宜兴市融兴铸造有限公司主营：铸件 铝合金铸件 重力铸造件 压铸件 高压开关配件 高压电器配件 低压铸造 铝压铸件

汽车铸造技术的现状与发展趋势之二

4.7半固态压铸成形技术

        半固态技术发源于美国，在美国这一技术已经基本成熟并处于全球地位。此技术被称之为21世纪最有前途的材料成形技术。Alumax公司率先将该技术转化为生产力，生产的铝合金汽车制动总泵体毛坯尺寸接近零件尺寸，加工量占铸件质量的13%，同样的金属型铸件的加工余量则占铸件质量的40%。20世纪80年代以来，欧洲等国在半固态应用方面作了大量研究和应用工作。意大利是半固态加工技术应用最早的国家之一，Stampal-saa公司用该技术为Ford汽车公司生产齿轮箱盖和摇臂零件。目前，日本的SpeedStarWheel公司已经利用该技术生产重约5kg的铝合金轮毂铸件。我国半固态金属加工技术起步较晚，始于20世纪70年代后期。与国外相比，我国在半固态金属成形技术领域的研究还很落后。就目前我国的研究现状来看，该技术发展动向是金属触变成形技术已经基本成熟，而流变成形技术的发展缓慢。因此，今后将有更多的研究人员转向流变成形理论和应用方面的研究。目前，半固态金属成形技术主要应用于铝、镁、铅等低熔点金属的成形，对高熔点黑色金属的应用较少，这是今后研究的方向。目前，国内外学者已经开发出了半固态成形过程数值模拟软件，但是还有不足，需要加强应用计算机技术。

4.8铸铁材质

（1）蠕墨铸铁技术

蠕墨铸铁具有球墨铸铁的强度，与灰铸铁相比又有类似的防振、导热能力及铸造性能.有好的塑性和耐热疲劳性能，可以解决大功率气缸盖的热疲劳裂纹问题。铁素体机体蠕铁的工作温度可达到700℃；高硅钼蠕铁的工作温度可达870℃。蠕墨铸铁不会取代球墨铸铁，也不会取代灰铸铁。蠕墨铸铁广泛应用的巨大潜在市场是汽车业，其主要产品则是发动机气缸体和大功率柴油机气缸盖。随着汽车轻量化和比功率（功率/排量）的提高，气缸体和气缸盖的工作温度越来越高，许多部位的工作温度超过200℃，在此温度下，铝合金的强度大幅度下降，而蠕铁则具有很大的优势。它将成为能满足技术、环保和性能要求的先进的汽车发动机材料。因为蠕墨铸铁具有强度高、壁薄的特点，可以减轻质量。欧宝公司的研究表明，同样功率的发动机气缸体如果采用蠕铁，壁厚可以由原来的7mm减为3mm，铸件质量可减轻25%。

蠕墨铸铁的蠕化处理范围很窄，核心技术是采用合适的生产技术与相应的蠕化剂。国外宝马汽车公司、戴姆勒一克莱斯勒汽车公司、达夫公司的发动机气缸体用蠕墨铸铁生产。福特（Ford）公司与辛特（Sinter）合作，于1999年在巴西每年生产10万件气缸体。德国Halberg铸造厂，从1991年开始为奥迪生产V8蠕铁气缸体，壁厚3.5mm，147kW的气缸体质量仅74kg。东风汽车公司铸造厂，于1984年5月正式在流水线上批量生产蠕墨铸铁排气管，成为我国家在流水线上批量生产蠕墨铸铁件的工厂。在20世纪90年代初，又先后成功开发了蠕铁变速器壳体和上海大众桑塔纳轿车排气管。一汽铸造公司无锡柴油机分公司于20世纪80年代开始大批量生产蠕铁气缸盖。上海圣德曼铸造有限公司为上海大众生产中硅钼蠕铁排气管。

（2）球墨铸铁技术

球墨铸铁由于具有高强度、高韧性和低价格.所以在汽车市场上仍有很大发展。我国球铁产量也在持续增长，2003年产量占总产量的24%，同时制定许多球铁标准，研究开发了适应球铁在流水线上大量生产的先进工艺，如摇包、气动脱硫，型内、盖包球化，多种瞬时孕育，音频、超声、热分析检测技术。当前，在工业发达国家中，球墨铸铁件的产量在铸件总产量中占25%以上，美国2003年球铁产量占铸件总产量的33%。汽车铸造业球铁产品技术工艺的发展趋势有以下4个方面。

一是铸态珠光体、高强度（QT700-2、QT740-3）的载货车和轿车曲轴，铸态铁素体、高伸长率（QT400—18、QT440-10）的汽车排气管和桥壳底盘类铸件。更高牌号QT800-2、QT900-2也在开发应用之中。

二是保安类铸件，铸态生产轿车转向节的材质技术条件十分严格，要求铸件零缺陷，100%的无损检测，目前已有3项自动检测技术用于生产。

三是耐热球铁件，即高硅钼、中硅钼、高镍球铁，该材质生产的排气管件，有很好的抗高温性能：目前国内汽车公司铸造厂已经生产出铸态中硅钼铁素体球铁排气管件。

四是奥贝球铁，该材料特有的材质性能成为铸造业的焦点，这是一种很有开发应用潜力的材料，主要用于生产曲轴等产品。

（3）薄壁高强度灰铸铁件技术

我国2003年铸件总产量为1987万t，其中灰铸铁件为1049万t，占总产量的53%。灰铸铁件在汽车上的大量应用是由于该材料具有较低的成本和良好的铸造性能优势。随着汽车技术轻量化要求，灰铸铁的增长和发展将受到一定的影响，因此其发展趋势是加强薄壁高强度气缸体、气缸盖铸件技术的开发与应用。薄壁高强度气缸体、气缸盖铸件技术的难点是使最薄壁厚仅为3-5mm的本体断面硬度差<40HBS，组织细密均匀。轿车气缸体和大功率柴油机气缸体、气缸盖铸件的硬度、珠光体量、碳化物含量、石墨形态等金相组织的技术要求高。如大功率柴油机气缸体、气缸盖要求本体硬度分别为170～228HBS、179～235HBS，强度和尺寸要求高，表面粗糙度Ra<50pm。灰铸铁的材质牌号在不断提高，HT300已用于气缸体、气缸盖的生产，有的产品可能要达到HT350。国内汽车铸造厂在材料工艺、熔炼工艺、造型工艺、制芯工艺、模具制造工艺、检测技术等方面作了大量工作，并将这些技术应用在轿车气缸体和大功率柴油机气缸体、气缸盖等铸件上。

除上述外，汽车铸造厂已经生产出铸态球铁冷激凸轮轴。

4.9铸造过程计算机应用技术

随着汽车铸造技术的快速发展，为缩短铸件生产准备周期和降低新产品开发的风险，采用快速原型技术、计算机仿真模拟、三维建模、数控技术的应用越来越广。快速原型技术在铸造生产中的应用有了很大的发展。它除了应用开发新产品试制用的模具及熔模铸造的蜡模外，还可以制做酚醛树脂壳型、壳芯，可以直接用来装配成砂型。国外公司在接到客户提供三维CAD数据后，根据不同的产品结构，最快可在3周时间内为客户提供铸件。模拟造型过程正在成为国际汽车铸造关注的前沿领域之一，清华大学、日本新东工业等对湿型砂紧实过程进行模拟。值得注意的是，德国亚琛工业大学、清华大学正在对射芯过程进行数据模拟。国内汽车铸造业CAD-CAM-CAE一体化设计开发得到充分应用，特别是CAE凝固模拟虚拟技术，应用Magma、华铸软件对新产品的铸件充型、凝固的温度场和流动场模拟分析处理，预测和分析铸件的缺陷。铸造专家系统得到进一步应用，如型砂质量管理、铸造缺陷分析、压铸工艺参数设计及缺陷诊断。

4.10铸造检测技术

铸造检测技术是保证铸件质量的关键手段。铸件尺寸检查，有常用的检查卡具、卡板，有专用的检测夹具。对于气缸体、气缸盖等复杂件，采用三坐标仪自动测量铸件尺寸和超声波仪检测铸件的壁厚。无损检测技术的应用越来越广，对重要件时常采用荧光磁粉检测表面裂纹；采用超声波或音频检测球铁的球化率；采用涡流检测铸件的基体组织（珠光体含量）。为满足重要件的检测要求，可将上述3项检测仪器组合成一条自动检测线。采用X射线检测铸件内部的缩孔与缩松缺陷，日本本田对球铁转向节铸件100%用X射线探伤：采用工业内窥镜检测铸件内腔质量，气密性渗漏检测。化学成分检测，真空直读光谱仪和碳硫测定仪在炉前、炉后铁水质量上得到普遍应用.微量元素和气体元素N、O、H的分析得到重视：炉前快速热分析得到推广应用，快速预报铸铁的碳硅当量、孕育效果、基体组织和力学性能。

4.11绿色铸造技术

“绿色铸造”是使铸造产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理整个产品的生命周期中，对环境的负面影响最小，资源效率。铸造行业历来被认为是高能耗、高污染的行业，要不断开发新的节能、清洁、低排放、低污染的铸造材料以投入生产使用。对于树脂，要想办法降低游离甲醛和游离酚等有害物质的含量；逐步加大冷芯盒技术应用，以减少树脂砂对环境的影响，实现达标排放：降低热芯盒、壳芯砂的固化温度，制芯工艺由热芯盒法向温芯盒法转变，以节约能源。我国汽车铸造厂每年消耗新砂近千万吨，旧砂排放的污染，以及新砂资源大量的耗费，不堪重负，因此旧砂的再生利用技术势在必行。先进工业国家废砂排放量降到10%以下，在欧洲、日本等地区旧砂的再生利用技术得到广泛应用。哈尔滨东安汽车发动机公司引进意大利的热法再生设备，已在生产中应用。一汽铸造公司引进日本技术，热法再生和机械再生结合，处理芯砂和型、芯砂混合砂已在生产中得到应用。目前，东风汽车公司也正在加速旧砂再生技术开发应用工作。加大废钢及回炉料的利用，以减少新生铁和铝资源的耗费。汽车铸造业面向循环经济的铸造技术，要以循环经济3R为行业准则，即以减量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循环（Recycle）来开展工作。

5.我国汽车铸造业面临的问题

我国汽车铸造业在经过“计划经济”转入“市场经济”的过程中，经历了起步、稳定、发展、成熟4个阶段，取得了令世人瞩目的成绩。但是，我们必须清醒地认识汽车铸造业的历史重任及与发达国家的现实差距，牢牢把握国内外铸造技术的发展趋势，适时适宜地采用先进的铸造技术，实施铸造业的可持续发展战略，目前汽车铸造业主要有以下问题。

·铸造企业平均规模与经济规模和国外比有较大差距。我国的铸件产量虽然已经连续5年位居世界首位，有一批产量较高的大中型企业，但大多数铸造企业规模偏小。就整个铸造行业而言.其现状仍然是厂点散（铸造厂点达2万多个），从业人员多（达120万人之多），效益低下（厂均铸件仅为500t/年），只相当于美、日、德、法、意等工业发达国家的1/9-1/4。

·铸造企业整体技术装备水平和国外比有较大差距。企业间技术装备水平差距较大，少数企业的个别生产车间的技术装备水平，已接近或达到国际先进水平，但是整体水平不高。据统计，我国已从国外进口自动造型线210多条，还有国产造型生产线250多条，这些生产线主要集中在汽车内燃机件的大批量生产企业中。

·我国铸造企业的研发与创新能力和国外比差距较大，从整体来看，铸件的技术含量和附加值较低。据统计，全球有30多项重大的铸造发明中没有一项是中国的。我国生产高技术含量、高附加值、具有自主知识产权、享有国际声誉的铸件产品寥寥无几，而每年都要花费一定费用进口工业生产中技术要求高的铸件产品。

·我国铸造企业普遍存在劳动强度高、能耗高、资源消耗高、环境污染程度高现象。铸造是一个劳动力密集的行业，国内一些企业在生产过程中，如熔化过程中加料、浇注过程中人工浇注、铸件落砂清理过程中的搬运都不用设备，因而人工操作劳动强度很大。铸造是耗能大户，铸件制造成本高的原因之一就是铸造的能耗过高，我国平均水平的能耗约是工业发达国家的2倍或更多一些。铸造行业也是环境污染大户，据测算，每年的SO，等废气排放量约165m3，粉尘90万t，废砂1800万～2250万t，废渣530万t。

·铸造企业工程技术人员和技术工人严重断层，研发人员匮乏。由于铸造行业的环境差、劳动强度高、人员待遇低等原因，使得一些工程技术人员和技术工人流失。而在铸造生产线上工作的相关人员许多是没有经过系统培训，满足不了现代化生产的要求。随着我国高校铸造专业减少，今后的铸造技术人才，特别是具有创新能力的技术人才缺乏的状况将更加严重。

6.我国汽车铸造业的对策和建议

汽车铸造业面临一些新的机遇和挑战。国外工业发达国家将铸件产品逐步向发展中国家转移，为我们提供了机遇。但同时汽车技术的要求、顾客对铸件产品的要求、国家对环保法律法规的要求、铸造企业自身的要求等越来越严格。这些又给铸造企业提出了更高的挑战。面对机遇和挑战，中国如何将铸造大国转变为铸造强国，其对策和建议如下。

·铸造企业应把提高铸件产品质量、降低生产成本作为永恒的主题。我们的铸件品质与国外比差距较大，如铸件的尺寸精度、表面粗糙度比国外差1～2级；铸件的稳定性和一致性差异大；我国复杂铸件的不良品率在1O%左右，国外复杂铸件的不良品率≤5%。这样浪费了大量主辅原材料、能耗、人工成本，使得铸件生产成本提高。因此，企业必须大力降低能耗和原材料消耗，努力抓好环境保护和劳动保障工作。铸造企业应突出质量管理这条主线，建立质量保证体系，不断提高运行质量。同时，企业要建立健全高水平的产品质量标准。要把质量的观点从铸件实物的各种指标扩展为用户的实物质量、服务质量、价格和交付期的综合体现。

·铸造企业应向专业化方向发展，进一步提升企业利于市场竞争的专业化水平。要大力发展商品化、专业化生产。进一步提高扩大优势企业的专业化发展，要尽量生产同类大小、壁厚、材质、复杂程度的铸件，这样可增大生产批量，进一步提高规模效益，同时降低原材料、生产过程的管理难度，产品的质量保证能力得到提高，企业的效益相应得到提高。专业化不是简单的集中整合，也不是建大厂。专业化的原则是组建大批人员精干、运转自如、决策速度快和应变能力强等优势的专业化小型铸造企业。

·铸造企业应抓紧技术开发和技术结构调整工作。企业在技术开发的方式上要充分利用国内各方面的资源，采用联合攻关，利益共享的方式进行技术开发。企业与企业之间，既是竞争对手，又是合作伙伴，因此企业要想得到更快发展就必须加强技术开发合作。企业要把自己的技术力量充分调动起来，建立起以企业为中心的产、学、研相结合的关系平台。要用高新技术改造传统的铸造技术，适时适宜地采用先进技术，把提高技术与效益结合起来。如采用高效、节能、环保、安全的熔炼、造型、制芯、清理、配砂等设备；采用先进的并行开发技术、计算机辅助设计、工艺模拟优化技术、快速样件试制技术等。

·铸造企业要继续加强教育培训工作。要大力培养铸造方面的专业人才，企业要建立感情留人、事业留人、待遇留人的激励机制，调动科技人员积极性，为本企业技术进步发展多做贡献。加强职工队伍的技术和职业道德培训，提高全行业职工队伍的技术与劳动素质·铸造企业应加速市场和产品的结构调整。汽车铸造企业不能再依附于大汽车厂，要成为独立的铸件产品制造商、供应商.不仅要面向国内市场，而且要面向全球市场。成为真正的国际、国内OEM供应商。国外的大汽车制造公司实行全球采购，原来依附于大汽车厂的铸造厂已变成独立的、专业化的铸造企业。要提高复杂铸件、高技术含量、高附加值铸件的比例，提高企业效益。应大力发展铸件毛坯的深加工，进一步提高铸件的附加值。发展和培育本企业的特色产品，使其成为产品，为企业增加无形资产。。（来源：汽车工艺与材料）