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世紀之交的中國汽車鑄造業

64185人次瀏覽 時間:2005/12/8 0:00:00 中國機械 【
    一、鑄件的主要用戶——汽車業  
    汽車誕生已有百年,現在全世界有6億7千萬輛汽車在服役之中,而且全球汽車保有量增加勢頭未減。21世紀,亞洲對汽車需求的增長將位于世界之首。據分析,亞洲地區汽車需求量每年將平均增長約7%。大大高于世界平均增長速度。而中國是極具發展潛力的汽車市場,是世界上最大的潛在的汽車市場。中國汽車工業早晚將成為世界最大的汽車工業之一。  
    汽車工業帶動其它產業的能力很強,汽車工業的發展必將推動冶金、能源、材料、化工、機械、電子等產業的發展,促進公路、城市的建設及金融、保險、貿易、運輸、信息等第三產業的繁榮。據統計,德國每七個工作崗位中,就有一個與汽車業有關。汽車業對促進消費、擴大就業、提高人民的生活水平、帶動經濟發展的作用是顯而易見的。因此,我國在大力發展載貨卡車的同時,轎車發展也很快,近來,又鼓勵私人購車,銀行發放私人購車信貸,車輛稅費也在改革,隨著公路的增加及城市向遠郊及衛生城的發展,中國汽車的需求量必將更快提高。  
    第63屆世界鑄造會議于1998年在匈牙利舉行,會議的報告中指出,全世界鑄件的最大買主是汽車制造業。美國是世界上鑄件產量最高的國家,美國鑄件的最大用戶是它的汽車制造業。我國的汽車產量還不高,但我國的汽車制造業出正在成為我國鑄件的主要用戶。據不完全統計,1998年,我國汽車鑄鐵件的產量約為70萬噸,汽車鑄鋁件的產量約為8萬噸。汽車工業的發展,是刺激制造業發展的重要因素。中國的很多大型鑄造廠,都是我國汽車鑄件的供應廠家。  
    二、年輕的中國汽車鑄造業  
    作為有數千年鑄造歷史的鑄造古國,中國的汽車鑄造業卻只有四十幾年的歷史。如此年輕的中國汽車鑄造業,基本上是在計劃經濟體制下建立起來的隸屬主機廠的自給自足式的鑄造廠。這也是由于汽車工業本身就是中國的新興幼稚產業,全社會能為汽車工業協作供貨的能力、水平,在當時極度為有限。因此,汽車鑄造廠當年的“大而全”,“小而全”亦屬不得已而為之。汽車鑄件比傳統產業的鑄件復雜,質量要求較高,供貨節拍較快,因此須采用具有一定水平的較高生產率的鑄造設備、設施,資金的投入也較高。但由于隸屬主機廠,又不是主機廠的主體專業,所以,所能安排的實際投入又是很有限的。即使引進了某些國外設備,也因資金有限只能引進部分主要設備,而無能力引進全套設備,從而導致了鑄造專業廠比同樣隸屬于主機廠的機械加工、裝配等專業廠的技術水平要落后,生產效率較低,往往成為制約主機廠的“瓶頸”。在艱難地渡過了起步階段之后,中國汽車鑄造業又面臨其用戶--汽車業對鑄件的越來越高的要求,面臨社會對鑄造業越來越嚴的要求。為了實施可持續發展的戰略,必須使汽車達到節能、環保的目標。因此,汽車要努力提高燃料的經濟性,要嚴格控制排放。歐共體已著手開發油耗低于3升/百公里的汽車,美國提出的目標是80英里/加侖汽油,(即34公里/升汽油)。為達到這樣的目標,減輕汽車自重是重要措施,汽車每減重100公斤,百公里可以節省汽油0 .3升,每降低10%的汽車重量,就可減少10%的汽車排放。為使汽車減輕自重,便要求汽車鑄件必須輕量化、薄壁化、精確化、強韌化。所以,汽車的鑄件不斷被重量輕的鋁鑄件取代。近十年,美國汽車鋁鑄件增加1.7倍,到2007年,美國轎車發動機缸蓋的95%將采用鋁鑄件,缸體的50%將采用鋁鑄件。歐洲的每車鋁鑄件,1990年為55公斤,2006年,將達98公斤。比重比鋁合金輕三分之一的鎂合金鑄件在轎車上的應用更呈大幅度提高之勢。近幾年,轎車鎂鑄件的應用以每年20%的速度增長,1996年,通用公司生產的轎車,每車采用45個鎂合金鑄件,1998年美國汽車鎂合金鑄件年產已高達1.3萬噸。我國轎車發展是與世界的潮流一致的,我國對汽車排放的要求是,一步就達到歐共體的排放標準(先執行歐1號標準,2003年達到歐II號標準……),而且北京已開始執行,其它城市也陸續執行。因此,對汽車鑄件的要求也同世界趨勢是一樣的。對汽車鑄件的輕量化、薄壁化、強韌化的要求,給我國汽車鑄鐵件的鑄造工世水平、設備與模具的水平和鑄造原、輔材料的水平的提高,形成了巨大的壓力。而我國汽車鋁鑄造,只是近幾年隨著轎車工業的興起才剛剛開始,汽車鎂鑄造幾乎從零開始。足見我國汽車鑄造業壓力之大。另一方面,社會已經再不能原諒鑄造業這個能源消耗大戶和污染大戶的放任自流。對資源的保護,對環境的保護已是大家的共識。1998年的63屆世界鑄造會議上,已開始頒發鑄造環境保護獎,世界上十家率先通過ISO14000認證的鑄造廠獲獎。而我國的環境污染總水平已相當于發達國家歷史上最嚴重的程度,我國汽車鑄造業必須走高效、節能、節材、環保之路,走綠色鑄造之路,別無選擇。年輕的中國汽車鑄造業任重道遠。  
    三、幾種典型汽車鑄件  
    縱然我國汽車鑄造業還年輕,但國內很多鑄造工作者已經很贊賞具有大量流水生產能力的我國汽車鑄造業的裝備狀況。而事實上,我國轎車用的典型鑄件,如缸體、缸蓋等,至今有的汽車廠還未實現國產化,還在靠進口鑄件。我們必須把我國汽車鑄造業的水平盡快搞上去。下面就從一些典型汽車鑄件入手,對汽車鑄造業作進一步分析。  
    1、缸體  
    汽車上最重要、最復雜的鑄件位于汽車的心臟--發動機上。為防止汽車有“心臟病”,發動機上的主要鑄件的質量尤為重要。缸體便是發動機上最大、最復雜的鑄件,其壁厚最薄處往往不到3mm,大多用高強度灰鑄鐵鑄造,也有蠕墨鑄鐵的。由于汽車輕量化的進展,采用鋁合金的也越多,有的汽車制造廠家甚至開始考慮用鎂合金鑄造缸體。生產缸體所用的鑄造方法因材質不同,因各廠家條件不同而有多種選擇,包括濕砂造型中的氣沖造型,靜壓造型、高壓多觸頭造型、無箱擠壓造型、震壓造型等,對于鑄鋁缸體,則采用低壓鑄造、消失模鑄造、擠壓鑄造(用鋁基復合材料的預嵌缸套),壓鑄(用抗鋁液沖擊的DOULER砂芯等)以及半固態鑄造等,還有采用砂型鑄造的(如DISA造型工藝)。  
    目前,對于鑄鐵材質的缸體而言,應用最廣的仍然是濕砂造型,尤其是氣流預緊實的靜壓或氣沖造型的出現,更體現出很多優越性--能耗低、噪聲小,污染少、效率高、運行可靠。近來,國外設備制造廠家對造型機又不斷改進,先后出現氣沖壓實,氣流增益氣沖加壓實,靜壓加壓實、主動多觸頭壓實、成型擠壓壓實等改進方式,使砂型硬度更加均勻化。隨著大功率半導體元器件及計算機,微電子技術的發展,采用電伺服系統代替造型線慣常所用的液壓、氣動驅動,使造型線節拍進一步加快,并且運行可靠性大大提高,同時明顯地簡化了液壓控制系統,使維護保養工作量也相應減少。造型線采用雙筒式落砂機,則可使鑄件和澆冒口在落砂的同時得到預清理。造型線的澆注往往制約全線的開動率,應采用自動澆注設備。有的廠家采用氣壓澆包和接觸式澆注工藝,有利于節約鐵水,保證質量和保護砂箱,澆注過程中采用隨流孕育的較多,有的采用型內孕育與過濾相結合。  
    缸體是采用砂芯最多的汽車鑄件。除了水套砂芯薄而復雜,依各廠條件不同,分別采用冷芯盒制芯,熱芯盒制芯或殼芯制芯外,其它的砂芯--包括曲軸箱砂芯-、缸筒與頂端砂芯、前后端面前砂芯等大多采用冷芯盒制芯,以保證尺寸精度和節能,冷芯盒應用越來越廣泛。冷芯制芯以ISO CURE 三乙胺硬化法居多(新近,美國又開發出更先進的ISO MAX),SO2 法硬化另有其優點。而溫芯盒制芯法則是節能和環保兩種優點兼而有之。加強制芯單元的密封和通風很有必要,而開發與應用無毒、無污染的環保型樹脂粘結劑更顯重要。為提高鑄件內表面質量和內腔清潔度,砂芯應涂料。用水基涂料取代醇基涂料有利于防污染。涂料后采用微波烘干效率高、節能,砂芯質量也比傳統的用煤氣、天燃氣烘干好。傳統的烘干使砂芯涂料的水汽向砂芯內部擴散,使砂芯強度下降,而微波烘干則無此弊端。采用KCY-CORE工藝,利用砂芯上開設的工藝孔,二次填砂固化,使多個砂芯為一個整體組合砂芯,然后整體涂料、烘干,這樣鑄件尺寸精度可大大提高,總體尺寸誤差可〈0.3mm。采用計算機控制的“制芯中心”可使全部制芯過程實現自動化。缸體的砂芯甚多,為了減少芯砂對型砂性能的影響和加強對環境保護,應大力推行芯砂再生回用。尤其采用熱法再生,可使石英砂經焙燒相變后,高溫膨脹率大為下降,用這樣的再生砂來制芯,比新石英砂更能保證鑄件質量,再生砂的使用也降低了生產成本。  
    缸體造型所用的型砂,其混砂設備有碾輪式、擺輪式、葉片式等。有的廠家采用雙盤碾輪式連續混砂機,有的采用逆流轉子式混砂機,混砂效率都較高。同時安裝有型砂性能在線控制儀來保證混砂質量。在型砂系統中,尚有舊砂磁選設備、砂塊破碎設備和篩分設備及舊砂冷卻設備來保證回用舊砂的質量。同時對新砂、煤粉、膨潤土等添加材料,準確定量,按工藝確定的比例給料,并根據實時控制的數據隨時調整加水量,確保型砂性能。也有采用對全系統型砂的性能進行閉環實時控制或型砂質量計算機在線專家系統控制的。應注意,型砂系統的型砂周轉量較大,惰性較強,型砂性能的調整應以趨勢來判斷,采用有預見性的調整措施,以保證型砂系統的質量穩定。為了環保,應著手舊砂再生和廢砂的綜合利用。  
    對于鑄鐵材質的缸體,所用的熔煉設備大多為沖天沖--感應爐雙聯熔煉,也有采用感應爐--感應爐雙聯熔煉。用電弧爐作為保溫爐的在減少,而變頻感應爐作為保溫爐的在增加,為了節能和環保,沖天爐宜采用水冷熱風除塵沖天爐,熱風可以提高鐵水溫度與質量及熔化率。用具有高發熱值的鑄造焦取代冶金焦對提高鐵水溫度,保證鐵水質量,提高熔化效率是很必要的。爐料的預凈化處理是必須的。沖天爐的熔化過程控制可采用微機集散式控制系統。沖天爐熔煉鐵水的檢測采用測溫儀、碳當量檢測儀和化學成分直讀光譜儀等。清潔、長壽命的耐火材料有利于提高沖天爐襯壽命和環保。沖天爐熔煉的廢渣的綜合利用有利于減少排放污染。  
    缸體鑄件經去除澆冒口后,在清理線上磨各面,然后經鼠籠式拋丸室清理。 對于多品種缸體宜采用夾持式高效拋丸清理機進行拋丸。然后手工對缸體逐個精整及吹凈水套內腔殘留物。經尺寸檢查、氣密性試驗、銑加工定位點及終檢后進行涂漆或其它防銹處理,成為用戶要求的合格缸體鑄件。  
    2、缸蓋  
    缸蓋也是汽車上既復雜又關鍵的鑄件,發動機的燃燒室、進氣口、排氣口都位于缸蓋上。缸蓋的材質可以是高強度灰鑄或蠕墨鑄鐵,但應用最廣的還是鋁合金缸蓋,而鎂合金缸蓋也開始使用。缸蓋的鑄造方法較多,諸如:砂型鑄造、金屬型重力鑄造、低壓鑄造、消失模鑄造、壓鑄(采用DOULER砂芯等)和新興的半固態鑄造等。  
    今以金屬型重力鑄造鋁缸蓋為例。缸蓋的外形皆由金屬型形成,可采用計算機自動控制金屬型的型溫。部分內腔由砂芯形成,砂芯的制造工藝與前述缸體的制芯過程基本相同,主要是芯砂粘結劑和砂芯涂料不同。  
    鋁合金熔化可采用反射爐,但氧化、吸氣嚴重,燒損失、溫度難控、浪費能源、污染環境。采用感應電爐時,鋁水在爐內的翻騰有利于成份均勻化,但感應爐磁場對測溫儀有干擾,感應爐的維修較難,值得廣為采用的是連續高效燃氣爐,可實現爐料預熱、連續熔化、成份均勻、溫控精確、節約能源、適于大量生產。應注意爐料要潔凈,除用一般的鋁液清煉,變質處理方法外,可采用鋁合金熔劑噴吹綜合處理裝置--使精煉、變質、品粒細化一步完成。缸蓋的傳統澆注方式為底注式,便于鋁液的平衡充型。現在多采用頂注式,與鑄型的冷卻系統相配合。更便于順序凝固的形成,從而顯著提高鑄件的致密性。澆注過程中鑄型的排氣要通暢,多采用自動澆注--包括單機式,雙機組式以及多機組直列式。而多工位轉盤式澆注機更適合大批量生產,但投資大。多機組旋轉式澆注機則投資較少。用長效鍶變質劑時,采用定量保溫澆注爐效果更佳。鋁液鑄型的維護保養很重要,可定期用噴射小顆粒干冰的方法來清除鑄型的積垢,此法簡便易行,不污染環境。  
    澆注后的鋁缸蓋鑄件在清理線上鋸掉澆冒口、銑平面,經滲漏試驗后,往往經粗加工和銑加工定位點之后再發往用戶。  
    3、變速箱殼體  
    卡車變速箱殼體材質多為灰鑄鐵,也有用蠕墨鑄鐵的,普遍采用砂型鑄造。而轎車變速殼體,則是典型的大型、復雜的薄壁殼體鑄件,材質多為鋁合金,采用鎂合金的正在增加,一般都采用壓鑄工藝。為提高壓鑄件質量,可采用低速中壓填充壓鑄、雙壓射沖頭壓鑄、真空壓鑄、加氧壓鑄生產中的噴涂料、澆注和取件都是自動的,并且有校正壓鑄機和鑄件形成狀況的在線檢測裝置。  
    變速箱殼體所用鋁合金的熔化和精煉與前述的鋁缸蓋基本相同。壓射參數對壓鑄件氣孔的影響頗大,必須合理調整之。采用閉合壓射結束時間控制系統,可實現無飛邊壓鑄。壓鑄件質量的檢測可采用X光探傷、超聲波測試等。壓鑄型的材料的延性和韌性對防止壓鑄型熱裂和龜裂十分重要。改善模具工作狀態和良好的操作與保障都有助于延長壓鑄型的使用壽命。若為鎂合金壓鑄,則應采用真空金屬型。近來開發的半固態鎂合金壓射成形技術,可使鎂合金充填平穩,不紊流,防止氫氣卷入,避免合金一,鑄型間反應,是注“塑”成形與壓鑄成形的復合工藝。  
    4、進氣歧管  
    進氣歧管的不規則的變截面的進氣道內腔形狀一直是汽車鑄造業的難題。而近年來發動機電子噴射技術的發展,使進氣歧管更加復雜。因此,很多廠家選擇消失模工藝為進氣歧管的鑄造方法是理所當然的。卡車用的進氣岐管多為灰鑄鐵,普遍用砂型鑄造。而轎車的進氣岐管材質為鋁合金,所采用的鑄造方法包括消失模鑄造、金屬型重力鑄造,也有用壓鑄的(砂芯為DOULER工藝)。  
    采用消失模工藝鑄造鋁進氣岐管,其熔化及精煉過程與本文前述的缸蓋的鋁合金熔化及精煉一樣。要采用小粒徑的EPS珠粒,以保證預發泡和成型。成型模片的膠合必須按工藝規定進行。裝配好的消失模模樣的涂料工藝很重要,要控制好涂料的性能和涂層厚度,這對澆注時模樣熱解產物的排除,對鋁液的充填速度和消失模鑄件的質量至關重要。涂料烘干后的模樣經填充干砂,震實后即可澆注。所獲得的消失模進氣歧管鑄件在清除澆冒口之后,還應做滲漏檢查,如有滲漏,可按合同規定進行浸滲補漏。  
    5、氣歧管  
    由于汽車發動機的排氣溫度較高,因此,排氣歧管材質基本上是灰鑄鐵、球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵。排氣歧管也是形狀較復雜的薄壁鑄件,多為砂型鑄造,也有采用消失鑄造的。今以球墨鑄鐵材質的砂型鑄造的排氣歧管為例,其造型與制芯過程與前面所說的缸體的造型、制芯工藝基本相同。  
    在球鐵熔化方面,很多廠家采用沖天爐---感應爐雙聯熔煉。為了保證球鐵質量,除了采用球鐵用生鐵,采用鑄鐵焦之外,還應對沖天爐的出爐的出爐鐵水進行脫硫處理,多采用氮氣多孔塞底吹脫硫包連續脫硫,采用抗潮、防爆的顆粒狀脫硫劑。球化處理多為蓋包法,近來已將治金行業的包芯線法引入鑄造業作為球化處理工藝,這對提高球化合金的吸收率、穩定球化質量、降低成本、減少環境污染都是有利的。孕育方式則以隨流孕居多,也有采用型內球化和型內孕育的,還有采用珠粒狀球化劑的,可延長球化劑失效時間,并可隨時補加球化劑,以保證鐵水的球化狀態。國外還有采用脫硫-----球化----孕育一次完成的新工藝,可減少鎂和孕育劑的消耗,提高球化率、節能。爐前的碳當量檢測,快速碳、硫測定和快速金相分析對控制球鐵鐵水質量是很重要的。  
    排氣歧管為鑄態球墨鑄鐵件,無需熱處理。對球鐵鑄件的球化率的檢測,可采用超聲波法。  
    由于蠕墨鑄鐵有良好的耐熱疲勞性,因此很適于生產排氣歧管。嚴格的化學成分控制和良好的蠕化劑,是穩定生產蠕鐵鑄件的關鍵。  
    6、曲軸、 凸輪軸  
    曲軸、 凸輪軸是典型的汽車軸類鑄件,屬既要求韌性、耐疲勞性、又要求在摩擦副部位的表面具有耐磨性的高速回轉運動的厚斷面汽車鑄件。所用材質多為球鐵,包括奧貝球鐵。凸輪軸材質有時還用合金鑄鐵、激冷鑄鐵或合金鋼。  
    所用造型方法,陳了各種砂型鑄造方法外,采用殼型(包括鐵型覆砂)鑄造的很多。也有采用自硬砂造型和消失模鑄造的。  
    7、活塞  
    活塞頂部是發動機燃燒室的一部分,活塞的圓柱面通過塞環緊貼缸筒內壁做高速的往復運動。活塞是形成發動機動力關鍵急汽車鑄件,其材質為鋁合金,包括纖維增強復合材料鋁合金。鑄造方法包括金屬型重力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造和新興的半固態鑄造。  
    8、車輪輪轂  
    輪轂是回轉運動類的汽車鑄件,轎車車輪輪轂材質為鋁合金,有幾種鑄造方法一低壓鑄造,擠壓鑄造(包括旋轉式垂直擠壓)、金屬型重力鑄造、差壓鑄造和半固態鑄造。  
    當然,汽車上的鑄件的種類很多,不一一列舉。近年來,很多種轎車鑄件開始采用鎂合金,以適應汽車輕量化的要求。這些鎂合金鑄件、包括:離合器外殼、變速箱外殼、變速箱上蓋、發動機罩蓋、方向盤、座椅支架、儀表盤框架、車門內板、輪輞、轉向支架、剎車支架、氣門支架等,甚至還有缸蓋和缸體。  
    四、幾個應予特別關注的領域  
    1、原材料和輔助材料  
    汽車鑄造業屬大量流水生產,所需材料需大量供貨,質量穩定的供貨。但是事實上,至今優質的鑄造焦,高牌號、高純度鑄造生鐵和鋁錠的質量仍不穩定,各種鐵合金和處理劑的質量波動很大。而有利于提高鐵水純凈度和成分穩定及降低成本,提高資源利用率的低品位鐵合金如銀灰塵鐵、鏡鐵、硅鏡鐵和高爐硅鐵等,至今尚無廠家供貨。膨潤土、煤粉的質量,各廠家也參差不齊。芯砂用各種粘結劑、添加劑及砂芯涂料的生產廠家多如牛毛,但能始終達到用戶質量要求的卻寥寥無幾。鋁合金用變質劑、精煉劑等更難找到稱心的供應商。消失模用的小粒徑EPS珠粒的質量一直是制約我國消失模上水平的重要因素。  
    總之,我國鑄造原、輔材料生產企業的小規模,低水平的無序競爭必須解決,粗放式的管理不能再繼續下去,必須提高專業化、規格化、市場化程度;必須增強質量保證能力,建立完善的技術標準、檢測標準和服務體系、質量穩定的鑄造原、輔材料;對用戶實行“just in tine”準時供貨,減少用戶的庫存,與用戶共同發展。  
    2、鑄造模具  
    汽車鑄件的薄壁化。精密化與模具的精度是密不可分的。目前我國鑄造模具制造業的水平與發達國家差距甚大,對于轎車缸體、缸蓋等復雜鑄件的模具,國內制造的精度很難達到用戶的要求。交貨期也太長。這是制約我國汽車鑄造業發展的另一主要方面。為了縮短制造周期,模具制造廠家應采用數控機床加工,數據電火花加工,并與用戶進行計算機數據傳遞與交換,將CAD數據轉換為CAM數據,實現遠程無圖制造,既縮短制造周期,又保證準確和精度,提高效率。尤其是國內一些汽車鑄造廠家,正著手采用RP快速原型技術用于新產品鑄件試制。模具制造廠家如能主動與之合作,則可以選用適當的快速模具制造辦法,從而進一步縮短模具制造時間。同時模具制造廠家,一定要培養自己的數控加工編程人員,使憑圖紙定貨的模具也采用數控加工。至于一些特殊的場合,既無CAD數據,又無圖低,只有實物,也欲定貨模具時,只要我們的模具制造廠提高了技術水平和能力,還可以采用反求工程法(REVCERSE ENGINEERING)對實物進行數字化測量(掃描),從而完成模具數控加工所需的數據采集、經編程后,即可數控加工出鑄造模具。總之,我國鑄造模具制造業是個亟待提高而又大有發展和大有可為的領域。  
    3、鑄造設備  
    汽車鑄造業所用的設備必須是快節拍、高效率、高可靠性的適應連續工作的設備。由于轎車鑄件的高質量要求,這些鑄造設備又必須是較高精度的。汽車鑄造業所需的設備。對我國鑄機鑄造業來說,無疑是利潤很高的市場,但大部分鑄造設備制造廠家技術力量薄弱,缺乏技術開發能力,又各自為戰,沒有形成產----研結合的優勢,勢單力薄,只好眼看眾多的國外鑄造設備制造廠家,搶去了我國汽車鑄造業的大量設備訂單。而年輕的我國汽車鑄造業,盡管資金短缺,也只好花高價進口一些關鍵設備,否則無法生產轎車所需的汽車鑄件。這種兩難局面必須扭轉。可以采取適當的做法,比如中外合資、合作的方式或者國內產學研結合并與用戶聯合開發,同時關鍵元器件(如伺服機構、液壓元器件、電子、電控元器件等)進口的辦法等。這些都是加速提高我國鑄機行業水平的途徑,同時也解決了我國汽車鑄造業對高水平、高可靠性,價格合理的鑄造設備的需求。在目前階段,制造廠與用戶的緊密合作至為重要,無論在設計過程、制造過程、還是安裝、調試過程,乃至使用與維護保養過程中,都必須如此。這有利于國內一些鑄造設備廠家對鑄造工藝不了解的短處之克服。  
    對于大量流水生產的汽車鑄造業的設備的開動率的提高,也是汽車鑄造廠家面臨的重要課題,除了加強人員培訓,搞好設備管理之外,設備備件的供應和備件的管理也是重要方面。國外設備維修備件的模糊專家系統用于備件決策管理以及用于設備維修培訓的計算機模擬仿真系統等方式都可以作為我們的借鑒。  
    4、質量管理  
    盡管我國汽車鑄造廠家紛紛通過了前一時期的ISO9000質量論證,在日常管理中也重視人(員工),機(設備、模具)、料(原、輔材料)、法(工藝、操作)、環(作業環境、工序過程)、測(檢測、檢驗)六大影響質量的因素,但尚未抓好ISO9000質量保證體系的的有效的穩定運行,尚未把上述六大影響因素始終納入數控狀態之下。尤其是原、輔材料質量的一致性,設備、模具狀態的穩定性,生產過程質量控制的有效性等方面,差距很大。至于能從新產品的開發、設計和工藝制定開始,就同時考慮質量保證的能力,從而最大限度地把可能產生的鑄造缺陷消除在投產之前,更是為之甚少。我們應站在用戶的角度,來對鑄件質量進行評審,讓用戶滿意(而不僅僅是本企業滿意)真正地按ISO9000質量保證體系運行,這是進入國際市場的通行證。如果我們的鑄件要向德國大眾汽車公司供貨,還要通過該公司要求的VDA6.1認證,欲向美國一大汽車公司供貨則要通過他們要求的QS9000認證。德國和美國汽車公司的質量保證體系,都把原材料進廠的質量控制看作是關鍵環節,認為是鑄件質量穩定的前提。  
    我們在生產過程中質量控制不能局限于抽檢,或者單道工序的控制,要加強在線實時控制,有條件的工藝過程要實施閉環控制。如沖天爐,要根據預設的鐵水溫度、熔化率,通過風量與焦耗的三維網狀曲線進行控制。此乃減少C、SI等成分波動的必要措施。否則沖天爐在事實上會成為“不可控沖天爐”,即使原材料比較理想,也不能使C、SI等成分的波動控制在最小范圍內。要將先進的質量檢測控制儀器,如原、輔材料質量檢驗用的X螢光能譜儀,鑄造合金的圖像分析儀以及計算機專家系統,神經網絡及模糊控制等人工智能控制技術應用于沖天爐熔煉過程、型砂配制過程等質量檢測控制。對成品鑄件的質量控制,不僅是降低廢品率,更重要的是提高內在質量控制,(即材質性能)、表面質量、內腔潔凈度和尺寸精度,這是用戶所最關心的。對質量管理的各種數據、參數、照片、圖像、表格等皆應采用數字化信息的存儲,這既大大節約了照片、紙張,又有利于信息的分析與共享。要盡量減少原、輔材料庫存、砂芯庫存、鑄件庫存,這樣不僅可減少資金占用,加快資金周轉,而且便于質量跟蹤管理,有助于質量問題原因的分析與判斷,對提高質量水平,降低成本意義重大。總之,我們要使整個企業、整個的生產過程,都處于受控(不失控)的狀態下,都納入我們的全面的質量保證體系之中,穩定、可靠的運行。這樣才能保證這個體系始能生產出用戶滿意的鑄件。  
    5、技術開發  
    汽車鑄造業要以并行工程的工作方法,改傳統的串行、順序工作方式,與汽車產品開發部門一道,從產品的研發階段介入,把鑄造工藝的要求融入產品設計的總體構想。同時,鑄造企業內部,也使各門類的人員集思廣益,形成TEAM (團隊)的工作方式,來提高工作效率。在CAE方面,我們鑄造業已經引進了MAGMA和PRO-CAST軟件,我國鑄造工作者也開發了一些鑄造軟件,可以用產品的CAD二維和三維數據,采用上述的鑄造過程模擬軟件和凝固過程的模擬,進行金相組織、成份偏析和材質性能的模擬,進行速度場、濃度場、溫度場、相場、應力場、應變場的模擬等。這會使我們在正式確定鑄造工藝之前就通過CAE手段使工藝方案獲得優化。  
    在CAE優化的基礎上,我們可以采用先進的RP快速形成技術,進行新產品鑄件的試制。即利用CAD/CAE的一維數據,作為計算機三維造型的控制數據,通過粘結、熔結或燒結將材料逐層堆積出鑄件原型或形成鑄件所需模樣的原型。前者可用失蠟鑄造等方法翻制出鑄件樣件,后者可直接作為模具用自硬砂進行組芯造型而澆注出鑄件。也可用粉料激光燒結法(SLS),燒結出砂型,直接澆注出鑄件。還可將CAD/CAE三維數據,輸入數控機床,用可加工塑料進行CAM加工,而獲得鑄件試制所需的芯盒、模樣,以用來進行小批量鑄件的試生產。總之,CAD/CAE和RP的結合,使工藝方案優化和鑄件試制突破了傳統的二維圖紙和木模試制的冗長、不精確、不理想的模式,使開發周期大大縮短,尤其是缸體、缸蓋、變速箱殼體、進、排氣歧管等這樣的復雜鑄件開發時間的縮短,對縮短整個發動機和汽車的開發周期和盡快投放市場意義重大。在完成上述試制之后,隨著整機、整車新產品的定型,在正式生產準備過程中,還可以繼續用產品CAD數據,進行金屬模具的計算機輔助制造--CAM。由于有了CAE模擬優化和RP的試制基礎,CAM加工出的正式模具的調試周期也明顯加快。并且在CAF模擬和RP試制中,已經優化了鑄造工藝方案和相關工藝參數,這樣CAM的正式模具調試、投產后就很少會出現重大的質量問題,不再需要在日常生產中長期攻關,使鑄件廢品率投一產就很低,使鑄件的尺寸精度,內在質量、表面質量等都很快達到用戶的要求。上述的CAE仿真、模擬也可以用于已投產鑄件的工藝優化,缺陷防止和質量改進,這對于一直靠經驗和技藝用反復試驗的方法來解決一些“難以捉摸”的鑄造缺陷的傳統的方法,是重大的科學突破。CAE不僅是鑄造的成形過程模擬,還用于鑄造生產過程的仿真模擬,如沖天爐子熔煉過程計算機仿真模擬,氣沖造型填砂與緊實過程仿真模擬,壓鑄過程仿真模擬等,從而使鑄造科學、技術水平更快獲得提高。  
    6、工廠技術改造  
    在計劃經濟時期,工廠技術改造在很多情況下,是朝著擴大生產能力的目標努力。而進入市場經濟時期之后,我們對原有工廠實施技術改造的資金投入,一定不能再僅僅為了提高生產能力,也不要追求能生產的材質,能生產的鑄件的種類越多越好,而是要通過新技術、新工藝、新材料、新裝備的采用,通過流程再造,使原有工廠不斷提高質量保證能力,進一步節約能源、節省資源、提高清潔生產和環境保護的水平。這樣就可以不斷降低成本,不斷改善對社會“環境印象”,也有利于吸引更多的人才從事汽車鑄造業,進一步推動汽車鑄造業的技術進步,從而促進經濟效益水平的提高。我們在減少環境污染方面不要僅著眼于末端的無害化處理,更重要的要從輸入端入手--從節材、節能開始,并且從設計到生產的全過程,都要考慮資源的優化利用和環境保護,使我們汽車鑄造業發展與環境保護同步。企業不僅要通過ISO9000質量體系的認證,還要通過ISO14000環境保護的認證,從而不斷提高企業效益和社會效益。
來源:中國機械
 
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