机动车铸造技术的特点和发展变化
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铸造技术在我国由来已久,并且成为一种系统化的工业技术,铸造作为一种古老的制造方法,在我国已久有6000多年的历史了,尤其是科学技术迅猛发展的全球经济一体化时代,金属型的各种类型特点表现出了铸件形成的不同规律和形势,铸造技术的优缺点也是显而易见的,如果铸造技术的好,尤其是应用到汽车行业,优点更是显而易见,如汽车中的铸造技术表现出轻量化、数值化、环保化方面进行。可以得到的数据显示,汽车自重每减少10%,油耗可减少5.5%,燃料经济性可提高3%-5%,同时降低排放10%左右。本文将窥探中国机动车在铸造业应更充分地发挥铸造资源特点和我国现代化的的铸造工业。
一、中国铸造技术的现状
我国作为一个资源大国,在技术行业领域也是非常具体的,其中主要集中在山西,山西有丰富的生铁、煤炭、劳力资源、铝镁、电力和使山西的铸造产业有得天独厚的优势,具有500个铸造企业,80%为民营企业。我国铸造厂点多达2万多个,铸造行业从业人员达120万之多。“长三角”地区的铸件产量占全国的1/3,该地区主要以民营企业为主,而在山西就有河津山联、山西国际和山西华翔年产量分别达4万t、2万t、12万t。这样多的数据完全可以成为我国最多的铸造技术生产主要基地,而汽车与汽车零部件行业的发展已经非常快速地拉动了铸造行业的发展。“东三省”有一汽集团、哈飞集团等骨干汽车企业带动了汽车铸件产量的增长。一汽集团铸造公司,已经形成40万t铸件的生产能力。辽宁北方曲轴有限公司,到“十一五”末将形成年产15万台发动机、100万件曲轴、产值20亿的曲轴生产基地。“珠江三角洲”压铸行业发达,有700多个压铸企业,年产量达20万t。这些数据足以影响我国汽车行业的铸造技术发展。
本文主要讨论的是机动车的铸造技术,而铸造技术的发展,使得能源也大大的节约了,据有关部门的数据分析,铸件轻量化主要有两个方式。一方面采用铝、镁等非铁合金铸件,美国2003年统计有2/3的铝铸件用于汽车上,每车达到107 kg。另一方面减小铸件壁厚、设计多零件组合铸件,生产薄壁高强度复合铸件,并减少加工余量,生产近终形铸件。随着汽车技术的快速发展,为缩短铸件生产准备周期和降低新产品开发的风险,要求采用快速制模技术、计算机仿真模拟、三维建模、数控技术。其中,在多年的发展中清洁生产、废物再生不久将成为铸造业的发展趋势,降低能耗是其持续发展的主题。我国汽车铸造业必须走高效、节能、节材、环保和绿色铸造之路,因为国家和社会要求严厉管控汽车铸造业的能源消耗大户和污染大户,以利改善铸造业热、脏、累的劳动密集型行业员工的劳动环境。
二、机动车铸造技术发展趋势
铸造技术也将会随着我国科学技术的发展不断前进的,有了砂型铸造成形技术,这种技术也是近年来出现的先进技术,潮模造型经过手工紧实一震击+压实紧实→高压+微震紧实→气冲紧实→静压紧实几个发展阶段。静压造型技术的本质就是“气中预紧实+压实”,表现出的优点形式:铸型轮廓清晰,表面硬度高且均匀,拔模斜度小,型板利用率高,工艺装备磨损小,铸型表面粗糙度低,铸型型废率低等方面的特点。所以有最新、最先进的造型工艺,并已成为当今的主流紧实工艺。目前,高压造型和单一气冲造型已逐渐被静压造型所替代,原先高压造型线和气冲造型线的主机已逐渐更新为静压造型主机,新建铸造厂均首选采用静压造型技术。其次是近净形技术,近净形技术种有消失模铸造成形工艺,该工艺也叫做气化模铸造、实型铸造和无型腔铸造三种称呼。据2003年有关的数据显示我国有150家企业用该工艺生产箱体类、管件阀体类、耐热耐磨合金钢类等三大类铸件,总产量超过10万t。对于该工艺尺寸精度高达0.2 mm以内,表面粗糙度可达Ra5μm~Ra6μm,被铸造界誉之为“21世纪的铸造新技术”、“铸造的绿色工程”。其次是熔模精密铸造成形工艺。熔模精密铸造成形工艺将来的发展趋势是铸件产品越来越接近零部件产品,传统的精铸件只作为毛坯,已经不适应市场的快速应变。熔模精密铸造工艺有水玻璃制壳工艺、复合制壳工艺、硅溶胶制壳工艺。汽车产品材料有碳素钢、合金钢、有色合金与球墨铸铁。熔炼设备国内采用普通、快速中频炉;国外采用真空炉、翻转炉、高频炉技术方面的特点。
还有制芯技术,制芯技术在我国有三种类型,包括热芯盒制芯、壳芯制芯和冷芯盒制芯,其中冷芯盒技术表现出两个特点:一方面硬化速度快,初始强度高,生产率高;另一方面砂芯尺寸精度高,可满足生产薄壁高强度铸件的砂芯。另一种工艺就是铸铁熔炼技术,该工艺采用的是大型热风除尘冲天炉与工频保温炉双联熔炼工艺;二是采用中频感应电炉熔炼工艺技术。美国因达公司和彼乐公司生产的中频炉技术开始越来越受到重视,该技术日益成熟,其清洁、环保、节能、高效、安全的优势突出,是今后发展的方向。
未来的发展技术中,铸造技术在机动车方面的应用将是铝合金气缸体、气缸盖压铸成形技术,镁合金的比强度和比刚度高就会远远大于钢和铝合金,远大于工程塑料的强度比。并且由于质轻、散热性好等特性,可以满足发动机活塞、气缸体、气缸盖在恶劣环境下工作的要求。现在很多汽车在发动机方面的铝合金运用也开始达到一种很高的高度了。
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