国产砂型和金属型清洁高效铸造设备的现状分析

卢 军（济南铸造锻压机械研究所有限公司，济南 250022）

国产砂型和金属型清洁高效铸造设备的现状分析

卢 军（济南铸造锻压机械研究所有限公司，济南 250022）

通过对砂型铸造成套设备和金属型铸造成套设备的现状进行分析，找出国产设备的薄弱环节，指出了国产清洁高效铸造设备今后的发展方向。

砂型铸造；自动化造型线；金属型铸造设备

1 砂型铸造成套设备的现状

铸造装备是国民经济发展的重要基础产业，是汽车、石化、钢铁、电力、造船、纺织等支柱产业的基础，是制造业的重要组成部分。砂型铸造是获得机械产品毛坯的主要方法之一，是机械工业重要的基础工艺。砂型铸造成套设备是先进制造技术的重要内容，如制造汽车发动机的关键零件——缸体、缸盖，以及曲轴、凸轮轴等都是由铸件加工而成，汽车中铸件重量占整车重量的19%（轿车）～23%（卡车）。在国防建设中，各种现代化的武器装备也同样离不开铸件，从枪炮、舰艇到作战飞机，铸件对武器性能的提升起到至关重要的作用。在其他各种机械设备中，例如，矿山冶金机械、农业机械、化工机械、发电设备等，铸件也占有相当大的比例，对主机性能提高也发挥着重要作用。铸件的重要性在装备制造业中显而易见，没有高质量的铸件，就不可能有高性能的装备。

我国目前已经成为世界铸造机械大国之一，铸造机械制造行业近年来取得了很大的成绩。“八五”期间铸造机械制造受到了原机电部高度重视，投入了建国以来最大的一次专项技改贷款和攻关费用，扶持了铸造机械行业产品的开发和发展。“垂直分型无箱射压造型机”、“水玻璃砂旧砂再生设备的研制”、“金属型铸造设备”等相继被开发应用。“九五”期间，铸造行业承担并完成了“轿车铸件毛坯精化高效造型与清理成套技术与装备”的任务，“缸体高效连续抛丸清理线的开发与研制”也取得圆满成功，1999年完成了国家攻关高水平的气冲造型线项目。“十五”期间，铸造机械行业主要经济指标的年均增长都在30%以上，高于机床工具全行业平均增长水平，特别是利润增长更快，年均利润增长高达46%，同时也保持较高的市场销售水平。另外，树脂砂铸造成套设备基本可以满足国内市场需求，改变了过去主要依赖进口的局面；已经能够生产出较高水平的铸造自动生产线，部分的改变了轿车发动机缸体、缸盖等铸件毛坯也要进口的情况。应当说“十五”期间铸造机械行业的产品水平有了很大提高，为中国铸造机械行业今后的进一步发展打下良好基础。“十一五”期间，铸造机械行业在巨大市场需求的刺激下，仍将继续保持较高增长速度。由于铸造机械产品的技术水平仍然与市场需求差距较大，铸造机械行业的发展存在巨大的发展潜力和扩展空间，为铸造机械行业的快速增长带来机遇。

上世纪90年代以来，我国砂型铸造成套装备发展迅速，先后开发出气流冲击造型线、高压造型线、水平（垂直）分型脱箱造型线、震压造型线、射压造型线、静压造型线、实型造型线、热芯盒制芯机、冷芯盒制芯机、制芯中心等，随着产品水平的提高，产品的设计水平和生产能力也都有了显著提高，这对打破国外厂家在该领域的垄断，改变依赖进口的局面，扭转我国汽车行业重大制造装备落后的局面，促进我国清洁高效铸造设备技术的进步和发展，带动我国铸造机械行业的快速健康发展具有重要意义。

虽然近年来国内铸造装备的水平有了长足进步，但是就总体而言距国外先进水平还有一定差距，尤其是关键主机设备差距更大，由于主机受制于国外产品，只能依赖进口，国产装备只能为进口装备配套，难以满足国内市场对清洁高效铸造设备的需求。虽然我国年生产铸件总量虽已位居世界第一，但砂型铸造设备相对落后的面貌尚未得到根本改变，总体水平仍然落后于先进工业国家。差距主要表现在：

（1）中低档产品已供过于求，而中高档砂型近净成形成套装备还有大型配套的铸造设备的自配率不足60%。我国仍然是清洁高效铸造设备净进口量最大的国家。

（2）产品水平和技术工艺水平总体上低于先进工业国家。特别是先进的设计制造技术远没有得到推广和普及，尚难以形成从产品设计、制造、直至形成系列化生产能力的现代产品开发模式。

（3）铸造机械企业中技术人员的比例与整体技术水平偏低，综合开发能力较弱，生产效率低。

（4）产品的可靠性差，砂型铸造成套装备可靠性水平有待发展。

（5）产品的标准化程度不高，严重制约着产品质量提高和新产品的开发，标准的覆盖范围和适用性有待提高。

砂型近净成形成套装备的发展的前提是现代制造业对铸造装备技术与市场的需求，仍然体现在通过清洁高效铸造设备进行产品生产所充分展示的优质、高效、节能、节材等特点与优势的进一步发挥。发展趋势主要表现在：

随着以信息技术为代表的高新技术的不断发展和市场需求的个性化与多样化，未来砂型近净成形成套装备发展总趋势是向精密化、柔性化、虚拟化、网络化、智能化、敏捷化、清洁化、集成化及管理创新的方向发展，大型化、轻量化、精确化、高效化、数字化及绿色化的砂型近净成形成套装备市场的需求量也越来越大。

2 金属型成套设备的现状

压力铸造工艺方法具有精密成形、节约能源、生产率高等特点，在净成形工艺的先进综合技术中独树一帜，最适合于铝、镁等有色合金结构件的批量生产。尤其是采用压铸工艺方法生产大型铝合金时只有少量的烟雾和废水，并且这些轻度的污染源完全可以通过有效的控制和处理成“零”排放，这是其它铸造方法无法比拟的。因而，压力铸造设备成为行业中最受青睐的铸造方法，并且也是金属快速精密成形技术中发展最快的工艺方法。用压力铸造生产出的零件的应用范围遍及各个工业领域，诸如：汽车、航空、航天、电子、通讯、兵器、船舶、计算机等国家重要支柱产业，其他如工程器械、纺织机械、印刷机械、仪器仪表、动力工具、照明器材、水暖器材、家用电器、小五金、玩具等，都大量采用压铸件，足见压力铸造在经济社会中广泛应用的程度。

压力铸造设备在我国已有近六十年的生产历史，军工生产和汽车工业的发展带动了压力铸造设备的起步，20世纪80年代以前我国只能生产2500kN以下的普通型卧式压铸机，仅用于航天、航空、军用电子装备、武器及其他军事装备等特殊行业。20世纪80年代以后到90年代中期，国内压铸机厂家相继开发研制了 4000kN、6300kN、8000kN、10000kN、12000kN及16000kN卧式冷室压铸机。世界上生产的最大吨位的压铸机在20世纪末期已经超过了30000kN，而我国目前仍然没有成功应用在实际生产中的超过30000kN的卧式冷室压铸机。由于国家有关部门及企业对该行业支持力度不够，导致该行业的研究、开发能力与工业发达国家差距甚远。

开发用于大型零部件压铸的清洁、高效、节能的成形方法将填补我国在汽车、航空航天、军用电子装备、武器及其他军事装备等领域对大型结构件的空白。随着世界能源紧张与环境污染问题的日趋严重，节能和轻量化已成为汽车工业的重要发展方向，汽车质量的大小对其能量消耗起着重要作用。据测算，汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重，如果汽车自重能够减轻10%，其燃油效率将提高6%。因此，汽车的重量对燃油的经济性起着重要作用，降低汽车的重量，是节约能源，减少污染，提高燃料利用率的有效途径。在汽车轻量化的进程中，以铝、镁为代表的轻质合金材料无疑将会扮演极为重要的角色。压力铸造是铝、镁合金的最重要的成形方法，具有近净成形、节约能源、生产效率高、经济指标优良、尺寸精度高和互换性好等优点，在规模化的制造业产业中获得了广泛应用和迅速发展，如汽车、航空、航天、电子以及其它相关行业，特别是在汽车领域，60%以上的压铸件用于汽车领域。

大型有色合金件的使用将越来越起到举足轻重的作用，我国在生产大型有色合金件的主要装备——大型金属型设备目前还需要大量进口。开发大型数控卧式压铸成套装备、低压铸造成套设备、金属型铸造成套设备等，可为我国自主品牌汽车的大型关键零部件提供重大基础装备，使汽车发动机缸体、变速箱壳体、汽车门框、汽车仪表盘、汽车后盖箱等压铸成为可能，改变国内大型复杂汽车压铸件完全依靠进口的局面，提升汽车更新换代速度，促进自主汽车工业的发展，并将促进航空、航天、军工领域大型压铸件的开发，促进航空、航天、军工业的发展，同时在其他领域的产品如计算机外部装备（计算机机房地板）、电梯踏板、升降电梯（构架件）、大型灯具等许多大型零件，都是铝合金制成的，都急需采用大型压铸单元进行生产。

新的近净成形技术如真空压铸及挤压铸造近年来也得到发展，其产品的表面质量和内在质量更优异，生产率更高，适合大规模生产且能进行自动控制，已成为铸造成形的最具发展潜力的技术，这对打破国外厂家在该领域的垄断，改变依赖进口的局面，彻底打破国外在清洁高效铸造设备方面的技术壁垒，改变我国汽车行业重大制造装备落后的局面，满足国内市场的需求，促进我国清洁高效铸造设备技术的进步和发展，积极带动我国铸造机械行业的快速健康发展具有重要意义。虽然近年来国内铸造装备的水平有了长足进步，但是就总体而言距国外先进水平还有一定差距，尤其是关键主机设备差距更大。由于主机受制于国外产品，只能依赖进口，国产装备只能为进口装备配套，难以满足国内市场对清洁高效铸造设备的需求。因此，加快研究开发我国超大型、以压铸单元为主体的成套装备与技术，乃是当务之急。

大型化、轻量化、精确化、集成化、标准化、数字化、绿色化，以达到使用人造材料来代替天然的材料，以保护自然资源、实用节能、组合设计和循环设计的目的。

3 结束语

清洁高效铸造设备使机械产品毛坯成形实现由粗放到精化的转变，使外部质量达到无余量或接近无余量，内部质量做到无缺陷或接近无缺陷，实现优质、高效、轻量化、低成本的成形。随着清洁高效铸造设备的日趋成熟与应用范围的不断扩大，与之相配套的新技术研究与开发工作严重滞后的问题日益突现，这种现状已较为严重地阻碍了企业的生产实践，特别是贸易活动的正常、有序的开展。因此，急需开展清洁高效铸造设备的研究，使清洁高效铸造设备向精密、高速、复合、智能方向发展，以达到毛坯向精密成形或近净成形、提高成形和加工精度及生产效率、节约资源和能源的目的。

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

科技重大专项：“高档数控机床与基础制造装备”（课题编号：2009ZX04014）

2010－04－27

2010－070

卢 军（1968－），男，高工，全国铸造机械标准化技术委员会秘书长