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鑄造產品升級與高端鑄件研制的關鍵問題
發布時間:
2016-03-09 00:00
來源:
2014年5月19~22日,在北京舉行的首屆中國鑄造節在國內外鑄造界引起了巨大的反響。筆者有幸主持了首屆中國鑄造節之“第十一屆中國鑄造協會年會”鑄鐵件生產技術專場交流會。會場氣氛十分熱烈,參會者也十分踴躍,座位不夠,不少人一直站著聽完所有交流報告。報告會后,我國著名鑄鐵專家、機械科學研究總院的曾藝成研究員和河北科技大學的錢立教授發表了精彩的評述和總結。
我國鑄造業從生產大國邁進到鑄造強國的基礎是眾多鑄造企業的轉型升級,其中,產品結構的升級換代是企業轉型、改造、升級的一個代表性標志。
從滿足使用、安全與壽命這個角度上看,鑄件并沒有高低端之分;但隨著我國國民經濟的飛速發展,各領域出現的高性能、高效率、高可靠性的各類機電設備與裝置,要求鑄造企業能生產出高質量、高性能、高水平的鑄件,這些鑄件就被稱為“高端”鑄件了。
高端鑄件的出現,引起了不少企業的關注,首屆中國鑄造節重要活動“第十二屆中國國際鑄造博覽會”也以“智能、綠色、高端”為關鍵詞,展出了對我國國民經濟各領域中各類機械裝備有重大影響的、高質量、高性能、高水平的鑄件。然而,鑄造企業具體要怎樣做才能實現“產品的升級換代、產品結構的提升”而華麗轉身呢?在此,筆者僅以年會“鑄鐵件生產技術專場”中4個“高端”鑄件生產企業交流發言所給出的重要啟示,總結分享如下。
一、高端鑄件的一些共性特點
1、這類鑄件所承載的設備在國民經濟中地位顯要,而該類鑄件的質量優劣又對其組成設備的安全、質量、壽命有著決定性的影響,因而生產該類鑄件的企業責任重大。
以專場交流的4個企業所生產的鑄件為例,有常州華德機械有限公司生產的對質量問題“零容忍”的高速列車上的轉向架軸箱(見圖1~5),有江蘇吉鑫風能科技股份有限公司生產的要求在風電機組上使用20年不更換的風電鑄件(見圖6~10),有煙臺冰輪重型機件有限公司生產的具有高碳當量、高強度、高剛度、低應力的精密數控機床的機床鑄件,還有北京菲美得鑄造有限公司生產的具有高疲勞強度要求的QT800-5材質的汽車支架。
轉向架軸箱是軌道交通零部件中的A類零件,下裝有飛速旋轉的高速車輪,上裝有承載千百乘客的車廂,其質量的優劣直接影響著高速列車的安全性、穩定性、舒適性。列車運行時,軸箱受力復雜,既有線路對車體的沖擊與振動,又有輪軌間的阻力摩擦與車輪蛇行運動抗力,它們集中地作用在轉向架軸箱上,該件一旦失效,后果不堪設想。也就是說,制造一百件、一千件、一萬件也不允許有一個不合格品。正如常州華德公司負責人慨言:“它是一個不能犯一次錯誤的零件”。
高速列車在現代交通中無比的優越性必須建立在極其安全的基礎上,因該軸箱質量的優劣在高速列車安全運行中具有巨大影響而被列為高端鑄件,長期以來,-40℃的QT400-184L材質的CRH380轉向架軸箱皆為國外制造,我國全部依賴進口。
圖1 轉向架軸箱組裝圖
圖2 CRH380高速列車轉向架軸箱
(-40℃ QT400-18AL,80kg/件)
圖3 高鐵列車變速箱
(-40QT400-18AL,140kg/件
圖4 機車牽引電機端蓋
(-50℃ QT400-18AL 120kg/件)
圖5 機車變速箱
(-50℃ QT400-18AL 550kg/件)
風電件的“高端”充分地體現在對風力發電機組的使用壽命與安全上。風力發電設備要求風電鑄件必須保證20年不更換;如發生意外失效,要在上百米高空上更換零件不僅難度大,且更換費用巨大,甚至超過原裝價格。加上不能及時發電,損失難以估計。江蘇吉鑫生產的大斷面風電件不僅在風電設備中占有極其重要的地位,而且其公司本身在國內外風電市場上也占有重要地位。國內3、5、6、7兆瓦風機鑄件的首件產品均出自江蘇吉鑫,全球10大風電制造商中有8家是吉鑫的用戶。截止2012年,江蘇吉鑫國內市場占有率達60%,國際市場占有率達20%。
圖6 要求安全運行20年以上的風力發電機組
圖7 6.0MW輪轂
圖8 6.0MW底座
圖9 7.0MW輪轂
圖10 7.0MW底座
眾所周知,中高端的數控機床是國家競爭力的重要標志之一,是國民經濟發展的發動機。煙臺冰輪公司在“高端數控機床鑄件的生產與質量”報告中指出,“高端數控機床制造水平的高低是一個國家綜合實力的標志”。目前我國高端數控機床仍依賴進口,其原因之一就是高端數控機床的鑄件質量存在著較大的差距,其中鑄件材質的剛性差、鑄造應力高是影響機床精度與精度保持性最主要的原因。生產高剛度、低應力的高端精密數控機床鑄件是生產精密數控機床的基礎。
目前,西方工業發達的國家與日本在數控機床上一直對中國進行技術封鎖,如“巴統”的禁運政策、1999年的美國考克斯報告、美國國會“限制高技術機床出口”的法案等。 2007年6月,美國開始實施的《對華高科技產品出口管制條例》中,增加了高精度轉臺、五軸精密加工中心、高仿真系統等軍工及高技術產業專用裝備的出口限制。日本經濟產業省(原通產省)限制向中國出口高精度、復合加工、五軸聯動以上的高性能數控機床和五軸聯動高檔數控系統等產品。
生產滿足強度、硬度指標要求的機床鑄件并不難,但要生產高碳當量、高強度、高剛度、低應力的高端機床鑄件,難度較大。為研制這種高尺寸精度、高穩定性的機床鑄件,國家還下達了攻關課題。煙臺冰輪的“高端數控機床鑄件的質量控制”報告代表了我國高端機床鑄件的生產現狀。
北京菲美得公司是目前鑄造企業轉型改造、產品升級換代的一個典型代表。
長期以來,北京菲美得公司以配重鑄件為出口主打產品,鑄件產量曾達到世界第一,號稱“配重大王”。隨著市場經濟的變化,這種低端產品的轉型已刻不容緩。他們所作的“高端球墨鑄鐵的研制與生產”的報告受到了與會者的關注,其關注重點是就是菲美得公司進行企業轉型改造、產品升級換代的思路與做法。
菲美得公司由生產配重逐步轉向生產四類在高端鑄件中占有重要地位球墨鑄鐵件。即:高強度、高塑性的ADI;高疲勞強度要求的QT800-5;具有優良加工性的高Si球鐵件(QT450-18、QT500-14、QT600-10)及低溫韌性球墨鑄鐵件(-40℃、-50℃的QT400-18AL)。
以QT800-5為例,該材質在汽車的底盤支架上應用意義重大。國內某單位研制表明:在汽車支架上采用QT450-10材質,其支架重量為190kg;采用QT700-3或QT600-3材質,其支架重量為120 kg;采用QT800-5材質,其支架重量為90 kg。因此,這種高疲勞強度的QT800-5材質支架的應用將顯著地促進汽車的輕量化、節能減排、安全及壽命的提高。
以上四例表明,高端鑄件質量優劣的影響力及重要度遠勝過一般鑄件所能比擬的,生產高端鑄件的企業及其生產者將對國家、社會、人民負有重大的責任。
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