1汽车铸造技术的现状与发展趋势中国铸造业现状中国是当今世界上最大的铸件生产国家 ，据资料介绍，我国铸造产品的产值在国民经 济中约占 1%左右。最近几年，铸件进出口贸易增长较快，铸件的产量已达到 9%左右。我国 铸造厂点多，达 2 万多个，铸造行业的从业人员达 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，汽车和汽车零部件行业的发展有力地拉动了 铸造行业的发展。万丰奥特是亚洲最大的铝合金车轮企业，年产值超过 10 亿元，出口额达 6 000 美元。昆山富士和机械有限公司，生产汽车发动机和制动系统的铸件，年产量达 4 万 t，销售收入 5.5 亿元。华东泰克西是一个先进的现代化气缸体铸件生产企业，具有年 产 100 万件轿车气缸体铸件能力。山西是铸造资源大省，有丰富的生铁、煤炭、铝镁、电 力、劳力资源，使山西的铸造产业有得天独厚的优势。有 500 个铸造企业，80%为民营企业。 山西国际、河津山联、山西华翔年产量分别达 4 万 t、2 万 t、12 万 t。 “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。一汽铸造公司，已经形成 40 万 t 铸件的能力。沈阳鸿本机械有限公司，每年生产 7 万 t 刹车盘铸件出口。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。东 风日产、广州本田、广州丰田和零部件企业有力带动了压铸业的发展，轿车气缸体、气缸 盖的压铸件产量逐年增长。国外铸造业现状 近几年来，全球铸造业持续增长，2004 年铸件产量比上一年度增长 8.4%，中国生产铸 件 2 242 万 t,全球排名第一，比上年增长 23.6%。全球十大铸件生产国的产量与增长率见 图 1。图图2 04年年全全球球十十大大国国家家产产量量分分析析05001000150020002500中国美国日本德国印度巴西法国 意大利墨西哥 韩国051015202530增 长 率%产 量 万 吨从统计数据来看，2004 年中国的铸件产量约占全球铸件产量的 1/4 。巴西铸件产量增长最快，达到 25.8%。增长率超过 2 位数的国家有巴西、中国、墨西哥、印度，都是发展中国家。而发达国家的铸件增长率普遍较低, 见表 2 。美国铸件产量自 2000 年以来，已2经退居到第 2 位。2004 年美国铸件总产量为 1 231 万 t，其中灰铁占 35%、球铁件占 33%、铸钢件占 8.4%、铝合金件占 16%。从需求上看，球铁铸件和铝铸件的需求在增长。2003 年进口铸件占总需求的 15%，进口铸件的价格比美国国内低 20%50%。近年来因铸造环保要求高、能源消耗大、劳动力昂贵等原因，美国大型汽车公司生产普通汽车铸件的铸造厂纷纷关闭，逐步将铸件转向中国、印度、墨西哥、巴西等发展中国家。日本的铸造业不景气，从业人员在减少。2004 年日本铸件总产量为 639 万 t，其中灰铁占 42%、球铁件占 30%、铸钢件占 4%、铝合金件占 21%。从需求上看，球铁铸件和铝铸件的需求在增长。日本铸造界在技术创新方面作了大量工作。开发球型低膨胀铸造砂、高减震铸铁材料、中硅耐热球铁等材料。真空压铸的铸件能焊接和热处理，半固态铸造生产汽车铝轮毂，提高了强度和伸长率。镁合金压铸进一步发展，取代重力铸造，性能提高，成本降低。序号序号 国家国家 产量（万吨）产量（万吨） 增长率（增长率（% %）1 1中国中国2242224223.623.62 2美国美国123112312 23 3日本日本6396394.54.54 4德国德国4984985.55.55 5印度印度46246214.514.56 6巴西巴西28328325.825.87 7法国法国2472470.80.88 8意大利意大利2442440 09 9墨西哥墨西哥21921919.919.91010韩国韩国1851854.14.1图图 3 3 全球铸件生产分析报告全球铸件生产分析报告汽车铸造技术的发展方向汽车技术正向轻量化、数值化、环保化方面发展。据有关资料报道，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。铸件轻量化 主要有两个途径，一是采用铝、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。二是减小铸件壁厚、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，采用快速制模技术、计算机仿真模拟、三维建模、数 控技术也是对铸造的重要要求。清洁生产、废物再生是发展趋势，降低能耗是持续发展的 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，以利改善铸造热、脏、累劳动密集型 行业员工的劳动环境。汽车铸造技术发展趋势汽车铸造技术发展趋势国内外汽车铸造技术发展趋势很多，现仅简介一些在汽车行业大量流水生产中的铸件3技术与发展趋势。1 1砂成形技术的发展趋势砂成形技术的发展趋势潮模造型经过手工紧实震击+压实紧实高压+微震紧实气冲紧实静压紧实几个 发展阶段。静压造型技术实质是“气冲预紧实+压实” 。有以下优点：铸型轮廓清晰，表面 硬度高且均匀，起模斜度小，型板利用率高，工艺装备磨损小，铸型表面光洁度高，铸型 型废率低。因此，是目前最新、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。当前，国外比较有名 的制造静压造型设备的厂家有德国的 KW 公司、HWS 公司和意大利萨威力公司。国内汽车铸 造厂家大都选用 HWS 公司或 KW 公司制造的设备，如一汽铸造公司、东风汽车铸造厂、上海 圣德曼铸造公司、华东泰克西、山西三联、广西玉柴、无锡柴油机厂等。2 2近净形技术发展趋势近净形技术发展趋势 （1）铸造成形工艺消失模铸造也称气化模铸造、实型铸造、无型腔铸造。该工艺尺寸精度高达 0.2 mm 以内，表面光洁可达 Ra56m，被铸造界誉之为“21 世纪的铸造新技术” 、 “铸造的绿色 工程” 。该工艺的方法是采用无粘结剂干砂加抽真空技术。据 2003 年统计，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。国内汽车铸造厂，有的采用国产型铸造生产线、有的采用简易生产线或单机生产、 有的采用国外引进铸造生产线生产。一汽集团公司 1993 年从美国福康公司引进造型用振动 台，生产 EPS 模的预发泡机和成型机等设备，生产汽车进气管。长沙发动机总厂从意大利 引进自动化铸造线生产铝合金气缸体、气缸盖铸件。合肥叉车集团用四段泡沫模片，粘结 成整体的工艺生产复杂箱体铸件，尺寸精度可达到 CT78 级，产品出口美国。成都成工集 团，用 8 块泡沫模片粘结成整体的工艺，生产装载机变输箱，铸件重量达 320 kg，与砂型 铸造比较，毛坯减重 15%，成品率达 95%以上。消失模工艺近几年在美国有较大的发展，通 用汽车公司投资建造了 6 条消失模铸造生产线，大批量生产铝合金气缸体、气缸盖铸件。 今后，该工艺将大量采用快速制造技术和模拟仿真技术，以缩短生产准备周期，实现铸件 的快捷生产。未来的发展方向必定是质量好、复杂、精密、寿命长的高档模具。提高该技 术的模样材料、成型工艺、涂料技术、工装设备的技术水平，使 EPS 铸件获得更广阔的发 展前景。 （2）熔模精密铸造成形型工艺 我国汽车熔模精密铸造技术有了长足的发展，采用近净形技术可以生产出无余量的汽 车产品。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。国外有高合金钢、超合金材料。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。硅溶胶制壳工艺 的表面质量可达 Ra1.6 m、尺寸精度可达 CT4 级，,最小壁厚可以做到 0.51.5 mm。欧、 美、日等国家开始关注精铸件在汽车业的应用与拓展。我国汽车用精铸件的市场需求量也 在不断快速增长和发展，2003 年精铸件的产量为 60 万 t，产值达到 110 亿元。东风汽车精 密铸造有限公司采用硅溶胶+水玻璃复合型制壳工艺，生产高技术含量、高附加值产品，将 原来铸件、锻件、机加工及多件组装结构设计制造成一个整体精密铸件，显著降低了制造 成本。 熔模精密铸造技术成型工艺将来的发展趋势是产品离商品越来越近，传统的精铸件只 作为毛坯，已经不适应市场的快速应变；产品的复杂程度和质量档次越来越高；研发手段4越来越强，专业化协作开始显现，CAD、CAM、CAE 的应用成为产品开发主要技术。东风汽 车公司、一汽集团公司的精铸企业作为中国精铸行业的领军者，一定能凭强大的研发实力 和先进的技术支撑起快速发展 。3 3制芯技术的发展趋势制芯技术的发展趋势目前，国内外汽车铸造制芯有三种制芯工艺，在现代汽车铸造中常并行采用的主要工 艺有热芯盒制芯、壳芯制芯、冷芯盒制芯等，传统的合脂或油砂制芯已被淘汰。由于冷芯 盒技术工艺有两个特点：一是硬化速度快，初始强度高，生产率高；二是砂芯尺寸精度高， 可满足生产薄壁高强度铸件的砂芯。因此，制芯工艺技术有以冷芯盒技术为主的发展趋势。 一汽铸造公司、东风汽车铸造厂、上海圣德曼铸造公司、华东泰克西、山西国际铸造公司 等均采用冷芯盒制芯技术。当代先进的 110L 冷芯盒制芯机见图 2。 图 2 当代先进的 110L 冷芯盒制芯机最先进的制芯工艺是结合锁芯（Key Core）和冷芯盒等技术的制芯中心，整个射芯、取 芯、修整毛刺、多个芯子定位组合成一体、上涂料、烘干等工序，全部用一台或多台制芯 机与机械手自动化完成。国外比较有名的制芯中心生产厂有西班牙 LORMENDI 公司、德国 Laempe 公司和 Hottinger 公司、意大利的 F、A 公司等。一汽铸造公司、上海圣德曼铸造 公司、华东泰克西、上海柴油机、洛拖二铁、潍柴、江西五十铃等均采用冷芯盒制芯中心 技术。4.4.铸铁熔炼技术的发展趋势铸铁熔炼技术的发展趋势目前，国内外铸铁熔炼技术有两种主要方式：一是采用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。 因此，铸铁则由过去用工频炉熔炼逐步过渡到用高效省电的中频电炉熔化。一汽铸造 公司、东风汽公司采用因达公司和彼乐公司生产的中频炉和保温炉技术。已经开发与应用 的球化剂、孕育剂、蠕化剂和其他各种添加剂产品，形成商品化、标准化、规格化、系列 化。铸铁孕育多用带光电控制的随流孕育机。新开发出的喂丝球化方法及其与现代化检测 技术相结合的 SINTER CAST 工艺是铸铁球化及蠕化处理的一种很有优势的工艺，应用者日 益增多。国外金属炉料经过破碎、净化、称量，大大提高熔化效率和铁水质量。国内的天 津丰田、天津勤美达、苏州勤美达等铸造厂已采用对炉料进行破碎处理的工艺。 5 5合金气缸体、气缸盖压铸成形技术合金气缸体、气缸盖压铸成形技术5铝合金是汽车上应用最快和最广的轻金属，因为铝合金本身的性能已经达到质量轻、 强度高、耐腐蚀的要求。最初，铝合金仅用于一些不受冲击的部件。后来，通过强化合金 元素，铝合金的强度大大提高，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。铝合金气缸体、气缸盖压铸成形核心技术可