提高工艺装备水平，适应汽车铸件生产需要

作者：山东汇金股份公司 张杰 陈淦 张务才

欢迎访问e展厅 展厅 11 铸造机械/压铸设备展厅 造型机, 压铸机, 消失模铸造设备, 混砂机, 烘砂机, ... 一．前言 随着各先进国家的中、低价铸件生产基地向中国转移，以及全球采购战略给我们带来机遇的同时也带来了挑战，企业原有的铸造手段无法满足国际市场(特别是汽车市场)对产品质量、批量供货的要求。当时存在的问题是普通铸件的生产能力过剩，全厂5t/h冲天炉有9台，国外客户对我们的评价是有规模，但档次低无特色。要发展就要从国内同行的价格战中跳出来，高起点，进行技术改造，全面提升工艺装备水平。 二．技术改造项目的实施原则 1．把提高铸件品质和企业效益作为技术改造的宗旨。 2．以市场为导向，优化产品结构，生产高档铸件，增加企业效益，增强企业持续技术改造的后劲。 3．项目设计阶段就必须注意加强环保、安全、节能的投入，向绿色铸造和清洁生产靠近。 4．及时总结经验教训。使后续技术改造更趋完善和贴合实际。 5．技改同时培训管理、工艺技术、操作、维护人员。搞好先期质量策划和质量控制计划，管好、用好，充分发挥先进工艺装备的效率。 6．推广计算机技术在铸造生产中的应用，引进计算机辅助设计CAD、辅助分析CAE以及计算机在线检测系统。 7．统筹规划、着眼现实、兼顾长远。充分考虑铸造各工部水平的平衡改造，为后续发展及合理物流打好基础。 三．我厂技术改造的方法 1．分步实施，逐步提高 最初大多数人包括领导层在内对技术改造的认识停留在小改小革上，大的技术改造从未搞过，只能走分步实施逐步提高的路子。因此砂处理先从上一条小型20m3/h的粘土砂处理生产线入手，积累经验后再搞80m3/h的粘土砂处理生产线；造型设备也是先从单台震压造型机开始，后上一条FBO—Ⅱ，再上一条FBM—ⅢT无箱射压自动造型线，这样投资少，见效快。 2．先栽梧桐树，后引凤凰来 我厂1995年获得自营进出口权，接触的国外客户很多，但许多订单均因工艺装备落后而泡汤，为此决策层痛下决心，上就上先进的，现在的客户包括VOLVO等国外著名汽车厂家均是在实地考察我们上的先进的造型线后才决定下订单的。当然他们的评审是苛刻的、全面的，但自动生产线的确占了重要成分，否则客户连来评审都不会。但这种方法风险较大，必须具有适销对路的产品及对潜在客户有较大把握，国内也不乏因造型线运行成本较高以及模具投入较大而使造型线开工不足甚至封存的实例，因此选择此法应慎重。 3．立足实际，注重实效 当时我厂的思路是自我积累，滚动发展。技改投入全是自身积累资金，因此广泛借鉴国内先进铸造厂的经验，制定切合我厂实际的技术改造方案，尽量减少投资，提高投资效益。如造型线主机进口，辅机国内配套，砂处理线关键设备外协，其余(包括PC控制)自己设计制作，这样在不降低成套设备技术水平的情况下，大幅度的减少投资。 4．软硬并重，保障有力 技术改造要从满足客户的需求出发，光有先进的设备，管理和使用跟不上，同样无法提供客户满意的产品。因此项目开展之初就同时培训管理、技术和操作、维护人员。因此项目一验收，也就马上能够投入生产运行。有些企业虽一次性投入较大，但后续资金不足，管理不善，如无专业维修人员或不重视维修人员，工资待遇差，导致维修人员素质较差，或维修制度不健全不明确，不重视平常维护，设备出了故障才去修，修时又无备件，常因一点小故障就造成停产。我们的做法是配备高素质的专业维修队伍，建立严格的预检、巡检日常维护制度和专门备件库。 四．技术改造的内容和步骤 以我厂三厂区铸造车间为例，该车间建设规模较大，起点较高，总建筑面积8640㎡，车间内有熔化工部、砂处理工部、造型工部、制芯工部、配电设施五部分组成。由于该车间南面6210㎡的清理包装辅助车间正在建设中，所以清理暂时与制芯工部放在一跨。 熔化工部、砂处理工部及配电设施部分高度14米，建筑面积2592㎡，造型工部高12米，建筑面积6048㎡，设计纲领年产1万吨。根据当时我公司的产品结构，综合条件及发展目标，该车间的配套采取分步实施逐步到位的方案进行。 (一)熔化工部 熔化工部配置方式：冲天炉—电炉间接双联，冲天炉熔化原铁水，普通铸件直接球化处理浇注，对产品质量要求较高的铸件，经电炉升温，保温或调整成分，然后浇注。此种配置方式比较灵活，是目前较理想的配置方式。 设备配置：1、5t/h冲天炉1台，7t/h冲天炉2台，这种配置方式较为灵活。在该车间投产初期，产量不足的情况下，可只开1台5t/h或1台7t/h冲天炉，待产量满负荷可同时开 2台，1台备用。2、2t/h中频感应电炉2台，两个炉体，两套电源，既可单独熔炼，又可升温、保温、调成分。3、10t/h中频保温电炉1台。实施步骤为：冲天炉配置一步到位，三台炉子一次配齐；2t/h中频感应电炉与造型线同步实施；10t/h中频保温电炉根据产品结构、批量和造型线正常运行后再考虑。 炉前配备日产铁水成分测定仪(碳当量仪—NSP-550)及浸入式无线大屏幕数字显示测温仪一套。炉前金相显微镜。另外炉前光谱分析仪已与德国斯派克签订供货合同，近期将到厂。 熔化工部配备的工艺装备还有球化盖包、机械搅拌脱硫包。球化处理采用电子称称量，定量准确，车间共配备了四台5t电子称。球化盖包已获国家专利其显著特点在于球化处理时，镁光少、镁吸收率高，对环境污染少，结构简单，操作简便，与普通无盖包冲入法相比，可以稳定减少球化剂加入量0.3%。机械搅拌脱硫装置能使冲天炉原铁水脱硫率达到85％以上，能满足汽车铸件对低硫铁水的要求。 (二)砂处理工部 砂处理设计生产能力80t/h型砂，配备3台混砂机，前期考虑到2~3年内造型工部的配套不会完全到位，先安装2台S1420T转子混砂机，另1台位置预留，由于去年底上了FBM—ⅢT造型线，混砂能力已显不足，目前已签订1台S1820逆流转子强力混砂机购货合同。 1．旧砂温度的控制 ① 尽量延长造型线的冷却段，控制铸件落砂温度低于500℃。 ② 回砂皮带较长，多点布置吸风罩。 ③ 新砂不需烘干直接加入新砂仓，通过胶带给料机进入双盘冷却搅拌机与旧砂预混。 ④ 采取以上措施，新、旧混合砂到达混砂机之前温度一般不超过30℃。 2．型砂粒度及纯净度的控制 ① 在旧砂回送皮带机上设置悬挂式磁选皮带机和永磁分离滚筒二级磁选。 ② 设置了双轮松砂破碎机和多角滚筒破碎筛两级破碎。 ③ 设置了双层多角滚筒筛和惯性直线振动筛，值得提出的是我们在惯性直线振动筛上附加了一层孔径1.1㎜的不锈钢丝网，彻底筛除了砂团，这对于转子式混砂机来讲是很有必要的，我们附近有家厂子原先用的就是转子混砂机配迪砂线，由于型砂中含有大量黄豆粒大小的砂团致使型砂性能恶化，严重影响迪砂线造型，废品率居高不下，后来不得不将转子式混砂机换成碾轮转子式混砂机，原来的转子式混砂机闲置在露天库里。 ④ 杜绝二次落砂进入循环系统，加强系统除尘，有效控制型砂中灰分含量。 3．型砂性能的控制 设计时充分考虑了足够的储砂量，保证了系统的平衡运行，且旧砂周转周期长(每天小于3次)，旧砂得以充分回性，从而较好的发挥型砂性能的优势。 除了中心理化室配备了型砂性能测试仪器外，现场还配置了紧实率、水分、透气性和湿压强度测试仪，在现场能快速有效地控制型砂质量。在二期扩容时所选的逆流转子式强力混砂机配备了型砂在线检测系统。 (三)造型工部和制芯工部 汽车铸件对产品性能及内外在质量要求都较高，铸件的尺寸精度等级一般要求CT8级，且铸件的致密性要好，要求100％无损检测。 1．造型设备 为满足上述要求先后引进了日本新东的FBO—Ⅱ水平分型脱箱造型线和FBM—ⅢT水平分型脱箱造型线，两线均为射压造型线，砂箱尺寸分别是(450×550×150～200/150～200)mm和(508×660×200～250/200～250)mm，最大浇注重量分别是25㎏和50㎏。 2．制芯工艺及设备 配合造型线采用制芯精度较高的热芯盒制芯工艺，配置了4台Z8612BF热芯盒射芯机及1台Z958壳芯机并根据两造型线均以小件为主，很多芯子重量只有100克左右，设计制造了很多手工热芯盒，可电加热也可焦炭炉加热，方便快捷。以上配置基本上满足了造型线的砂芯需求。 (四)清理工部 该工部为临时设置，配有Q326、Q3210橡胶履带清理机各1台，Q378吊钩清理机2台，两种设备均有效防止铸件清理过程的磕碰，这对于汽车铸件生产来讲，是很有必要的。 (五)涂装工艺及设备 大部分汽车铸件必不可少的一道工序是涂装，根据客户要求，我们选择采用静电粉末涂装法，其最大的特点是以固体粉末状态直接喷涂，无溶剂、无公害，喷溢的粉末涂料回收再用，涂装粉利用率高、经济实惠。 我厂铸件粉末涂装生产线安装之前，涂装工序曾找两家单位外协，由于外协单位多是生产汽车及摩托车车身覆盖件及细杆支架类，前两次涂装效果均不理想，漆层附着力差，脆性大，轻轻一磕一划就起皮、剥落。究其原因是这两家涂装线均没有预热段，在临时添加铸件预热烘炉后，涂装试验结果才达到了客户要求。因此，我们在选择涂装线时跟对方谈的首件事就是要有预热段，后来我们上线的结果是铸件在10～20㎏，壁厚20～30㎜，预热温度不低于120℃(用表面温度计测量)；铸件在20～50㎏时，预热温度不低于150℃。预热烘道配置功率178kw。喷涂后熔融、流平、固化需要的温度设定在200±20℃，配置功率180kw。 经试验测定涂层厚度至少1.0mils，铅笔硬度HB至2H，胶带附着力方法B、5B类达100％，耐冲击性及240小时、500小时盐雾试验，耐潮湿试验、耐溶解性试验均满足客户提供的标准(ASTM涂装标准)。 五．技术改造同步工程建设 1．铸件生产质量检测设备的改造 技术改造过程中，充分考虑并配备了齐全先进的质量检测仪器与设备，提高生产过程质量控制能力。 (1)日本岛津GVM-514S直读光谱分析仪1台(25通道)。 (2)德国斯派克SPECTRO LAB M型直读光谱分析仪2台。20个通道的已安装使用，27个通道的合同已定，不久即可投入使用。 (3)国产SQF-5A金相图像分析仪1台，小型金相显微镜3台。 (4)日本产NSP-550CS铁水成分测定仪1台。 (5)美国布朗夏普三坐标测量机1台。 (6)国产PME-P250 PME-P500液压脉动疲劳试验机1台。 (7)磁粉探伤机1台。 (8)XXG-3002 X光探伤机1台。 (9)德国1073VS超声波球化率测定仪2台。 (10)-60℃低温冲击试验机1台。 其他国产万能材料试验机1台，各种硬度计3只，金相制样机、数字测温仪、数字式电子吊钩称等配套仪器。 2．计算机技术在铸造生产中的应用 我厂先后引进二维机械设计软件(CAD)12套，三维I-DEAS、UG软件各2套，并于2001年从北方恒利科技有限公司购进铸件模拟分析(CASTSOFT CAE)软件1套。计算机技术的应用有效地促进了我厂汽车铸件的开发进程。 3．机加工的改造 为适应客户要求以及提高经济效益根据汽车零部件的精度要求，以加工中心和数控车床组成的汽车零件加工车间正在建设中。 4．质保体系建设 建立健全质保体系旨在持续改进、预防缺陷、减少生产过程中的变差和浪费，为客户提供满意的产品和服务。 (1)97年通过了ISO9002质保体系的国际认证。 (2)99年通过了ISO9001质保体系的国际认证。 (3)2002年通过VOLVO公司质量体系评审，成为国内首家获得B级铸件供应商资格的企业，并争取在2005年以前获得其A级供应商资格。 (4)积极推行QS-9000质保体系的运行，争取今年年底获得第三方QS-9000的质量体系认证和福特公司的第二方认证，拿到汽车零部件进入国际市场的通行证。 六．不断提升工艺装备水平的意义 铸造行业最大用户是汽车行业，其次是机械、电力装备、金属模具等。随着汽车工业的发展和技术进步，客户对铸件的要求也越来越高，来自我们美国客户的消息称韩国汽车业因其铸件不良品在美国市场销量大跌，这是铸件质量影响商品竞争力的典型事例，其在韩国的生产基地意欲转向中国，部分铸件已转给我们。作为汽车工业的供应链中竞争最激烈的零部件供应商必须根据市场的发展方向及客户的需求，针对自己的薄弱环节进行技术改造。经过近几年的技术改造，我厂已具备了比较先进的现代化铸造和质控设备，提升工艺装备水平已成为提高竞争力的必备条件，，一般的认识是这样做好是好，但增加了成本，影响了销售，对此我们不这样认为，首先，成本是一个相对的概念，而且产品的档次也不是等同的，我们在进行技术改造的同时狠抓企业内部管理，按照国际标准及QS9000标准进行精益生产，这使得铸件质量提高而生产成本降低，质优价廉才能站稳市场，增加份额，现在已能够按国际惯例要求大批量生产高品质的汽车铸件，现在我们开发出口的汽车零部件已有22种投入批量生产，主要供应瑞典VOLVO汽车公司，美国MACK TRUCK公司及德国法雷奥汽车公司。但在满足用户不断提高的要求中还存在差距，我们将继续不断地针对不适应市场及客户需求的薄弱点进行改造提升，以适应汽车铸件生产的需要。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/22/2005)