1、第 1 页 共 14 页我国压铸产业现状作者：基本快乐 联系方式:QQ79391002-压铸是铸造行业的一种最先进工艺方法，属于常用有色金属压延加工业，行业代码：3351，具体指铜及铜合金、铝及铝合金等常用有色金属及合金的压延加工生产活动。它是随着金属液的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达到锻态的破碎晶粒，毛坯的综合机械性能得到显著的提高、外表面光洁度较好，除了能生产传统的铸造材料外，它还能用变形合金、锻压合金生产出结构很复杂的零件。这些材料的抗拉强度比普通铸造合金高近一倍，对于铝合金汽车轮毂、车架等希望用更高强度耐冲击材料生产的部件，有更积极的意义，对于我国汽车
2、工业、通讯业及其他机电行业的发展起到了重要的支撑作用。图 1-1 压铸类产品举例中国压铸业始于 1947 年，发展至今已有六十多年的历史，我国第 2 页 共 14 页拥有丰富的有色金属资源，并拥有一支长期从事压铸科学实验和生产实践的专业技术队伍。当前，我国的压铸企业遍布大江南北，数量达 20000 家以上，年产量达 200 万吨，居世界第三位。但是企业普遍存在生产规模小，工艺技术落后的现状。严重阻碍了我国压铸业的健康发展，削弱了我国压铸业的国际竞争实力。要实现我国由压铸大国变成压铸强国，已成为全国压铸界有志之士最为强烈的祈盼，争取用 10 年至 15 年的时间，即 2020 年之前完成“压铸大
3、国”向“压铸强国”的提升已成为业界的强烈呼声。随着我国经济社会的全面发展，我国压铸产业的重要地位正在逐渐显现。在改革开放政策的引导下，中国经济蕴含的巨大潜能得到了快速释放。近年来，汽车工业发展迅速，房地产业火爆增长，手机普及率逐渐上升，上述都标志着中国已开始步入小康社会。人们在这一时期注重提高衣食住行的质量，要改善出行条件、住房条件，这些催生了中国的“汽车热” 、 “房产热”乃至“经济热” 。 “十一五”规划国内生产总值的年均增长速度为 7.5%,这为中国压铸产业的持续发展提供了最根本的保障。（1）我国压铸产业迫切需要提高技术水平，缩小与国外的技术差距铸造作为一门古老的加工方法，在其注入新的技
4、术之后，已演变成多种加工工艺，压铸就是其中之一，随着当代科技的进步与发展，压铸工艺也不断地应用新的技术来生产高品质的优良铸件，尤第 3 页 共 14 页其是耐高压的压铸件，在这些技术得到有效运用后，不仅提高了压铸的劳动生产率、稳定或提高了产品质量，还使得压铸产业有机会向科技含量更高的产品层次进军，使得这一行业在新时期焕发出了新的光彩，同时还决定了压铸类企业要紧跟国内外先进技术发展趋势，应时而动，积极借鉴、研究、运用先进的生产技术，增强自身技术实力，在激烈的市场竞争中保持自己的有利地位。半固态加工技术的应用20 世纪 70 年代，美国麻省理工学院的 Flemings 教授等人开发出了一种崭新的金
5、属成形方法，称为半固态加工技术。它是在金属凝固过程中进行强烈搅拌，使树枝状初晶破碎成等轴颗粒状分布于液相，从而得到一种固液混合浆料，通常将此浆料称为非枝晶半固态金属(SemiSolid Metal，简称 SSM)。在 SSM 的液相基体中，固相颗粒之间很容易产生相互移动，从而使 SSM 浆料具有一定流动能力，以利于充型。在 Flemings 的一篇论文中报道，金属材料在凝固过程中加强烈的搅拌，可以打碎金属凝固形成的枝晶网络结构，形成近球状的组织，得到一种液态金属母液中均匀悬浮着一定颗粒状固相组分的固液(固相组分一般为 50%)混合浆料，此时的半固态金属具有优良的流变性和触变性。因而，易于用常规
6、加工技术如压铸、挤压、模锻等实现成形。采用这种既非液态又非完全固态的金属浆料加工成形的方法，称为金属的半固态成形技术。可见，半固态加工是利用金属从液态向固态转变或从固态向液态转变(即液固共存)过程种所具有的特性进行成形的方法。这一新的成形方法综合了第 4 页 共 14 页凝固加工和塑性加工的长处，即加工温度比液态低，变形抗力比固态小，可一次大变形量加工成形形状复杂且精度和性能质量要求较高的零件，所以半固态加工技术被称为为 21 世纪最有前途的材料成形加工方法。其主要有点有以下几个方面：A.SSM 充型平稳、无湍流和喷溅、温度低而且释放了部分结晶潜热，因而减轻了对成形装置尤其是模具的热冲击，使其
7、寿命大幅度提高；同时，SSM 凝固时间缩短，从而有益于提高生产率；B.SSM 成形件表面平整光滑；内部组织致密、晶粒细小、力学性能高；凝固收缩小，因而铸件尺寸精度高；SSM 成形件尺寸与成品零件几乎相同，极大地减少了机械加工量，可以做到少或无切削加工，从而节约了资源，相对延长了刀具寿命；C.不直接处理液态金属，便于实现自动化，改善了劳动条件；D.节约能源。比单位重量的普通铝合金铸件节能 35左右；E.SSM 粘度较大，可以均匀混入颗粒或短纤维等增强材料而制造金属基复合材料，成为一种有效的金属基复合材料的制造方法；F.与固态金属模锻相比，SSM 的流动应力显著降低，因而 SSM模锻成形速度更高，
8、而且可以成形十分复杂的零件。近几年中，半固态加工技术的工业应用已经取得很大进展。其中美、日、英、法、意大利和瑞士等国家的应用水平处于领先地位。在美国，AlumaX Engineered Metal Process(AEMP)公司率先将此技术转化为生产力。1978 年，它使用 MHD 技术生产出供触变成形用的圆锭，随后建成了全球首条高容量和 高度自动化的触变成形生产线，第 5 页 共 14 页用于生产铝合金汽车零件，并拥有相关专利 60 多项；在欧洲，意大利是半固态加工技术商业化应用最早的国家之一。 StampalSaa公司使用此技术为 Ford 汽车公司生产 Zeta 发动机的油料注射挡(Fu
9、el Rails)，生产率为 160 件小时；另外，还生产齿轮箱盖(GearBoxCover)和摇臂(RockerArms)等零件。我国有些单位于 70 年代后期也陆续开展了有关 SSM 流变特性等方面的理论研究。但是，由于缺乏系统的研究和开发，目前还没进入商业应用阶段，从而迫切需要进行全面、系统的研究开发。半固态加工技术的发展将远远超出目前工业应用所局限的范围。组织力量对这项技术进行研究开发将有十分重要的意义，它必将会在我国的经济建设中 发挥重要作用。实时监控与反馈技术的应用 在铸造过程中有很多直接或间接地影响铸件质量的因素，在以往的生产中，大多数是凭经验进行操作生产，很多因素不能得到有效控
10、制，因此，质量的波动很大，可靠性、一致性不能得到保障。在压铸生产中因其生产效率高，一旦失控往往会出现成批产品报废的质量事故，为了解决这一矛盾，目前国外的压铸机生产厂商已陆续推出实时监控系统的设备。实时监控系统，其功能在于：按工艺要求预先设置相应的参数，在生产过程中，通过压力传感器、位移传感器分别检测相应的冲头速度和油缸内压力参数，经计算机分析、比较、处理，一旦发现机器运动过程中的参数与原先设定的参数不符或有差异时，就会立即发出警报，一方面提醒操作者检查此状态第 6 页 共 14 页下的产品是否合格，另一方面要求相关人员检查模具情况和设备状况，使其恢复到原定最佳状态。实时监控系统有三种类型：第一
11、种是基本型实时监控系统：分固定型和移动型。该系统比较简单，只是将有关压力传感器、位移传感器等与机器相连，在生产过程中，只对实际的运行参数与设定值是否相符做出判断，一旦情况有异常，系统计算机立即报警，操作人员立即将情况通知工艺技术人员及其它有关人员进行现场处理；第二种是改进型实时监控系统：该系统与设备在制造时就联为一体，提高了监测精度，同时，在情况发生异常后，电脑一方面报警，提醒操作人员检查此产品是否为废品，另一方面它会自动在机器系统中作一些数据调整，保证在下一次压铸时的参数符合原定设定值；第三种是提高型实时监控与反馈系统：该系统在改进型的基础上，增加了伺服电机、时间比例阀等，其功能更全、更复杂
12、，系统在生产过程中，电脑监测冲头运动参数和压力参数是否与设定值相符，如果发生不符合设定值时，机器立即启动伺服电机，打开比例阀，控制油缸中的油的流量，使其冲头运动速度和压射系统油缸中的压力始终保持在设定值范围内。通过使用实时控制系统可以保证压铸工艺的稳定性、提高产品的合格率。真空压铸技术的应用 第 7 页 共 14 页真空压铸的原理比较简单，但是应用时难度较大，曾在上世纪60 年代就采用过真空压铸的方法来生产航空叶轮，当时该系统仅用一个与真空系统相连的大罩子将模具罩住，在压铸生产时启动该系统，由于当时的各方面条件有限，无法将整个系统全部密封起来，因此，这种结构不是真正意义上的真空压铸。随着模具技
13、术的不断发展，上世纪后叶，通过在模具上开设齿形集渣包，将所有排气槽都连接到齿形集渣包，再将齿形集渣包与真空系统相连接。在压铸过程中，当冲头运动越过压室的浇料口时，启动真空系统，当冲头运动停止后 1015 秒时关闭真空系统。此真空系统要求模具表面光滑，动模、静模之间密封性能良好，能取得较好的真空效果，减低产品的内部气孔。另外，有些压铸机公司推出了真空阀的真空压铸系统，它的原理在于模具开设较深排气通道并与齿形集渣包相连，齿形集渣包再与带有油缸的真空阀相连。当铝水充填满排气槽后，将活塞顶回，活塞正好将与真空系统相连的通道封闭，关闭阀门。在开模取出铸件后，活塞又返回到原来的位置。此类真空系统，设置简单
14、，只要求当冲头通过压室浇料口的时候，机器启动真空泵，但是，对模具制造和维护水平要求很高，特别是与真空阀相连的模具部位，相互配合的精度要求很高。根据实际使用情况，此真空系统所达到的真空度也最高，效果最好，保证可靠。另外有的企业还采用了一套真空系统，与多台压铸机相连的真第 8 页 共 14 页空压铸方式。此系统能满足一般的真空压铸要求，当多台机器同时使用时，其真空度就不一定能得到保证。模温调节器的应用模具温度在生产过程中对产品的质量、生产效率具有重大影响，模温不平均或不适当都会导致铸件尺寸不稳定、铸件顶出困难易变形，产生热压力、粘模、表面冷隔等缺陷。对于铝合金压铸，模具表面温度以 150250为宜
15、，为了使模具达到该段温度，多数压铸厂采用瓦斯喷枪加热型腔或采用金属液低速充填型腔的方法来提高模具的温度，由于这两种方法都会导致型腔表面温度上升过快，而型块内部温度较低，因此产生了相应的内应力，模具容易产生微裂纹，既影响产品的外观质量，又降低了模具的使用寿命。目前，国内外著名压铸厂家在使用高精度模具生产高品质的铸件时，采用模温调节器，通过对导热油加热的方法，提高模具温度。当导热油不断流过模具内管道时，使模具的温度总体均匀地提高到适宜的温度，由于导热油还可以像水一样进行冷却，当模温超过设定值时，导热油开始起冷却作用，从而使模具温度能保持一定的范围内，通过采用模温调节器，可以保持模具温度的均匀性，提
16、高产品表面质量和模具使用寿命。结论 通过应用实时监控与反馈技术、真空压铸技术、模温调节器等新技术，可以生产表面质量要求高、致密性好的压铸件，同时延长模具使用寿命，提高生产效率，在实际生产中具有较高的使用价值。第 9 页 共 14 页在今后的压铸技术研究与开发中，铝合金压铸的深化依然会是压铸技术发展的一个主要方向。为了适应市场需求，今后应进一步解决以下问题:(1)推广应用新型高强度、高耐磨性的压铸合金，研究可着色的压铸合金以及用于有特殊安全性要求的铸件等方面的新型压铸合金；(2)开发性能稳定、成分易于控制的压铸铝合金；(3)简化合金成分，减少合金牌号，为实现绿色化生产提供基础；(4)进一步完善压
17、铸新工艺(真空压铸、充氧压铸、半固态压铸、挤压铸造等)；(5)提高对市场的快速反应能力，推行并行工程(CE)和快速原型制造技术(RPM)；(6)开展 CAD/CAM/CAE 系统的研究与开发；(7)开发和应用更多的压铸铝合金汽车零部件。综合分析我国现阶段的压铸产业，主要存在问题重点指向生产工艺自动化程度较低、产品技术含量不高、行业不够规范三个方面，从而制约着这一行业的健康发展，具体情况见下表 1-3:表 1-3 我国压铸产业基本情况与存在问题项 目 情 况 与 问 题生产形式 自动化程度低(1) 引进的大型设备基本都配有定量浇注、喷涂装置。 (5) 振动光饰已在扩大应用。(2) 取件与模温控制
18、装置，切边压力机配备得少。 (6) 铸件检验手段不够先进。(3) 计算机在压铸机控制方面应用较少。 (7) 镁合金压铸水平有待进一步开发与提高。技术状况(4) 压铸件清理多为手工，很少采用机械化。 (8) 合金材料质量控制不严，熔炼处理手段不够先进。自产 (1) 压铸机以冷室小型为主，2 500 kN 以下的 (3) 压铸机普遍缺少先进的检测与控制仪第 10 页 共 14 页占总量的 95%，尤以 1 250 kN 为最多。 表。设备状况 (2) 国产压铸机性能与国外先进设备相比有较大差距，液压、电器元件可靠性差。(4) 压铸机外围设备如定量浇注、自动喷涂、自动取件装置(机械手)、模具加热与冷
19、却装置，以及切边压力机等还未定型生产。(1) 模具设计有一定经验，很少运用计算机模拟设计浇注系统，进行温度场分析，设计计算模具加热与冷却系统等。(5) 缺乏大型模具标准，结构组件的标准也未能列入其中，有待完善和大力推行。(2) CAD/CAM 只有少数厂家开始试用。 (6) 模具专业生产厂生产的模具不足市场所需的 10%，而国外却占 80%以上。(3) 缺乏大型模具设计制造经验，大型精密模具多从国外进口。(7) 专业厂尚缺乏足够先进的加工设备和检测仪器。模 具普遍存在压铸模寿命低的问题。 (1) 铝、镁、锌、铜都有足够的资源，并可提供各种牌号的原生铸造合金锭。(4) 缺乏压铸模用热作钢专用标准
20、和锻坯质量标准，特别对大型、复杂压铸模在钢的清洁度与锻坯网状组织方面应有明确要求。以保证模具质量、寿命。(2) 对再生合金重视不够，也未制定标准。(5) 国产水-乙二醇有供，但质量不稳，涂料种类多，生产厂家也很多，但缺乏统一标准和检验方法。原辅材料(3) 模具材料中不少仍沿用 3Cr2W8V，H13 钢也在不断扩大应用，有国产的，也有进口的，自行研制的 Y4(4Cr3Mo3V1NbB)(压铸铜合金)和 Y10(4Cr5No2VMnSi)(压铸铝合金用)这两种电渣精炼钢也已试用。(6) 合金精炼、除气、变质、晶粒细化剂均有厂生产并可提供无公害的熔剂。(1) 对贯彻 ISO9000 有所重视，少数
21、专业厂已获证书。(3) 人员素质有待通过企业文化教育得到提高。管 理(2)采用计算机管理的工厂较少。由于我国压铸业与工业先进国家相比存在一定的差距，现阶段，我国压铸规模优势已经显示出来，但要成为压铸强国，形成“中国压铸”这一强势品牌，尚需一个漫长的过程，需要政府、协会、企业（包括压铸机制造、模具制造在内）的通力合作，提高这一行业的整体技术水平。我国压铸业应重点做好以下几个方面的工作：大力普及优质、高效、低耗、清洁铸造工艺及设备，积极开第 11 页 共 14 页发新型压铸设备及其控制系统；加强铝合金及镁合金压铸工艺及相关技术的研究与开发，并借此推动我国汽车零部件制造业的发展；从材料、工艺和设备多
22、方面入手，降低能源消耗，实施绿色压铸；加速应用信息、计算机技术以及压铸新技术改造传统压铸工艺的步伐，提升产品的档次和质量，提高压铸企业快速响应市场的能力及自动化水平。（2）世界经济一体化促使国际压铸产业的重心在快速向中国转移。在经济全球化的浪潮中，以新的产业发展序列为特点的国际分工正在形成。中国的经济发展水平，特别是拥有丰富的有色金属和劳动力资源以及巨大市场的有利条件，决定了中国在国际产业分工中的位置，即主要处于产品制造的序列之中。这意味着中国将在很长一段时间里承担国际有色金属铸件及其制品的生产制造业务。国际压铸生产重心逐渐向东方转移已成为必然趋势。我们应该清醒地意识到,这将使中国付出大量的有
23、色金属资源和能源,而且还会污染环境,其所获利润也会非常微薄。我们要改变这种局面，就必须积极创造条件，逐步实现压铸产业的产业结构转型,增加技术含量和附加值,积极向知识型产业发展。（3）汽车工业迅速发展和轻量化趋势促进了压铸产业的生产发展。第 12 页 共 14 页铸件的轻量化已成为重要的发展趋势。以汽车为例，新目标是每行驶 100km 的油耗要减少到 3 升，这要求整车重量必须减轻4050%。汽车轻量化的迫切需要为压铸产业的快速发展提供了广阔前景。 “十一五”规划制定了我国汽车零部件产业快速、健康、持续发展的目标，为其发展确定了方向。到 2010 年，汽车零部件总产值目标为 13000 亿元，其
24、中整车配套产值为 7300 亿元，社会维修配件产值为 1700 亿元，出口为 4000亿元(即 500 亿美元)。出口平均年递增 27.5%。力争进入国际配套市场的零部件比例为 30%左右，技术和资金密集型产品出口比例要有明显增加，并建成一批零部件出口基地。国内外市场对压铸件的巨大需求，决定了中国压铸产业的持续发展是历史的必然。（4）压铸产品应用领域的多元性是我国压铸生产的主要特征之一，有利于规避市场风险及获取多元竞争优势。压铸产品应用领域的多元性是我国压铸生产的主要特征之一。日本和美国的汽车压铸件占压铸件总量的比例高达 80%90%。中国汽车压铸件则仅占压铸件总量的 50%左右，再加上 17
25、00 万辆摩托车、268 万辆农用车和 800 万辆电动自行车的平衡，使汽车市场的波动对压铸市场的影响大为减小。五金灯具、家用电器、电动工具等行业十分兴旺，故中国压铸产业的生产发展仍能保持稳定和较高的增长速度，有利于规避市场风险及获取多元竞争优势，这在中国作为未来的世界加工制造中心时期本土企业有效应对外来企业冲击提供第 13 页 共 14 页了一定的优势。我国汽车工业一直保持快速地增长。2005 年中国汽车总产量达到 570 万辆，其中轿车 276 万辆。若按一辆轿车最少需 70kg 铝合金压铸件计算，仅 276 万辆轿车就需铝合金压铸件 19.32 万吨。随着我国汽车工业的快速增长，保守估计
26、未来几年我国汽车行业铝、镁合金压铸件产品在压铸件总产量中的比重将保持在 60%以上，预计到 2010 年需求量将达到 108 万吨/年。其次，随着人们生活水平的提高对通讯类产品的需求量也将逐渐增加；随着生产技术自动化的提高，技术含量较高的机电类产品（割草机等）的需求量也在加大。另外，首先从技术趋向上看，我国压铸工业主要有以下几大趋势：（1）压铸填充过程在理论上将逐步提高，在实践上也将不断升华；（2）压铸工艺参数的检测技术将不断普及和提高；（3）压铸生产过程中自动化程度逐步完善，并日益普及；（4）电子计算机技术的应用更加广泛和深入；（5）大型压铸件的工艺技术逐步成熟；（6）真空压铸的采用，进一步
27、扩大压铸件的应用领域；（7）模具型腔的材料有重大的改进；（8）镁合金压铸件会有大幅度的增长；（9）快速原型模样设计的运用成为新的热点；第 14 页 共 14 页（10）新的合金品种及其符合材料为压铸件的应用开辟新的途径；（11）半固态金属成型技术将有新的突破；（12）挤压铸造将扩大压铸件的应用领域；（13）压铸单元的完整培植将成为压铸生产的主要模式。其次，从行业竞争的方面看，我国压铸业需要做好以下工作：（1）大力普及优质、高效、低耗、清洁铸造工艺及设备，积极开发新型压铸设备及其控制系统；（2）加强铝合金及镁合金压铸工艺及相关技术的研究与开发，并借此推动我国汽车零部件制造业的发展；（3）从材料、工艺和设备多方面入手，降低能源消耗，实施绿色压铸；（4）加速应用信息、计算机技术以及压铸新技术改造传统压铸工艺的步伐，提升产品的档次和质量，提高压铸企业快速响应市场的能力及自动化水平。
