近十年,精密铸造在中国得到快速发展,目前总产值占世界总产值的8%。使用硅溶胶作为粘结剂的精密铸造企业主要生产出口铸件,这部分厂家的数量和铸件总产量在迅速增加。发展的同时,中国精密铸造工业仍然存在一些问题,需要在调整中求得更大进步。 关键词:精密铸造
一.高速度发展 1.飞速发展时期 20世纪90年代,随着改革开放的深入发展以及外资引入,中国熔模精密铸造(下简称熔模铸造或精密铸造)得到了高速发展。如图1所示,从1988年与2002年全国熔模铸造业的产量和产值的对比就清楚的看到了其发展速度。2002年的产量是1988年的6.4倍。而产值则增长得更快,2002年产值达54.9亿,是1988年3.3亿的16.6倍。图中还表示了2002年的产量和产值,可以看出近两年发展仍很迅速,从年产值看,2002年是2000年的1.45倍。
图1 1988年2002年熔模铸造业产量和产值的对比
通过十多年飞速发展,中国熔模铸造业约占世界熔模铸造70多亿美元市场(不包括前苏联)的8%,已初具规模。据2002年召开的欧洲熔模铸造会议公布的数据,我国精铸业从产值看已超过日本,占亚洲首位,为亚洲年总产值的40%。 2.以出口为龙头带动行业发展 总结近年发展的经验,熔模精密铸造是以出口为龙头带动了整个行业的发展。在90年代初,我们尚没有出口精铸件,借改革开放的东风,利用外资从1990年开始陆续新建了一批以生产出口铸件为主的企业,使用国际通用的硅溶胶型壳工艺,也就是行业内称的“出口精铸企业”。产品于1993年首次批量外销到国际市场。之后随着这类企业的不断发展,年产量和年产值迅猛增加。如河北的冀台精密铸造有限公司、山东的鲁昶精密铸造有限公司、广东的广盛精密铸造有限公司,这类企业已经300余家。2001年出口产品7万吨,以不锈钢精铸件为主,有部分碳钢和合金钢精铸件,产值28亿。2002年更增至8.5万吨,产值34亿。图2是这类工厂出口精铸件年产值的增长图。它们已成为中国精铸业的支柱。
图2 中国出口精铸企业年出口产值
同时,原有的水玻璃型壳企业也在出口,以精铸件代替砂铸件,每年外销以碳钢为主的质量档次较低的精铸件约6万吨,产值4.5亿元。 出口精铸件产值已占全行业产值的70%左右,如2001年出口33.3亿,占当年精铸总产值的69.7%,2002年出口40亿占全年产值72.8%。这些数据说明以出口为龙头带动全行业的发展是成功的。 二.与发达国家的差距 虽然,我国熔模铸造已获得飞跃发展,但与发达国家相比仍有很大差距,突出的问题是产品档次低。具体表现在以下几点: 1.高质量铸件少 国际熔模铸件分两类:航天和军用、商品件。从质量要求看,航天和军用件质量要求高,除外观质量外,还有严格的化学成分、力学性能和内在质量要求,有的件需100%经荧光和X射线探伤检查。而后一类商品件质量就远低于前类件。我国存在着两种不同工艺的精铸企业:第一类为国际通用工艺(简称硅溶胶或硅酸乙酯型壳工艺);第二类为水玻璃型壳工艺,所生产的精铸件达不到国际水平。2002年两类工厂情况如表1所示。因第二类工艺生产精铸件达不到国际精铸件要求,不计算在内,两类件产值比例见表1括号中数据,分别为12.37%和87.63%。这与发达国家和地区熔模铸造也就有很大差距,见表2所示。我国高质量铸件太少。值得提出的是,现出口企业生产的一般机器件(商业件)大多为精度要求不高的管配件、五金件、马具等,其尺寸精度和机械性能要求较高的机械零件所占比例小。一些在国外并不采用熔模铸造方法生产的管配件等我们用熔模铸造法在生产。也就是说,现生产出口的商业件相当多属代替砂铸的。表3是1998年美国熔模铸造与中国出口精铸业比较,产量相近但产值相差较多,这是由于我们生产的铸件件档次低造成的。
表1 2002年中国两类工艺水平工厂数据及产值
工 艺 |
数量 |
百分比% |
第一类工艺 |
航空、军工件 |
厂家数 |
50 |
2.94 |
产值(亿) |
4.8 |
8.74(12.37) |
一般机器件 |
厂家数 |
300 |
17.7 |
产值(亿) |
34.0 |
61.93(87.63) |
第二类工艺 |
厂家数 |
19.9 |
79.4 |
产值(亿) |
16.0 |
29.33 |
表2 各国熔模铸件市场结构比较(%)
|
美国 |
英国 |
欧洲 |
日本 |
中国 |
航空和军用件 |
60 |
70 |
55 |
15 |
12.37 |
商业件 |
40 |
30 |
45 |
85 |
87.63 | 表3 1998年美国熔模铸造与中国出口精铸业的比较
国家 |
年产量/ 万吨 |
年产值/ 亿美元 |
主要产品 |
美国 |
3~4* |
34.2 |
飞机零件、工业涡轮、医疗零件、机械零件、机动车零件、文体用品 |
中国 |
3.5 |
1.7 |
不锈钢管配件、阀门、管束、五金件、工具件、机械零件、马具、高尔夫球头 |
◆ 美国熔模铸造协会只公布每年产值,不公布产量,这是从其它资料中得到的,可能有误。
2.合金种类不合理 熔模铸造可生产各种合金。国际上熔模铸件有高温合金及镍基、钴基合金、钛合金、铝合金、不锈钢、耐热钢、耐磨钢、碳钢等等。表4是美、德、日、中四国熔模铸件合金种类比例表。可见我国熔模铸造高温合金及有色合金比例很小。多数厂只会生产不锈钢件和碳钢件。合金品种小,很不合理。这也是铸件档次低的另一个表现。
表4 各国熔模铸件合金种类的比例(%)
|
美国 |
德国 |
日本 |
中国 |
碳钢 |
10 |
75 |
8 |
91 |
合金钢 |
58 |
65 |
高合金钢 |
13 |
9 |
有色合金 |
32 |
12 |
27 |
3.生产大型薄壁高强度、高精度件的能力弱
现代熔模铸造的显著特点是生产更大、更薄、更强的高精度铸件。例如图3所示的大型钛合金精铸件,前机匣件是用于A310、A300、波音747、波音767等飞机发动机上的,它制成涡轮风扇部件,并将它连结到压缩机部分。最大轮廓尺寸为f1320.8mm。用它代替了由88个较小零件组成的组装件,尺寸精度也更好。这样的例子很多,又如图4的主屏蔽罩是铝合金精铸件,轮廓尺寸为381mm×355.6mm×190.5mm,件大量采用薄壁结构,最薄处1mm。用它代替组装件,使重量由2.16kg减为1.21kg,减轻了44%。这类大型、薄壁、高强的高精度件属高附加值的精铸件,也是近年国际熔模铸造发展的支柱。
图3 前机匣 ----------------------------------------------- 图4 主屏蔽罩
目前,我国生产大型、薄壁、高强的高精度件的能力弱。表现在只有少数几个航天工厂能生产此类件,所生产的件还较小。 三.在调整中求发展 针对当前的形势,对熔模铸造业近期的发展提出以下建议: 1.以市场为导向,逐步改善产品构成。以出口精铸企业为例,已经形成规模,技术管理也较完善的工厂应努力提高产品档次。从生产尺寸精度要求不高的铸件,逐步过渡到生产精度要求较高的精铸件;从只能生产不锈钢、碳钢件发展到能生产各种合金如合金钢、有色合金精铸件。 为提高产品档次,企业应重视提高技术水平,进行必要的技术改造,以技改为支持并通过技术进步提高产品的技术含量和档次。 2.努力建立熔模铸造技术研究和检测中心。熔模铸造是涉及多学科的工艺技术,在科学技术迅猛发展的今天,没有工艺科研的支持和引导是没有生命力的,行业和企业都应对此加以重视。在目前的情况下,大多数企业没有能力建立自己的研究中心,行业应发挥组织作用,企业应积极支持建立一所到几所面向我国熔模铸造业,面向各企业的熔模铸造技术研究和检测中心。结合我国精铸业急需解决的技术问题开展工作,以推动整体水平提高。 3.重视生产过程中监控并充实必要的和先进的检测设备。精密铸件的质量要求越来越高,要保证符合交货要求,首先要充实必要的铸件质量检测设备,有条件的工厂应在光谱仪基础上,增加三坐标测定仪、金属测氧仪和无损探伤测验仪设备等。同时,由于精密铸造生产工艺流程长,影响质量的工艺环节多。为了能够以高成品率生产出质量要求高的精密铸件,必须加强对整个工艺环节的参数检测与控制,包括制模、制壳、脱蜡、焙烧、浇注等过程。引进现代的检测和控制技术对生产设备和作业环境进行改造,减少人为因素对工艺过程的影响,加强现场管理和监督对于提高整个企业的质量水平是十分必要的。 |