熔模鑄造是以最終產(chǎn)品為摹本,將石蠟類材料壓制成精確光潔的蠟?zāi)?,在蠟?zāi)I贤糠蠖鄬幽突鸩牧?,待漿料干燥硬化后形成型殼,然后將凝固在型殼內(nèi)的蠟?zāi)H刍怪鞒觯賹⑿蜌け簾怪畧怨?、干燥,最后再將熔化的液態(tài)金屬澆注入型殼中,液態(tài)金屬在型殼中冷卻、凝固后即成為精確光潔的鑄件。這種鑄造工藝可以生產(chǎn)出精密復(fù)雜、接近于產(chǎn)品最后形狀,可不加工或很少加工就可直接使用的金屬零部件或精美工藝品,所以,它是一種近凈形的金屬液態(tài)成形工藝。與砂型鑄造方法相比,具有以下特點(diǎn):
1.鑄件尺寸精度高,表面粗糙度值低,可以實(shí)現(xiàn)少加工或無切削加工;
2.可以鑄造薄壁件或重量很輕的鑄件;特別適合鑄造帶有花紋、文字或溝槽類的鑄件;
3.能夠鑄造特別復(fù)雜的鑄件,或?qū)⒈姸嗔慵M合、焊接。
中國是熔模鑄造技術(shù)的發(fā)源地之一。據(jù)考證,在距今2500年前的春秋時期就已出現(xiàn)了失蠟鑄造。1978年在湖北隨州出土的曾侯乙墓的尊和盤是早期失蠟鑄造的代表作?,F(xiàn)代熔模鑄造工藝是在20世紀(jì)初期開始形成。第二次世界大戰(zhàn)期間,由于國防、航空發(fā)展的需要,美、英等國首先采用熔模鑄造的方法生產(chǎn)噴氣渦輪發(fā)動機(jī)葉片。進(jìn)入80年代以來,世界各地熔模鑄造的產(chǎn)量、產(chǎn)值、質(zhì)量,都有很大的增長和提高,當(dāng)前熔模鑄造正向精密、大型、復(fù)雜、部件整鑄的方向發(fā)展。
我國的熔模鑄造是在50年代開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),首先從航天、航空部門逐步發(fā)展到所有的工業(yè)部門中,得到廣泛的應(yīng)用。
一.中國大陸精鑄業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r
1.中國大陸精密鑄造行業(yè)的規(guī)模
中國大陸精鑄行業(yè)雖然在20世紀(jì)50年代中期已經(jīng)建立,并逐漸得到推廣應(yīng)用,但真正的飛速發(fā)展卻是在20世紀(jì)90年代初至今的十多年間,特別是最近幾年。目前,中國熔模鑄造有兩類水平的工藝,第一類企業(yè)采用中溫模料制模和硅溶膠或硅酸乙酯粘結(jié)劑制殼的熔模鑄造工藝,即國際通用的熔模鑄造工藝。第二類為采用低溫模料和水玻璃粘結(jié)劑制殼工藝,其鑄件尺寸精度和表面粗糙度比第一類差,達(dá)不到國際熔模鑄造水平。根據(jù)大陸的情況,還有采用中溫或低溫模料制模,表面層采用硅溶膠、加固層采用水玻璃制殼的復(fù)合工藝,能夠在保證較高的尺寸精度和表面質(zhì)量情況下降低成本。據(jù)統(tǒng)計,2001年采用第一類的廠家超過350家,年產(chǎn)量7.5萬噸,年產(chǎn)值32.8億元;第二類工藝生產(chǎn)廠家(包括復(fù)合工藝)超過1350家,年產(chǎn)量近20萬噸,年產(chǎn)值15億元。而2002年,產(chǎn)量更達(dá)到32.1萬噸,產(chǎn)值達(dá)到54.9億元。2002年的產(chǎn)量是1988年的6.4倍。而產(chǎn)值則是1988年3.3億的16.6倍。
2.工藝水平、鑄件質(zhì)量和產(chǎn)品類別從用途和質(zhì)量水平看
目前我國精密鑄造生產(chǎn)的鑄件主要是:采用第一類工藝生產(chǎn)的航空及燃?xì)廨啓C(jī)用鑄件,質(zhì)量達(dá)到國際水平,廠家有50家,年產(chǎn)量0.5萬噸,年產(chǎn)值4億元;采用第一類和復(fù)合工藝生產(chǎn)的商業(yè)用精鑄件,其質(zhì)量檢查項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)低于航空件,有300家左右,年產(chǎn)量7萬噸,年產(chǎn)值28.8億元;采用第二類工藝生產(chǎn)的尺寸精度和表面粗糙度要求低的熔模精鑄毛坯件,有1350家左右,年產(chǎn)量近20萬噸,年產(chǎn)值15億元。從三種質(zhì)量水平鑄件的比重分布可以看出,水平高的航空精鑄件產(chǎn)量很少,僅占總產(chǎn)量的1.8%,一般商用精鑄件占25.6%,而且質(zhì)量還達(dá)不到國際標(biāo)準(zhǔn),水玻璃鑄件卻占總產(chǎn)量的72.6%??傮w與美國、英國、歐日等先進(jìn)國家和地區(qū)熔模鑄件的市場結(jié)構(gòu)相比,有明顯的差距,高質(zhì)量的精鑄件比例還很低。
盡管如此,中國熔模鑄造工藝的各個環(huán)節(jié)還是有了長足的進(jìn)步,對熔模鑄造發(fā)展有較大影響的新材料、新工藝、新設(shè)備也很多,如水溶性型芯、陶瓷型芯、金屬材質(zhì)改進(jìn)、大型熔模鑄造技術(shù)、鈦合金熔模鑄造、定向凝固和單晶鑄造、過濾技術(shù)、熱等靜壓、快速成型技術(shù)、計算機(jī)在熔模鑄造中應(yīng)用以及機(jī)械化自動化等技術(shù)發(fā)展使熔模鑄造不僅能生產(chǎn)小型鑄件,而且能生產(chǎn)較大鑄件,最大的熔模鑄件的輪廓尺寸已近2m,而最小壁厚卻不到2mm。同時熔模鑄件也更趨精密,除線性公差外,零件也能達(dá)到較高的幾何公差。熔模鑄件的表面粗糙度值也越來越小,可達(dá)到Ra0.4um。
3.配套業(yè)務(wù)逐步齊全
由于精鑄行業(yè)的飛速發(fā)展,帶動了相關(guān)的配套業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。主要表現(xiàn)在模具加工、設(shè)備制造、原輔材料生產(chǎn)。據(jù)初步統(tǒng)計,以加工設(shè)備為主的制造精鑄用模具的專業(yè)廠,已經(jīng)在精鑄廠集中的地區(qū)如廣東、山東和武漢等地形成,專用設(shè)備的制造廠林立;精鑄原輔材料生產(chǎn)廠和供應(yīng)商已經(jīng)發(fā)展到近百家,而且由于第一類精鑄工藝生產(chǎn)所需的模料、鋯英粉、砂帶等輔料和一些先進(jìn)的設(shè)備尚不能國內(nèi)生產(chǎn),每年要從國外進(jìn)口數(shù)以千噸的原輔材料。但由于我國基礎(chǔ)工業(yè)和資源條件與其他發(fā)展中國家相比要好得多,因此,精鑄服務(wù)業(yè)發(fā)展的同時,還將向東南亞國家乃至世界延伸和發(fā)展他們的市場。
4.行業(yè)與國際水平間的差距和優(yōu)勢與國際熔模鑄造水平相比
中國的精鑄業(yè)應(yīng)用第一類工藝生產(chǎn)的航空精鑄件產(chǎn)量很少,高質(zhì)量的精鑄件也不多,大多生產(chǎn)精度要求不高的管件、五金、馬具和汽車零件,合金種類單一,特別是高溫合金和有色合金所占的比重太小,從表2可以看出,我國的精鑄水平還是十分落后。
但是,中國的勞動力成本較低,原材料豐富,在產(chǎn)品價格上占有較大的優(yōu)勢,只要將產(chǎn)品質(zhì)量提高,在國際上仍有很大的競爭力。同時,國內(nèi)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的興起,機(jī)械行業(yè)向精密化、小型化發(fā)展,以及建筑行業(yè)陸續(xù)出臺的一些法規(guī)和地方法規(guī),用鑄銅和不銹鋼鑄件代替鑄鐵管件,為精鑄行業(yè)提供了前所未有的商機(jī)。
同時,中國民營精鑄業(yè)的加盟和迅猛發(fā)展,為中國精鑄業(yè)注入了新鮮的活力,已經(jīng)成為國家精鑄業(yè)最強(qiáng)勁、也是最現(xiàn)實(shí)的競爭對手。這類企業(yè)從80年代至90年代初,多以合資和獨(dú)資的形式,從臺灣、日本等地引進(jìn)料硅溶膠制殼工藝,主要分布在沿海及周邊地區(qū),其產(chǎn)品大部分銷往國際市場,同時也由于其體制先進(jìn)、機(jī)制靈活、管理高效,所以效益非常好。雖僅有20多年的發(fā)展,但已成為中國大陸精鑄業(yè)承擔(dān)出口業(yè)務(wù)的生力軍。另一方面,由于其設(shè)備設(shè)施水平高,工藝和質(zhì)量水平在國內(nèi)屬先進(jìn)水平,基本上達(dá)到了國外的一般水平,有直接出口訂單和市場同盟,產(chǎn)品價值保持在較高的水平,基本與國際接軌。無論從技術(shù)水平還是從營銷渠道上講,他們都是國資精鑄企業(yè)強(qiáng)有力的競爭對手。而以東風(fēng)精密鑄造有限公司等廠家為代表的一部分第二、第三類工藝企業(yè)近年來無論工藝技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率正在加速向國際市場推進(jìn),并將繼續(xù)為提升中國精鑄業(yè)水平積極努力。
二.熔模精鑄業(yè)將繼續(xù)呈高速發(fā)展趨勢
目前,中國大陸已經(jīng)形成了一批在技術(shù)和管理上逐步走上國際化經(jīng)營軌道,熟悉國際市場的精鑄業(yè),他們帶動了行業(yè)的快速發(fā)展。
上個世紀(jì)以來,中國大陸精鑄業(yè)年產(chǎn)值從僅占全球精鑄總產(chǎn)值的5.4%,發(fā)展到2001年的7.7%,并呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢。而中國這個巨大的市場給精鑄業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。表現(xiàn)在:
1.國內(nèi)市場不斷增大
中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使得國內(nèi)的精鑄市場日益擴(kuò)大,如汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶動汽車用精鑄產(chǎn)品產(chǎn)量與品牌的快速提升,房屋建筑業(yè)的發(fā)展使得建筑五金需求量激增,在華投資企業(yè)直接從本地區(qū)采購零件,原國際市場訂單變?yōu)閲鴥?nèi)市場訂單。
2.出口逐年增長
經(jīng)過10余年的努力,部分企業(yè)已能批量生產(chǎn)有一定精度要求的機(jī)器零件和高質(zhì)量的航空精鑄件,在技術(shù)和性價比上已具備挑戰(zhàn)商業(yè)件的能力,出口量逐年增加。如圖2所示,年出口量產(chǎn)值從1993年的1.57億元上升到2002年的34億元,呈高速上升勢態(tài),隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化和全球采購的深入,出口還將繼續(xù)高速增長。
3.精鑄件代替砂鑄件、鍛件的市場廣闊
精密鑄造的優(yōu)點(diǎn)之一是能生產(chǎn)各種合金和非常復(fù)雜、薄壁的鑄件,鑄件尺寸精度高,表面粗糙度低,并能實(shí)現(xiàn)少或無切削加工,這是砂鑄和鍛件無法比擬的。隨著對零件要求的提高,將會有越來越多的砂鑄件或鍛件被精鑄件取代。
三.熔模精鑄業(yè)必須堅持可持續(xù)發(fā)展之路
歐美等先進(jìn)國家由于鑄造成本高和出于環(huán)保的要求,已經(jīng)將污染大的砂鑄逐漸轉(zhuǎn)移到了發(fā)展中國家,精鑄業(yè)雖然沒有砂鑄業(yè)對環(huán)境的污染大,但也存在廢水廢氣的大量排放,因此,中國的精鑄業(yè)必須在環(huán)保、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、管理等方面下一番功夫,堅持可持續(xù)發(fā)展道路。
1.環(huán)保法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求是強(qiáng)制性的,是可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)
由于制模、制殼、焙燒、熔煉、澆注、清理和切割等熔模鑄造生產(chǎn)過程中,經(jīng)??赡艹霈F(xiàn)污染源,我國已出臺的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》、《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理辦法》法律和《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)定》法規(guī),對環(huán)境保護(hù)做了明確的規(guī)定。我國現(xiàn)行實(shí)行的3級5類環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系,對環(huán)境質(zhì)量、污染物排放、環(huán)境監(jiān)測等均有明確的標(biāo)準(zhǔn)。
2.精、優(yōu)、輕、重、綠是產(chǎn)品發(fā)展的方向
"精",就是精密、準(zhǔn)確;"優(yōu)"即無缺陷;"輕"是結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的輕量化;"重"是重要件;"綠"即清潔生產(chǎn),綠色鑄造。這是精鑄企業(yè)提升核心競爭力的重要衡量指標(biāo)。
3.改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提升產(chǎn)品品質(zhì)是中國精鑄企業(yè)的共同責(zé)任
中國精鑄行業(yè)入世后必須全面提升鑄件品質(zhì)、改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、增加合金種類。一是通過引進(jìn)和研制合金純凈化設(shè)備、技術(shù),提高冶金質(zhì)量;二是通過應(yīng)用凝固模擬軟件等重視鑄件工藝設(shè)計,提高一次成品率;三是嚴(yán)格制造過程控制,在制模、制殼材料和工藝設(shè)備上增大投入,并致力質(zhì)量體系的有效運(yùn)行;四是通過建立和充實(shí)鑄件矯正、修飾設(shè)備及不易損壞鑄件的清理設(shè)備,加強(qiáng)后處理工藝,使鑄件更精密美觀;五是完善鑄件無損檢測設(shè)備,提升品質(zhì)保證能力。
4.精鑄產(chǎn)品"三化"
即精益化--以消耗最少資源制造增值的產(chǎn)品,甚至將產(chǎn)品做成藝術(shù)品;系列化--按市場布局,"有所為,有所不為",對現(xiàn)有產(chǎn)品做系列劃分,開發(fā)新的產(chǎn)品要系統(tǒng)論證,體現(xiàn)寬型譜和企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展方向;模塊化--對已有產(chǎn)品向橫向延伸開來,以滿足用戶需求和價值,實(shí)現(xiàn)以產(chǎn)品為主向以工藝為主的轉(zhuǎn)化,進(jìn)一步提升產(chǎn)品的市場競爭力。
5.大力推進(jìn)工藝裝備的自動化、智能化和環(huán)?;?,帶動工藝的環(huán)?;?br/> 目前,中國大陸精鑄工藝裝備制造水平還有相當(dāng)大的差距,包括制模、制殼、熔煉、精整及其他后工藝設(shè)備的自動化、智能化水平與國際水平差距明顯,同時包括廠房設(shè)施在內(nèi),從設(shè)計到生產(chǎn)流程的環(huán)境保護(hù)的手段還難以消除危害源。這在很多不同類型的企業(yè)中普遍存在。主要包括大量粉塵、有毒有害氣體以及廢渣、廢棄物的排放等。這方面,國家和行業(yè)已有了一些標(biāo)準(zhǔn),目前最積極的辦法有兩種:
一是在全行業(yè)建立統(tǒng)一的原輔材料、設(shè)備、設(shè)施、環(huán)保規(guī)范,作為精鑄企業(yè)進(jìn)入和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的強(qiáng)制性行業(yè)法規(guī),并延伸到產(chǎn)業(yè)鏈中去。
二是政府出臺強(qiáng)制性技術(shù)法規(guī)及鼓勵政策,引導(dǎo)企業(yè)積極行動,加大環(huán)?;度牒透赂脑?。對沒有通過環(huán)境管理體系認(rèn)證的企業(yè)限期整改,取得認(rèn)證資格,對通過認(rèn)證的企業(yè)給予適當(dāng)?shù)呢敹愓叻龀帧?br/> 6.引入計算機(jī)信息管理,提高企業(yè)管理水平
目前,一些企業(yè)除了技術(shù)上存在問題外,常引起拖延交貨期、庫存積壓、材料消耗失控、效率低下等各方面問題,引入計算機(jī)管理和精益思想有助于企業(yè)更好的發(fā)揮人、財、物的效率,從而提高鑄件質(zhì)量、降低成本、最大限度滿足顧客要求、并適應(yīng)市場需求的變化。
計算機(jī)在精鑄生產(chǎn)中的應(yīng)用,包括ERP、CRM、CAD、PDM、CAE等,逐步實(shí)現(xiàn)模擬設(shè)計、制造和網(wǎng)上交易及遠(yuǎn)程開發(fā)。中國精鑄企業(yè)應(yīng)加快信息化建設(shè)步伐。
7.努力開拓國際和國內(nèi)兩個市場
由于勞動力資源的緊缺和環(huán)保的變化,發(fā)達(dá)國家的鑄造也正在向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移,中國加入WTO后,對精鑄件的出口形勢是較為有利的。從目前的情況看,外資企業(yè)的國外訂單比國內(nèi)訂單多得多,而且是直接訂單,說明國內(nèi)很多企業(yè)對國際市場還十分生疏,對國外市場開發(fā)上缺乏人才,缺乏投入,不了解國際市場經(jīng)營規(guī)則,一開始就沒有實(shí)質(zhì)性突破,也未做大。因此,有必要利用好國際媒體宣傳自己、了解別人,有必要走出國門參加展覽,發(fā)展更多直接客戶,有必要樹立"精益、誠信"的觀念和客戶一起發(fā)展和擴(kuò)大業(yè)務(wù)。
8.內(nèi)資企業(yè)有條件和有能力開發(fā)國內(nèi)市場
首先要加強(qiáng)團(tuán)結(jié)、互通信息、規(guī)范行為;二是要選好企業(yè)產(chǎn)品定位和發(fā)展定位,行業(yè)協(xié)會也應(yīng)積極的加以引導(dǎo)。當(dāng)前既應(yīng)避免企業(yè)數(shù)量擴(kuò)張和一哄而上,又要引導(dǎo)向著精鑄產(chǎn)業(yè)鏈有序發(fā)展,從總體上提升中國精鑄業(yè)水平,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。