊接而成,一質量約10 kg,若改為鎂合金壓鑄件,一次壓鑄成形,質量僅為4 kg,生產成本大大降低。隨著、鎂合金新材料的不斷開發和加工技術的完善,鎂合金在汽車市場中將不斷拓寬和持續穩定增長。鎂合金生產以壓鑄為主的成形技術,一直是汽車工業關注的焦點,鎂合金壓鑄件需求量佔到汽車工業對鎂合金需求量的80%,汽車用鎂合金壓鑄材料,除滿足耐高溫和抗蠕變性能外,還必須充分考慮設計、加工、表面處理及相關壓鑄成形工藝。由於壓鑄鎂合金有可鑄造性的突出優勢.鑄造壁厚可以達到1~1.5 mm,拔模斜度1°-2°盡管鎂合金鑄造的重點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——鎂合金的半固態加工技術出現。該技術工藝已經主要用於生產一體化的鎂、鋁合金鑄件。國外鎂合金在汽車上應用前景廣闊,歐、美國家鎂合金壓鑄件產量以每年25%的速度增長。 Audi A6轎車變速器殼體為鎂合金壓鑄件,質量僅為14.2 kg,奧迪公司最早將鎂鑄件用於儀錶板骨架。福特汽車公司用鎂合金生產座椅骨架,取代鋼制骨架,使座椅質量從4 kg減為1 kg。福特公司正在研究用鎂合金生產氣缸體。日本三菱公司與澳大利亞科技部合作開發一種質量僅為7.5 kg的超輕質量的鎂合金發動機。寶馬公司直列六缸鎂合金氣缸體已經批量投產。美國通用生產鎂壓鑄件進氣岐管。雷諾公司已生產出鎂合金車輪鑄件。東風汽車鑄造廠已經批量生產鎂合金壓鑄件,目前東風汽車公司和一汽鑄造公司正在開發承擔國家科技部的重點科技攻關項目、,如變速器殼、齒輪室罩蓋、氣門室罩蓋、轉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出轎車鎂合金變速器外殼壓鑄件。近幾年,國內還相繼建立了一些大型的外資鎂壓鑄企業,如上海鎂鎂、蘇州GF等公司。
4.7 半固態壓鑄成形技術
半固態技術發源於美國,在美國這一技術已經基本成熟並處於全球領先地位。此技術被稱之為21世紀最有前途的材料成形技術。Alumax公司率先將該技術轉化為生產力,生產的鋁合金汽車制動總泵體毛坯尺寸接近零件尺寸,加工量占鑄件質量的13%,同樣的金屬型鑄件的加工餘量則占鑄件質量的40%。20世紀80年代以來,歐洲等國在半固態應用方面作了大量研究和應用工作。義大利是半固態加工技術應用最早的國家之一,Stampal-saa公司用該技術為 Ford汽車公司生產齒輪箱蓋和搖臂零件。目前,日本的Speed Star Wheel公司已經利用該技術生產重約5 kg的鋁合金輪轂鑄件。我國半固態金屬加工技術起步較晚,始於20世紀70年代後期。與國外相比,我國在半固態金屬成形技術領域的研究還很落後。就目前我國的研究現狀來看,該技術發展動向是金屬觸變成形技術已經基本成熟,而流變成形技術的發展緩慢。因此,今後將有更多的研究人員轉向流變成形理論和應用方面的研究。目前,半固態金屬成形技術主要應用於鋁、鎂、鉛等低熔點金屬的成形,對高熔點黑色金屬的應用較少,這是今後研究的方向。目前,國內外學者已經開發出了半固態成形過程數值模擬軟體,但是還有不足,需要加強應用計算機技術。
4.8 鑄鐵材質
(1)薄壁高強度灰鑄鐵件技術
我國2003年鑄件總產量為1987萬t,其中灰鑄鐵件為1049萬t,占總產量的53%。灰鑄鐵件在汽車上的大量應用是由於該材料具有較低的成本和良好的鑄造性能優勢。隨著汽車技術輕量化要求,灰鑄鐵的增長和發展將受到一定的影響,因此其發展趨勢是加強薄壁高強度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術的開發與應用。薄壁高強度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術的難點是使最薄壁厚僅為3-5 mm的本體斷面硬度差<40HBS,組織細密均勻。轎車氣缸體和大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋鑄件的硬度、珠光體量、碳化物含量、石墨形態等金相組織的技術要求高。如大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋要求本體硬度分別為1 70~228 HBS、179~235HBS,強度和尺寸要求高,表面粗糙度Ra<50 pm。灰鑄鐵的材質牌號在不斷提高,HT300已用於氣缸體、氣缸蓋的生產,有的產品可能要達到HT350。國內汽車鑄造廠在材料工藝、熔煉工藝、造型工藝、制芯工藝、模具製造工藝、檢測技術等方面作了大量工作,並將這些技術應用在轎車氣缸體和大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋等鑄件上。
(2)蠕墨鑄鐵技術
蠕墨鑄鐵具有球墨鑄鐵的強度,與灰鑄鐵相比又有類似的防振、導熱能力及鑄造性能.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。鐵素體機體蠕鐵的工作溫度可達到700℃;高硅鉬蠕鐵的工作溫度可達870℃。蠕墨鑄鐵不會取代球墨鑄鐵,也不會取代灰鑄鐵。蠕墨鑄鐵廣泛應用的巨大潛在市場是汽車業,其主要產品則是發動機氣缸體和大功率柴油機氣缸蓋。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越高,許多部位的工作溫度超過200℃,在此溫度下,鋁合金的強度大幅度下降,而蠕鐵則具有很大的優勢。它將成為唯一能滿足技術、環保和性能要求的先進的汽車發動機材料。因為蠕墨鑄鐵具有強度高、壁薄的特點,可以減輕質量。歐寶公司的研究表明,同樣功率的發動機氣缸體如果採用蠕鐵,壁厚可以由原來的7 mm減為3 mm,鑄件質量可減輕25%。
蠕墨鑄鐵的蠕化處理范圍很窄,核心技術是採用合適的生產技術與相應的蠕化劑。國外寶馬汽車公司、戴姆勒一克萊斯勒汽車公司、達夫公司的發動機氣缸體用蠕墨鑄鐵生產。福特(Ford)公司與辛特(Sinter)合作,於1999年在巴西每年生產10萬件氣缸體。德國Halberg鑄造廠,從1 991年開始為奧迪生產V8蠕鐵氣缸體,壁厚3.5 mm,147 kW的氣缸體質量僅74 kg。東風汽車公司鑄造廠,於1 984年5月正式在流水線上批量生產蠕墨鑄鐵排氣管,成為我國第一家在流水線上批量生產蠕墨鑄鐵件的工廠。在20世紀90年代初,又先後成功開發了蠕鐵變速器殼體和上海大眾桑塔納轎車排氣管。一汽鑄造公司無錫柴油機分公司於20世紀80年{BANNED}始大批量生產蠕鐵氣缸蓋。上海聖德曼鑄造有限公司為上海大眾生產中硅鉬蠕鐵排氣管。
(3)球墨鑄鐵技術
球墨鑄鐵由於具有高強度、高韌性和低價格.所以在汽車市場上仍有很大發展。我國球鐵產量也在持續增長,2003年產量占總產量的24%,同時制定許多球鐵標准,研究開發了適應球鐵在流水線上大量生產的先進工藝,如搖包、氣動脫硫,型內、蓋包球化,多種瞬時孕育,音頻、超聲、熱分析檢測技術。當前,在工業發達國家中,球墨鑄鐵件的產量在鑄件總產量中佔25%以上,美國2003年球鐵產量占鑄件總產量的33%。汽車鑄造業球鐵產品技術工藝的發展趨勢有以下4個方面。
一是鑄態珠光體、高強度(QT700-2、QT740-3)的載貨車和轎車曲軸,鑄態鐵素體、高伸長率(QT400—18、QT440-10)的汽車排氣管和橋殼底盤類鑄件。更高牌號QT800-2、QT900-2也在開發應用之中。
二是保安類鑄件,鑄態生產轎車轉向節的材質技術條件十分嚴格,要求鑄件零缺陷,100%的無損檢測,目前已有3項自動檢測技術用於生產。
三是耐熱球鐵件,即高硅鉬、中硅鉬、高鎳球鐵,該材質生產的排氣管件,有很好的抗高溫性能:目前國內汽車公司鑄造廠已經生產出鑄態中硅鉬鐵素體球鐵排氣管件。
四是奧貝球鐵,該材料特有的材質性能成為鑄造業的焦點,這是一種很有開發應用潛力的材料,主要用於生產曲軸等產品。
除上述外,汽車鑄造廠已經生產出鑄態球鐵冷激凸輪軸。
4.9 鑄造過程計算機應用技術
隨著汽車鑄造技術的快速發展,為縮短鑄件生產准備周期和降低新產品開發的風險,採用快速原型技術、計算機模擬模擬、三維建模、數控技術的應用越來越廣。快速原型技術在鑄造生產中的應用有了很大的發展。它除了應用開發新產品試制用的模具及熔模鑄造的蠟模外,還可以製做酚醛樹脂殼型、殼芯,可以直接用來裝配成砂型。國外公司在接到客戶提供三維CAD數據後,根據不同的產品結構,最快可在3周時間內為客戶提供鑄件。模擬造型過程正在成為國際汽車鑄造關注的前沿領域之一,清華大學、日本新東工業等對濕型砂緊實過程進行模擬。值得注意的是,德國亞琛工業大學、清華大學正在對射芯過程進行數據模擬。國內汽車鑄造業CAD-CAM-CAE一體化設計開發得到充分應用,特別是CAE凝固模擬虛擬技術,應用Magma、華鑄軟體對新產品的鑄件充型、凝固的溫度場和流動場模擬分析處理,預測和分析鑄件的缺陷。鑄造專家系統得到進一步應用,如型砂質量管理、鑄造缺陷分析、壓鑄工藝參數設計及缺陷診斷。
4.10 鑄造檢測技術
鑄造檢測技術是保證鑄件質量的關鍵手段。鑄件尺寸檢查,有常用的檢查卡具、卡板,有專用的檢測夾具。對於氣缸體、氣缸蓋等復雜件,採用三坐標儀自動測量鑄件尺寸和超聲波儀檢測鑄件的壁厚。無損檢測技術的應用越來越廣,對重要件時常採用熒光磁粉檢測表面裂紋;採用超聲波或音頻檢測球鐵的球化率;採用渦流檢測鑄件的基體組織(珠光體含量)。為滿足重要件的檢測要求,可將上述3項檢測儀器組合成一條自動檢測線。採用X射線檢測鑄件內部的縮孔與縮松缺陷,日本本田對球鐵轉向節鑄件100%用X射線探傷:採用工業內窺鏡檢測鑄件內腔質量,氣密性滲漏檢測。化學成分檢測,真空直讀光譜儀和碳硫測定儀在爐前、爐後鐵水質量上得到普遍應用.微量元素和氣體元素N、O、H的分析得到重視:爐前快速熱分析得到推廣應用,快速預報鑄鐵的碳硅當量、孕育效果、基體組織和力學性能。
4.11 綠色鑄造技術
「綠色鑄造」是使鑄造產品從設計、製造、包裝、運輸、使用到報廢處理整個產品的生命周期中,對環境的負面影響最小,資源效率最高。鑄造行業歷來被認為是高能耗、高污染的行業,要不斷開發新的節能、清潔、低排放、低污染的鑄造材料以投入生產使用。對於樹脂,要想辦法降低游離甲醛和游離酚等有害物質的含量;逐步加大冷芯盒技術應用,以減少樹脂砂對環境的影響,實現達標排放:降低熱芯盒、殼芯砂的固化溫度,制芯工藝由熱芯盒法向溫芯盒法轉變,以節約能源。我國汽車鑄造廠每年消耗新砂近千萬噸,舊砂排放的污染,以及新砂資源大量的耗費,不堪重負,因此舊砂的再生利用技術勢在必行。先進工業國家廢砂排放量降到10%以下,在歐洲、日本等地區舊砂的再生利用技術得到廣泛應用。哈爾濱東安汽車發動機公司引進義大利的熱法再生設備,已在生產中應用。一汽鑄造公司引進日本技術,熱法再生和機械再生結合,處理芯砂和型、芯砂混合砂已在生產中得到應用。目前,東風汽車公司也正在加速舊砂再生技術開發應用工作。加大廢鋼及回爐料的利用,以減少新生鐵和鋁資源的耗費。汽車鑄造業面向循環經濟的鑄造技術,要以循環經濟3R為行業准則,即以減量化(Rece)、再利用(Reuse)、再循環(Recycle)來開展工作。
5. 我國汽車鑄造業面臨的問題
我國汽車鑄造業在經過「計劃經濟」轉入「市場經濟」的過程中,經歷了起步、穩定、發展、成熟4個階段,取得了令世人矚目的成績。但是,我們必須清醒地認識汽車鑄造業的歷史重任及與發達國家的現實差距,牢牢把握國內外鑄造技術的發展趨勢,適時適宜地採用先進的鑄造技術,實施鑄造業的可持續發展戰略,目前汽車鑄造業主要有以下問題。
鑄造企業平均規模與經濟規模和國外比有較大差距。我國的鑄件產量雖然已經連續5年位居世界首位,有一批產量較高的大中型企業,但大多數鑄造企業規模偏小。就整個鑄造行業而言.其現狀仍然是廠點散(鑄造廠點達2萬多個),從業人員多(達120萬人之多),效益低下(廠均鑄件僅為500 t/年),只相當於美、日、德、法、意等工業發達國家的1/9-1/4。
鑄造企業整體技術裝備水平和國外比有較大差距。企業間技術裝備水平差距較大,少數企業的個別生產車間的技術裝備水平,已接近或達到國際先進水平,但是整體水平不高。據統計,我國已從國外進口自動造型線210多條,還有國產造型生產線250多條,這些生產線主要集中在汽車內燃機件的大批量生產企業中。
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1. 中國鑄造業現狀
中國是當今世界上最大的鑄件生產國家,據資料介紹,我國鑄造產品的產值在國民經濟中約佔1%左右。最近幾年,鑄件進出口貿易增長較快,鑄件的產量已達到9%左右。我國鑄造廠點多達2萬多個,鑄造行業從業人員達120萬之多。「長三角」地區的鑄件產量佔全國的1/3,該地區主要以民營企業為主,汽車和汽車零部件行業的發展有力地拉動了鑄造行業的發展。萬豐奧特是亞洲最大的鋁合金車輪企業,年產值超過10億元,出口額達6 000美元。崑山富士和機械有限公司生產汽車發動機和制動系統的鑄件,年產量達4萬t,銷售收入5.5億元。華東泰克西是一個先進的現代化氣缸體鑄件生產企業,具有年產1 00萬件
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、使山西的鑄造產業有得天獨厚的優勢,具有500個鑄造企業,80%為民營企業。山西國際、河津山聯、山西華翔年產量分別達4萬t、2萬t、12萬t。「東三省」有一汽集團、哈飛集團等骨幹汽車企業帶動了汽車鑄件產量的增長。一汽集團鑄造公司,已經形成40萬t鑄件的生產能力。遼寧北方曲軸有限公司,到「十一五」末將形成年產15萬台發動機、100萬件曲軸、產值20億的曲軸生產基地。「珠江三角洲」壓鑄行業發達,有700多個壓鑄企業,年產量達20萬t。東風日產、廣州本田、廣州豐田和零部件企業有力帶動了壓鑄業的發展,轎車氣缸體、氣缸蓋的壓鑄件產量逐年增長。
2. 國外鑄造業現狀
近幾年來,全球鑄造業持續增長,2004年鑄件產量比上一年度增長8.4%,中國生產鑄件2242萬t,全球排名第一,比上一年增長23.6%。全球十大鑄件生產國的產量與增長率見表1。從表1可見,2004年中國的鑄件產量約佔全球鑄件產量的1/4。巴西鑄件產量增長最快,達到25.8%。增長率超過2位數的國家有巴西、中國、墨西哥、印度,都是發展中國家。而發達國家的鑄件增長率普遍較低。美國鑄件產量自2000年以來,已經退居到第2位。2004年美國鑄件總產量為1231萬t,其中灰鐵件佔35%、球鐵件佔33%、鑄鋼件佔8.4%、鋁合金件佔16%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長。2003年進口鑄件占總需求的1 5%,進口鑄件的價格比美國國內低20%~50%。近年來因鑄造環保要求高、能源消耗大、勞動力昂貴等原因,美國大型汽車公司生產普通汽車鑄件的鑄造廠紛紛關閉,逐步將鑄件的生產轉向中國、印度、墨西哥、巴西等發展中國家。日本的鑄造業不景氣,其從業人員在減少。2004年日本鑄件總產量為639萬t,其中灰鐵件佔42%、球鐵件佔30%、鑄鋼件佔4%、鋁合金件佔21%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長。日本鑄造界在技術創新方面作了大量工作,開發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,半固態鑄造生產用於汽車鋁輪轂,提高了強度和伸長率。鎂合金壓鑄進一步發展,並取代重力鑄造,其性能提高,成本降低。
3. 汽車鑄造技術的發展方向
汽車技術正向輕量化、數值化、環保化方面發展。據有關資料報道,汽車自重每減少10%,油耗可減少5.5%,燃料經濟性可提高3%-5%,同時降低排放10%左右。鑄件輕量化主要有兩個途徑。一是採用鋁、鎂等非鐵合金鑄件,美國2003年統計有2/3的鋁鑄件用於汽車上,每車達到107 kg。二是減小鑄件壁厚、設計多零件組合鑄件,生產薄壁高強度復合鑄件,並減少加工餘量,生產近終形鑄件。隨著汽車技術的快速發展,為縮短鑄件生產准備周期和降低新產品開發的風險,要求採用快速制模技術、計算機模擬模擬、三維建模、數控技術。而清潔生產、廢物再生是鑄造業的發展趨勢,降低能耗是其持續發展的主題。我國汽車鑄造業必須走高效、節能、節材、環保和綠色鑄造之路,因為國家和社會要求嚴厲管控汽車鑄造業的能源消耗大戶和污染大戶,以利改善鑄造業熱、臟、累的勞動密集型行業員工的勞動環境。
4. 汽車鑄造技術發展趨勢
國內外汽車鑄造技術發展趨勢很多,現僅簡介一些在汽車行業大量流水線生產中的鑄件技術及發展趨勢。
4.1 砂型鑄造成形技術
潮模造型經過手工緊實一震擊+壓實緊實→高壓+微震緊實→氣沖緊實→靜壓緊實幾個發展階段。靜壓造型技術的實質是「氣中預緊實+壓實」,其有以下優點: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、最先進的造型工藝,並已成為當今的主流緊實工藝。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已逐漸更新為靜壓造型主機,新建鑄造廠均首選採用靜壓造型技術。當前,國外比較有名的製造靜壓造型設備的廠家有德國的KW公司、HWS公司和義大利薩威力公司。國內汽車鑄造廠家大都選用 HWS公司或KW公司製造的設備,如一汽鑄造公司、東風汽車鑄造廠、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、山西三聯、廣西玉柴、無錫柴油機廠等。
4.2 近凈形技術
(1)消失模鑄造成形工藝
消失模鑄造也稱氣化模鑄造、實型鑄造、無型腔鑄造。該工藝尺寸精度高達0.2 mm以內,表面粗糙度可達Ra5μm~Ra6μm,被鑄造界譽之為「21世紀的鑄造新技術」、「鑄造的綠色工程」。該工藝方法是採用無粘結劑干砂加抽真空技術。據2003年統計,我國有150家企業用該工藝生產箱體類、管件閥體類、耐熱耐磨合金鋼類等三大類鑄件,總產量超過10萬t。國內汽車鑄造廠,有的採用國產鑄造生產線:有的採用簡易生產線或單機生產;有的採用國外引進鑄造生產線生產。一汽集團公司1993年從美國福康公司引進造型用振動台,生產 EPS模的預發泡機和成型機等設備,生產汽車進氣管。長沙發動機總廠從義大利引進自動化鑄造線生產鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。合肥叉車集團用4段泡沫模片粘結成整體的工藝生產復雜箱體鑄件,尺寸精度可達到 CT7-CT8級,產品出口美國。成都成工集團,用8塊泡沫模片粘結成整體的工藝生產裝載機變速器,鑄件質量達320 kg,與砂型鑄造比較,毛坯減重15%,成品率達95%以上。消失模工藝近幾年在美國有較大的發展,通用汽車公司投資建造了6條消失模鑄造生產線,大批量生產鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。今後,該工藝將大量採用快速制模技術和模擬模擬技術,以縮短生產准備周期,實現鑄件的快捷生產。未來的發展方向必定是質量好、復雜、精密、壽命長的高檔模具。提高該技術的模具材料、成形工藝、塗料技術、工裝設備的技術水平,使EPS鑄件獲得更廣闊的發展前景。
(2)熔模精密鑄造成形工藝
我國汽車熔模精密鑄造技術有了長足的發展,採用近凈形技術可以生產出無餘量的鑄造產品。熔模精密鑄造工藝有水玻璃制殼工藝、復合制殼工藝、硅溶膠制殼工藝。汽車產品材料有碳素鋼、合金鋼、有色合金與球墨鑄鐵。國外有高合金鋼、超合金材料。熔煉設備國內採用普通、快速中頻爐;國外採用真空爐、翻轉爐、高頻爐技術。採用硅溶膠制殼工藝的零件表面粗糙度可達Ra1.6μm、尺寸精度可達CT4級,最小壁厚可達0.5~1.5mm。歐、美、日等國家開始關注精鑄件在汽車業的應用與拓展。我國汽車用精鑄件的市場需求量也在不斷快速增長和發展,2003年精鑄件的產量為60萬t,產值達到110億元。東風汽車精密鑄造有限公司採用硅溶膠+水玻璃復合型制殼工藝,生產高技術含量、高附加值產品,將原來鑄件、鍛件、機加工及多件組裝結構設計製造成一個整體精密鑄件,顯著降低了製造成本。
熔模精密鑄造成形工藝將來的發展趨勢是鑄件產品越來越接近零部件產品,傳統的精鑄件只作為毛坯,已經不適應市場的快速應變。零部件產品的復雜程度和質量檔次越來越高,研發手段越來越強,專業化協作開始顯現,CAD、CAM、 CAE的應用成為零部件產品開發的主要技術。東風汽車公司、一汽集團公司的精鑄企業作為中國精鑄行業的領軍者,一定能憑強大的研發實力和先進的技術快速發展。
4.3 制芯技術
目前,國內外汽車鑄造制芯有3種制芯工藝,在現代汽車鑄造中常並行採用的主要工藝有熱芯盒制芯、殼芯制芯、冷芯盒制芯等,傳統的合脂或油砂制芯已被淘汰。冷芯盒技術工藝有兩個特點:一是硬化速度快,初始強度高,生產率高;二是砂芯尺寸精度高,可滿足生產薄壁高強度鑄件的砂芯。因此,制芯工藝技術有以冷芯盒技術為主的發展趨勢。一汽鑄造公司、東風汽車鑄造廠、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、山西國際鑄造公司等均採用冷芯盒制芯技術。當代先進的110L冷芯盒制芯機見圖1。
最先進的制芯工藝是結合鎖芯(Key Core)和冷芯盒等技術的制芯中心,整個射芯、取芯、修整毛刺、多個芯子定位組合成一體、上塗料、烘乾等工序,全部用一台或多台制芯機與機械手自動化完成。國外比較有名的制芯中心生產廠有西班牙LORMENDl公司、德國 Laempe公司和Hottinger公司、義大利的FA公司等。東風汽車鑄造廠、一汽鑄造公司、上海聖德曼鑄造公司、華東泰克西、上海柴油機、洛拖二鐵、濰柴、江西五十鈴等均採用冷芯盒制芯中心技術。
4.4 鑄鐵熔煉技術
目前,國內外鑄鐵熔煉技術有兩種主要方式:一是採用大型熱風除塵沖天爐與工頻保溫爐雙聯熔煉工藝;二是採用中頻感應電爐熔煉工藝技術。美國因達公司和彼樂公司生產的中頻爐技術開始越來越受到重視,該技術日益成熟,其清潔、環保、節能、高效、安全的優勢突出,是今後發展的方向。
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、東風汽車公司採用因達公司和彼樂公司生產的中頻爐和保溫爐技術,已經開發應用球化劑、孕育劑、蠕化劑和其他各種添加劑產品,形成商品化、標准化、規格化、系列化。鑄鐵孕育多用帶光電控制的隨流孕育機。新開發出的喂絲球化方法及其與
現代化檢測技術相結合的SINTER CASTZ藝是鑄鐵球化及蠕化處理的一種很有優勢的工藝,應用者日益增多。國外金屬爐料經過破碎、凈化、稱量,大大提高熔化效率和鐵水質量。國內的天津豐田、天津勤美達、蘇州勤美達等鑄造廠已對爐料採用破碎處理工藝。
4.5 鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形技術
鋁合金是汽車上應用最快和最廣的輕金屬,因為鋁合金本身的性能已經達到質量輕、強度高、耐腐蝕的要求。最初,鋁合金僅用於一些不受沖擊的部件。後來,通過強化合金元素,鋁合金的強度大大提高,由於質輕、散熱性好等特性,可以滿足發動機活塞、氣缸體、氣缸蓋在惡劣環境下工作的要求。鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形核心技術可以提高凈化、精煉、細化、變質等材質質量控制,使得鋁鑄件質量達到一致性和穩定性。隨著我國汽車業的發展,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。我國2003年鑄件總產量為1 987萬t,其中鋁鎂合金為117萬t,占總產量的5.8%。豐田汽車希望在近兩年將鋁制氣缸體由現在的35%提高到50%。日產汽車計劃在2010年以前,70%的汽油機轎車的氣缸體採用鋁制材料,近100%的氣缸蓋及變速器殼體採用鋁制材料。本田汽車公司早在1994年,將汽油發動機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採用壓鑄(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展前途的半固態壓鑄成形技術。東風本田發動機公司、東風日產發動機分公司鋁壓鑄車間採用2500t壓鑄機生產鋁氣缸體,並實現了國產化。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義大利法塔公司重力鑄造機生產鋁氣缸蓋;二是以日韓為代表的低壓鑄造成形工藝,東風日產發動機分公司鋁壓鑄車間、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生產鋁氣缸蓋。
4.6 鎂合金成形技術
鎂合金的比強度和比剛度高i優於鋼和鋁合金,遠大於工程塑料。鎂合金還具有耐高溫、抗腐蝕和抗蠕變性能。鎂是目前汽車工業中應用的最輕的金屬,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量的理想材料,鎂合金壓鑄件可以代替一些復雜的結構件,如儀錶板骨架幾十個鋼部件經沖壓、焊接而成,一質量約10 kg,若改為鎂合金壓鑄件,一次壓鑄成形,質量僅為4 kg,生產成本大大降低。隨著、鎂合金新材料的不斷開發和加工技術的完善,鎂合金在汽車市場中將不斷拓寬和持續穩定增長。鎂合金生產以壓鑄為主的成形技術,一直是汽車工業關注的焦點,鎂合金壓鑄件需求量佔到汽車工業對鎂合金需求量的80%,汽車用鎂合金壓鑄材料,除滿足耐高溫和抗蠕變性能外,還必須充分考慮設計、加工、表面處理及相關壓鑄成形工藝。由於壓鑄鎂合金有可鑄造性的突出優勢.鑄造壁厚可以達到1~1.5 mm,拔模斜度1°-2°盡管鎂合金鑄造的重點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——鎂合金的半固態加工技術出現。該技術工藝已經主要用於生產一體化的鎂、鋁合金鑄件。國外鎂合金在汽車上應用前景廣闊,歐、美國家鎂合金壓鑄件產量以每年25%的速度增長。 Audi A6轎車變速器殼體為鎂合金壓鑄件,質量僅為14.2 kg,奧迪公司最早將鎂鑄件用於儀錶板骨架。福特汽車公司用鎂合金生產座椅骨架,取代鋼制骨架,使座椅質量從4 kg減為1 kg。福特公司正在研究用鎂合金生產氣缸體。日本三菱公司與澳大利亞科技部合作開發一種質量僅為7.5 kg的超輕質量的鎂合金發動機。寶馬公司直列六缸鎂合金氣缸體已經批量投產。美國通用生產鎂壓鑄件進氣岐管。雷諾公司已生產出鎂合金車輪鑄件。東風汽車鑄造廠已經批量生產鎂合金壓鑄件,目前東風汽車公司和一汽鑄造公司正在開發承擔國家科技部的重點科技攻關項目、,如變速器殼、齒輪室罩蓋、氣門室罩蓋、轉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出轎車鎂合金變速器外殼壓鑄件。近幾年,國內還相繼建立了一些大型的外資鎂壓鑄企業,如上海鎂鎂、蘇州GF等公司。
4.7 半固態壓鑄成形技術
半固態技術發源於美國,在美國這一技術已經基本成熟並處於全球領先地位。此技術被稱之為21世紀最有前途的材料成形技術。Alumax公司率先將該技術轉化為生產力,生產的鋁合金汽車制動總泵體毛坯尺寸接近零件尺寸,加工量占鑄件質量的13%,同樣的金屬型鑄件的加工餘量則占鑄件質量的40%。20世紀80年代以來,歐洲等國在半固態應用方面作了大量研究和應用工作。義大利是半固態加工技術應用最早的國家之一,Stampal-saa公司用該技術為 Ford汽車公司生產齒輪箱蓋和搖臂零件。目前,日本的Speed Star Wheel公司已經利用該技術生產重約5 kg的鋁合金輪轂鑄件。我國半固態金屬加工技術起步較晚,始於20世紀70年代後期。與國外相比,我國在半固態金屬成形技術領域的研究還很落後。就目前我國的研究現狀來看,該技術發展動向是金屬觸變成形技術已經基本成熟,而流變成形技術的發展緩慢。因此,今後將有更多的研究人員轉向流變成形理論和應用方面的研究。目前,半固態金屬成形技術主要應用於鋁、鎂、鉛等低熔點金屬的成形,對高熔點黑色金屬的應用較少,這是今後研究的方向。目前,國內外學者已經開發出了半固態成形過程數值模擬軟體,但是還有不足,需要加強應用計算機技術。
4.8 鑄鐵材質
(1)薄壁高強度灰鑄鐵件技術
我國2003年鑄件總產量為1987萬t,其中灰鑄鐵件為1049萬t,占總產量的53%。灰鑄鐵件在汽車上的大量應用是由於該材料具有較低的成本和良好的鑄造性能優勢。隨著汽車技術輕量化要求,灰鑄鐵的增長和發展將受到一定的影響,因此其發展趨勢是加強薄壁高強度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術的開發與應用。薄壁高強度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術的難點是使最薄壁厚僅為3-5 mm的本體斷面硬度差<40HBS,組織細密均勻。轎車氣缸體和大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋鑄件的硬度、珠光體量、碳化物含量、石墨形態等金相組織的技術要求高。如大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋要求本體硬度分別為1 70~228 HBS、179~235HBS,強度和尺寸要求高,表面粗糙度Ra<50 pm。灰鑄鐵的材質牌號在不斷提高,HT300已用於氣缸體、氣缸蓋的生產,有的產品可能要達到HT350。國內汽車鑄造廠在材料工藝、熔煉工藝、造型工藝、制芯工藝、模具製造工藝、檢測技術等方面作了大量工作,並將這些技術應用在轎車氣缸體和大功率柴油機氣缸體、氣缸蓋等鑄件上。
(2)蠕墨鑄鐵技術
蠕墨鑄鐵具有球墨鑄鐵的強度,與灰鑄鐵相比又有類似的防振、導熱能力及鑄造性能.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。鐵素體機體蠕鐵的工作溫度可達到700℃;高硅鉬蠕鐵的工作溫度可達870℃。蠕墨鑄鐵不會取代球墨鑄鐵,也不會取代灰鑄鐵。蠕墨鑄鐵廣泛應用的巨大潛在市場是汽車業,其主要產品則是發動機氣缸體和大功率柴油機氣缸蓋。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越高,許多部位的工作溫度超過200℃,在此溫度下,鋁合金的強度大幅度下降,而蠕鐵則具有很大的優勢。它將成為唯一能滿足技術、環保和性能要求的先進的汽車發動機材料。因為蠕墨鑄鐵具有強度高、壁薄的特點,可以減輕質量。歐寶公司的研究表明,同樣功率的發動機氣缸體如果採用蠕鐵,壁厚可以由原來的7 mm減為3 mm,鑄件質量可減輕25%。
蠕墨鑄鐵的蠕化處理范圍很窄,核心技術是採用合適的生產技術與相應的蠕化劑。國外寶馬汽車公司、戴姆勒一克萊斯勒汽車公司、達夫公司的發動機氣缸體用蠕墨鑄鐵生產。福特(Ford)公司與辛特(Sinter)合作,於1999年在巴西每年生產10萬件氣缸體。德國Halberg鑄造廠,從1 991年開始為奧迪生產V8蠕鐵氣缸體,壁厚3.5 mm,147 kW的氣缸體質量僅74 kg。東風汽車公司鑄造廠,於1 984年5月正式在流水線上批量生產蠕墨鑄鐵排氣管,成為我國第一家在流水線上批量生產蠕墨鑄鐵件的工廠。在20世紀90年代初,又先後成功開發了蠕鐵變速器殼體和上海大眾桑塔納轎車排氣管。一汽鑄造公司無錫柴油機分公司於20世紀80年{BANNED}始大批量生產蠕鐵氣缸蓋。上海聖德曼鑄造有限公司為上海大眾生產中硅鉬蠕鐵排氣管。
(3)球墨鑄鐵技術
球墨鑄鐵由於具有高強度、高韌性和低價格.所以在汽車市場上仍有很大發展。我國球鐵產量也在持續增長,2003年產量占總產量的24%,同時制定許多球鐵標准,研究開發了適應球鐵在流水線上大量生產的先進工藝,如搖包、氣動脫硫,型內、蓋包球化,多種瞬時孕育,音頻、超聲、熱分析檢測技術。當前,在工業發達國家中,球墨鑄鐵件的產量在鑄件總產量中佔25%以上,美國2003年球鐵產量占鑄件總產量的33%。汽車鑄造業球鐵產品技術工藝的發展趨勢有以下4個方面。
一是鑄態珠光體、高強度(QT700-2、QT740-3)的載貨車和轎車曲軸,鑄態鐵素體、高伸長率(QT400—18、QT440-10)的汽車排氣管和橋殼底盤類鑄件。更高牌號QT800-2、QT900-2也在開發應用之中。
二是保安類鑄件,鑄態生產轎車轉向節的材質技術條件十分嚴格,要求鑄件零缺陷,100%的無損檢測,目前已有3項自動檢測技術用於生產。
三是耐熱球鐵件,即高硅鉬、中硅鉬、高鎳球鐵,該材質生產的排氣管件,有很好的抗高溫性能:目前國內汽車公司鑄造廠已經生產出鑄態中硅鉬鐵素體球鐵排氣管件。
四是奧貝球鐵,該材料特有的材質性能成為鑄造業的焦點,這是一種很有開發應用潛力的材料,主要用於生產曲軸等產品。
除上述外,汽車鑄造廠已經生產出鑄態球鐵冷激凸輪軸。
4.9 鑄造過程計算機應用技術
隨著汽車鑄造技術的快速發展,為縮短鑄件生產准備周期和降低新產品開發的風險,採用快速原型技術、計算機模擬模擬、三維建模、數控技術的應用越來越廣。快速原型技術在鑄造生產中的應用有了很大的發展。它除了應用開發新產品試制用的模具及熔模鑄造的蠟模外,還可以製做酚醛樹脂殼型、殼芯,可以直接用來裝配成砂型。國外公司在接到客戶提供三維CAD數據後,根據不同的產品結構,最快可在3周時間內為客戶提供鑄件。模擬造型過程正在成為國際汽車鑄造關注的前沿領域之一,清華大學、日本新東工業等對濕型砂緊實過程進行模擬。值得注意的是,德國亞琛工業大學、清華大學正在對射芯過程進行數據模擬。國內汽車鑄造業CAD-CAM-CAE一體化設計開發得到充分應用,特別是CAE凝固模擬虛擬技術,應用Magma、華鑄軟體對新產品的鑄件充型、凝固的溫度場和流動場模擬分析處理,預測和分析鑄件的缺陷。鑄造專家系統得到進一步應用,如型砂質量管理、鑄造缺陷分析、壓鑄工藝參數設計及缺陷診斷。
4.10 鑄造檢測技術
鑄造檢測技術是保證鑄件質量的關鍵手段。鑄件尺寸檢查,有常用的檢查卡具、卡板,有專用的檢測夾具。對於氣缸體、氣缸蓋等復雜件,採用三坐標儀自動測量鑄件尺寸和超聲波儀檢測鑄件的壁厚。無損檢測技術的應用越來越廣,對重要件時常採用熒光磁粉檢測表面裂紋;採用超聲波或音頻檢測球鐵的球化率;採用渦流檢測鑄件的基體組織(珠光體含量)。為滿足重要件的檢測要求,可將上述3項檢測儀器組合成一條自動檢測線。採用X射線檢測鑄件內部的縮孔與縮松缺陷,日本本田對球鐵轉向節鑄件100%用X射線探傷:採用工業內窺鏡檢測鑄件內腔質量,氣密性滲漏檢測。化學成分檢測,真空直讀光譜儀和碳硫測定儀在爐前、爐後鐵水質量上得到普遍應用.微量元素和氣體元素N、O、H的分析得到重視:爐前快速熱分析得到推廣應用,快速預報鑄鐵的碳硅當量、孕育效果、基體組織和力學性能。
4.11 綠色鑄造技術
「綠色鑄造」是使鑄造產品從設計、製造、包裝、運輸、使用到報廢處理整個產品的生命周期中,對環境的負面影響最小,資源效率最高。鑄造行業歷來被認為是高能耗、高污染的行業,要不斷開發新的節能、清潔、低排放、低污染的鑄造材料以投入生產使用。對於樹脂,要想辦法降低游離甲醛和游離酚等有害物質的含量;逐步加大冷芯盒技術應用,以減少樹脂砂對環境的影響,實現達標排放:降低熱芯盒、殼芯砂的固化溫度,制芯工藝由熱芯盒法向溫芯盒法轉變,以節約能源。我國汽車鑄造廠每年消耗新砂近千萬噸,舊砂排放的污染,以及新砂資源大量的耗費,不堪重負,因此舊砂的再生利用技術勢在必行。先進工業國家廢砂排放量降到10%以下,在歐洲、日本等地區舊砂的再生利用技術得到廣泛應用。哈爾濱東安汽車發動機公司引進義大利的熱法再生設備,已在生產中應用。一汽鑄造公司引進日本技術,熱法再生和機械再生結合,處理芯砂和型、芯砂混合砂已在生產中得到應用。目前,東風汽車公司也正在加速舊砂再生技術開發應用工作。加大廢鋼及回爐料的利用,以減少新生鐵和鋁資源的耗費。汽車鑄造業面向循環經濟的鑄造技術,要以循環經濟3R為行業准則,即以減量化(Rece)、再利用(Reuse)、再循環(Recycle)來開展工作。
5. 我國汽車鑄造業面臨的問題
我國汽車鑄造業在經過「計劃經濟」轉入「市場經濟」的過程中,經歷了起步、穩定、發展、成熟4個階段,取得了令世人矚目的成績。但是,我們必須清醒地認識汽車鑄造業的歷史重任及與發達國家的現實差距,牢牢把握國內外鑄造技術的發展趨勢,適時適宜地採用先進的鑄造技術,實施鑄造業的可持續發展戰略,目前汽車鑄造業主要有以下問題。
鑄造企業平均規模與經濟規模和國外比有較大差距。我國的鑄件產量雖然已經連續5年位居世界首位,有一批產量較高的大中型企業,但大多數鑄造企業規模偏小。就整個鑄造行業而言.其現狀仍然是廠點散(鑄造廠點達2萬多個),從業人員多(達120萬人之多),效益低下(廠均鑄件僅為500 t/年),只相當於美、日、德、法、意等工業發達國家的1/9-1/4。
鑄造企業整體技術裝備水平和國外比有較大差距。企業間技術裝備水平差距較大,少數企業的個別生產車間的技術裝備水平,已接近或達到國際先進水平,但是整體水平不高。據統計,我國已從國外進口自動造型線210多條,還有國產造型生產線250多條,這些生產線主要集中在汽車內燃機件的大批量生產企業中。
我國鑄造企業的研發與創新能力和國外比差距較大,從整體來看,鑄件的技術含量和附加值較低。據統計,全球有30多項重大的鑄造發明中沒有一項是中國的。我國生產高技術含量、高附加值、具有自主知識產權、享有國際聲譽的鑄件產品寥寥無幾,而每年都要花費一定費用進口工業生產中技術要求高的鑄件產品。
我國鑄造企業普遍存在勞動強度高、能耗高、資源消耗高、環境污染程度高現象。鑄造是一個勞動力密集的行業,國內一些企業在生產過程中,如熔化過程中加料、澆注過程中人工澆注、鑄件落砂清理過程中的搬運都不用設備,因而人工操作勞動強度很大。鑄造是耗能大戶,鑄件製造成本高的原因之一就是鑄造的能耗過高,我國平均水平的能耗約是工業發達國家的2倍或更多一些。鑄造行業也是環境污染大戶,據測算,每年的SO,等廢氣排放量約165m3,粉塵90萬t,廢砂1 800萬~2250萬t,廢渣530萬t。
鑄造企業工程技術人員和技術工人嚴重斷層,研發人員匱乏。由於鑄造行業的環境差、勞動強度高、人員待遇低等原因,使得一些工程技術人員和技術工人流失。而在鑄造生產線上工作的相關人員許多是沒有經過系統培訓,滿足不了現代化生產的要求。隨著我國高校鑄造專業減少,今後的鑄造技術人才,特別是具有創新能力的高級技術人才缺乏的狀況將更加嚴重。
6. 我國汽車鑄造業的對策和建議
❼ 提高鑄鐵平台質量該掌握哪些
1、樹脂砂造型造芯工藝 通過開發無或少污染的粘結濟、催化劑,研究與之配內套的環保處理設備,廣泛容應用和發展樹脂自硬砂、冷芯盒自硬工藝、溫芯盒法及殼型(芯)法。 樹脂泛造型工藝的產品鑄鐵平板,鑄鐵方箱,彎板等。2、水玻璃砂造型造芯工藝 研究水玻璃的凈化及改性以提高其粘結性能,開發新型水玻璃砂舊砂再生回用工藝及設備,進一步推廣酯硬化水玻璃砂在中大型鑄鐵平板上的應用。 3、鑄造塗料 擴大和加強轉移塗料、表面合金化塗料的應用領域和機理研究。 4、粘土砂濕砂造型工藝 多年的生產實踐表明,具有成本低、污染小、效率高、質量好等優點的射壓、氣沖造型和靜壓造型等高度機械化、自動化、高密度濕度造型工藝,將成為我國今後中、小型鑄件生產的重要發展趨勢。
❽ 平板平面度是否合格的依據是什麼
平面度
平面度是指一個表面的所有元素都在一個平面上的狀態。
平面度控制:限定一個表面允許的不平誤差的形位公差。
平面度公差帶:兩個平行平面,所有元素落在中間。公差帶的第一個平面由被控表面上的三個最高點組成,第二個平面是偏離第一平面,控制公差值距離的平行平面。如下圖所示,平面度的公差帶為距離0.2mm的兩個平行平面。
公差值:兩面之間的距離。如下圖所示,公差值為0.2mm。
總結
平面度公差帶是兩個距離等於公差值的平行平面。第一個平面由被控表面上的三個最高點組成。
平面度公差可規定一個由兩平行平面定義的公差帶,表面或零件的中位面需在此范圍內。
平面度以往都是度表面的定義,最新ASME14.5-2018版提出了對零件中位面的定義,再次,會結合ASME14.5標准,對平面度中位面的定義進行講解。
當平面度公差規定於表面上時,公差框格與指引線相連並指向表面或該表面的延伸線。如下圖所示。當包含表面的平面度且該被測表面與大小尺寸關聯時,平面度公差需小於尺寸公差。除非要素應用「自由狀態」或「獨立」(M/L)符號。當「獨立」符號應用於大小尺寸時,MMC下的理想形狀要求(此處需解釋一下,因為ASME標准默認為包容原則,其中滿足包容原則的條件之一為尺寸要素在MMC時,應具有理想的幾何形狀)不適用並且形狀公差可大於尺寸公差。
延伸含義
若平面未標注大小尺寸要求,只標注了平面度要求,此時平面度0.25mm僅對表面形狀進行限制,但零件的寬度大小可大,可小,無限制要求。
RFS、MMC或LMC平面度在寬度上的應用 平面度可基於RFS、MMC或LMC應用於寬度尺寸要素,並且公差值可大於尺寸公差;不應用MMC下的理想形狀邊界。
由於平面度在寬度上的應用目前情況還很少,但我們需同時清楚,此種應用是合理的。
平面度可基於單位面積應用個,以限定在要素的一定區域內表面波動的突變。單位面積的波動可與規定的整體波動組合使用或單獨使用。由於平面度涉及表面面積,應在平面公差的右側規定單位面積的直徑,例如方形區域「25x25」或圓形區域直徑「25」,用斜線分開。可使用共享一個符號的多層公差框格(如下圖)或多行單層公差框格。
平面度控制的實際應用
1、墊圈和密封圈
2、相配的零件表面
3、基準平面
4、間接的平面控制,不能滿足要求的情況
間接的平面控制,有幾個形位公差
垂直度、平行度、傾斜度、全跳動、面輪廓。
間接控制的平面度,不需要檢驗;
如果要檢驗,就要標注平面度控制;這個標注的公差值一定要小於影響這個表面的任何間接控制的公差值。
平面度控制的合法標注
公差框架里不能有基準;
平面度公差值必須小於其他的間接約束平面度的公差
檢測平面度
把零件表面放在一個有孔的真實平面上,建立第一平面;把百分表安裝進孔里,讓表頭劃過零件整個表面,它所測量的值,就是受控表面與真實平面的距離。在任何一點, 測量值大於給定的平面度公差,那這個零件就不合格。
❾ 鑄造膠水『
鑄造用膠黏劑,是型砂或芯砂的粘接用材料。這類材料從黏土、水泥、水玻璃、有機水溶性膠版黏劑、油類權膠黏劑到合成樹脂膠黏劑等種類繁多而廣泛。在制芯工藝中,隨著制芯技術不斷進步,在自硬芯、殼芯、熱芯盒芯、冷芯盒芯及溫芯盒芯等製造工藝中,使用的膠黏劑幾乎都是合成樹脂材料。
鑄造用合成樹脂膠黏劑主要有型砂或芯砂的粘接用材料(呋喃樹脂)三類。這三類樹脂各有所長,又都有一定局限性,單獨使用往往難以滿足生產,因此在實際生產中使用的材料常常是兩種或三種樹脂的混合物,或者是這些樹脂的單體,及尿素、甲醛、苯酚、糠醇等某幾個按設計比例的共縮聚物。