國產砂型和金屬型清潔高效鑄造設備的現狀分析

盧 軍（濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，濟南 250022）

國產砂型和金屬型清潔高效鑄造設備的現狀分析

盧 軍（濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，濟南 250022）

通過對砂型鑄造成套設備和金屬型鑄造成套設備的現狀進行分析，找出國產設備的薄弱環節，指出了國產清潔高效鑄造設備今后的發展方向。

砂型鑄造；自動化造型線；金屬型鑄造設備

1 砂型鑄造成套設備的現狀

鑄造裝備是國民經濟發展的重要基礎產業，是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船、紡織等支柱產業的基礎，是制造業的重要組成部分。砂型鑄造是獲得機械產品毛坯的主要方法之一，是機械工業重要的基礎工藝。砂型鑄造成套設備是先進制造技術的重要內容，如制造汽車發動機的關鍵零件——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）。在國防建設中，各種現代化的武器裝備也同樣離不開鑄件，從槍炮、艦艇到作戰飛機，鑄件對武器性能的提升起到至關重要的作用。在其他各種機械設備中，例如，礦山冶金機械、農業機械、化工機械、發電設備等，鑄件也占有相當大的比例，對主機性能提高也發揮著重要作用。鑄件的重要性在裝備制造業中顯而易見，沒有高質量的鑄件，就不可能有高性能的裝備。

我國目前已經成為世界鑄造機械大國之一，鑄造機械制造行業近年來取得了很大的成績。“八五”期間鑄造機械制造受到了原機電部高度重視，投入了建國以來最大的一次專項技改貸款和攻關費用，扶持了鑄造機械行業產品的開發和發展。“垂直分型無箱射壓造型機”、“水玻璃砂舊砂再生設備的研制”、“金屬型鑄造設備”等相繼被開發應用。“九五”期間，鑄造行業承擔并完成了“轎車鑄件毛坯精化高效造型與清理成套技術與裝備”的任務，“缸體高效連續拋丸清理線的開發與研制”也取得圓滿成功，1999年完成了國家攻關高水平的氣沖造型線項目。“十五”期間，鑄造機械行業主要經濟指標的年均增長都在30%以上，高于機床工具全行業平均增長水平，特別是利潤增長更快，年均利潤增長高達46%，同時也保持較高的市場銷售水平。另外，樹脂砂鑄造成套設備基本可以滿足國內市場需求，改變了過去主要依賴進口的局面；已經能夠生產出較高水平的鑄造自動生產線，部分的改變了轎車發動機缸體、缸蓋等鑄件毛坯也要進口的情況。應當說“十五”期間鑄造機械行業的產品水平有了很大提高，為中國鑄造機械行業今后的進一步發展打下良好基礎。“十一五”期間，鑄造機械行業在巨大市場需求的刺激下，仍將繼續保持較高增長速度。由于鑄造機械產品的技術水平仍然與市場需求差距較大，鑄造機械行業的發展存在巨大的發展潛力和擴展空間，為鑄造機械行業的快速增長帶來機遇。

上世紀90年代以來，我國砂型鑄造成套裝備發展迅速，先后開發出氣流沖擊造型線、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、冷芯盒制芯機、制芯中心等，隨著產品水平的提高，產品的設計水平和生產能力也都有了顯著提高，這對打破國外廠家在該領域的壟斷，改變依賴進口的局面，扭轉我國汽車行業重大制造裝備落后的局面，促進我國清潔高效鑄造設備技術的進步和發展，帶動我國鑄造機械行業的快速健康發展具有重要意義。

雖然近年來國內鑄造裝備的水平有了長足進步，但是就總體而言距國外先進水平還有一定差距，尤其是關鍵主機設備差距更大，由于主機受制于國外產品，只能依賴進口，國產裝備只能為進口裝備配套，難以滿足國內市場對清潔高效鑄造設備的需求。雖然我國年生產鑄件總量雖已位居世界第一，但砂型鑄造設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工業國家。差距主要表現在：

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

（2）產品水平和技術工藝水平總體上低于先進工業國家。特別是先進的設計制造技術遠沒有得到推廣和普及，尚難以形成從產品設計、制造、直至形成系列化生產能力的現代產品開發模式。

（3）鑄造機械企業中技術人員的比例與整體技術水平偏低，綜合開發能力較弱，生產效率低。

（4）產品的可靠性差，砂型鑄造成套裝備可靠性水平有待發展。

（5）產品的標準化程度不高，嚴重制約著產品質量提高和新產品的開發，標準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展的前提是現代制造業對鑄造裝備技術與市場的需求，仍然體現在通過清潔高效鑄造設備進行產品生產所充分展示的優質、高效、節能、節材等特點與優勢的進一步發揮。發展趨勢主要表現在：

隨著以信息技術為代表的高新技術的不斷發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展總趨勢是向精密化、柔性化、虛擬化、網絡化、智能化、敏捷化、清潔化、集成化及管理創新的方向發展，大型化、輕量化、精確化、高效化、數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 金屬型成套設備的現狀

壓力鑄造工藝方法具有精密成形、節約能源、生產率高等特點，在凈成形工藝的先進綜合技術中獨樹一幟，最適合于鋁、鎂等有色合金結構件的批量生產。尤其是采用壓鑄工藝方法生產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，壓力鑄造設備成為行業中最受青睞的鑄造方法，并且也是金屬快速精密成形技術中發展最快的工藝方法。用壓力鑄造生產出的零件的應用范圍遍及各個工業領域，諸如：汽車、航空、航天、電子、通訊、兵器、船舶、計算機等國家重要支柱產業，其他如工程器械、紡織機械、印刷機械、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，足見壓力鑄造在經濟社會中廣泛應用的程度。

壓力鑄造設備在我國已有近六十年的生產歷史，軍工生產和汽車工業的發展帶動了壓力鑄造設備的起步，20世紀80年代以前我國只能生產2500kN以下的普通型臥式壓鑄機，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。20世紀80年代以后到90年代中期，國內壓鑄機廠家相繼開發研制了 4000kN、6300kN、8000kN、10000kN、12000kN及16000kN臥式冷室壓鑄機。世界上生產的最大噸位的壓鑄機在20世紀末期已經超過了30000kN，而我國目前仍然沒有成功應用在實際生產中的超過30000kN的臥式冷室壓鑄機。由于國家有關部門及企業對該行業支持力度不夠，導致該行業的研究、開發能力與工業發達國家差距甚遠。

開發用于大型零部件壓鑄的清潔、高效、節能的成形方法將填補我國在汽車、航空航天、軍用電子裝備、武器及其他軍事裝備等領域對大型結構件的空白。隨著世界能源緊張與環境污染問題的日趨嚴重，節能和輕量化已成為汽車工業的重要發展方向，汽車質量的大小對其能量消耗起著重要作用。據測算，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濟性起著重要作用，降低汽車的重量，是節約能源，減少污染，提高燃料利用率的有效途徑。在汽車輕量化的進程中，以鋁、鎂為代表的輕質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、節約能源、生產效率高、經濟指標優良、尺寸精度高和互換性好等優點，在規模化的制造業產業中獲得了廣泛應用和迅速發展，如汽車、航空、航天、電子以及其它相關行業，特別是在汽車領域，60%以上的壓鑄件用于汽車領域。

大型有色合金件的使用將越來越起到舉足輕重的作用，我國在生產大型有色合金件的主要裝備——大型金屬型設備目前還需要大量進口。開發大型數控臥式壓鑄成套裝備、低壓鑄造成套設備、金屬型鑄造成套設備等，可為我國自主品牌汽車的大型關鍵零部件提供重大基礎裝備，使汽車發動機缸體、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，改變國內大型復雜汽車壓鑄件完全依靠進口的局面，提升汽車更新換代速度，促進自主汽車工業的發展，并將促進航空、航天、軍工領域大型壓鑄件的開發，促進航空、航天、軍工業的發展，同時在其他領域的產品如計算機外部裝備（計算機機房地板）、電梯踏板、升降電梯（構架件）、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行生產。

新的近凈成形技術如真空壓鑄及擠壓鑄造近年來也得到發展，其產品的表面質量和內在質量更優異，生產率更高，適合大規模生產且能進行自動控制，已成為鑄造成形的最具發展潛力的技術，這對打破國外廠家在該領域的壟斷，改變依賴進口的局面，徹底打破國外在清潔高效鑄造設備方面的技術壁壘，改變我國汽車行業重大制造裝備落后的局面，滿足國內市場的需求，促進我國清潔高效鑄造設備技術的進步和發展，積極帶動我國鑄造機械行業的快速健康發展具有重要意義。雖然近年來國內鑄造裝備的水平有了長足進步，但是就總體而言距國外先進水平還有一定差距，尤其是關鍵主機設備差距更大。由于主機受制于國外產品，只能依賴進口，國產裝備只能為進口裝備配套，難以滿足國內市場對清潔高效鑄造設備的需求。因此，加快研究開發我國超大型、以壓鑄單元為主體的成套裝備與技術，乃是當務之急。

大型化、輕量化、精確化、集成化、標準化、數字化、綠色化，以達到使用人造材料來代替天然的材料，以保護自然資源、實用節能、組合設計和循環設計的目的。

3 結束語

清潔高效鑄造設備使機械產品毛坯成形實現由粗放到精化的轉變，使外部質量達到無余量或接近無余量，內部質量做到無缺陷或接近無缺陷，實現優質、高效、輕量化、低成本的成形。隨著清潔高效鑄造設備的日趨成熟與應用范圍的不斷擴大，與之相配套的新技術研究與開發工作嚴重滯后的問題日益突現，這種現狀已較為嚴重地阻礙了企業的生產實踐，特別是貿易活動的正常、有序的開展。因此，急需開展清潔高效鑄造設備的研究，使清潔高效鑄造設備向精密、高速、復合、智能方向發展，以達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效率、節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：“高檔數控機床與基礎制造裝備”（課題編號：2009ZX04014）

2010－04－27

2010－070

盧 軍（1968－），男，高工，全國鑄造機械標準化技術委員會秘書長