世紀(jì)之交的中國(guó)汽車鑄造業(yè)

    一．鑄件的主要用戶--汽車業(yè) 

    汽車誕生已有百年，現(xiàn)在全世界有6億7千萬(wàn)輛汽車在服役之中，而且全球汽車保有量增加勢(shì)頭未減。21世紀(jì)，亞洲對(duì)汽車需求的增長(zhǎng)將位于世界之首。據(jù)分析，亞洲地區(qū)汽車需求量每年將平均增長(zhǎng)約7%。大大高于世界平均增長(zhǎng)速度。而中國(guó)是極具發(fā)展?jié)摿Φ钠�車市�?chǎng)，是世界上最大的潛在的汽車市場(chǎng)。中國(guó)汽車工業(yè)早晚將成為世界最大的汽車工業(yè)之一。 

    汽車工業(yè)帶動(dòng)其它產(chǎn)業(yè)的能力很強(qiáng)，汽車工業(yè)的發(fā)展必將推動(dòng)冶金、能源、材料、化工、機(jī)械、電子等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)公路、城市的建設(shè)及金融、保險(xiǎn)、貿(mào)易、運(yùn)輸、信息等第三產(chǎn)業(yè)的繁榮。據(jù)統(tǒng)計(jì)，德國(guó)每七個(gè)工作崗位中，就有一個(gè)與汽車業(yè)有關(guān)。汽車業(yè)對(duì)促進(jìn)消費(fèi)、擴(kuò)大就業(yè)、提高人民的生活水平、帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用是顯而易見的。因此，我國(guó)在大力發(fā)展載貨卡車的同時(shí)，轎車發(fā)展也很快，近來(lái)，又鼓勵(lì)私人購(gòu)車，銀行發(fā)放私人購(gòu)車信貸，車輛稅費(fèi)也在改革，隨著公路的增加及城市向遠(yuǎn)郊及衛(wèi)生城的發(fā)展，中國(guó)汽車的需求量必將更快提高。 

    第63屆世界鑄造會(huì)議于1998年在匈牙利舉行，會(huì)議的報(bào)告中指出，全世界鑄件的最大買主是汽車制造業(yè)。美國(guó)是世界上鑄件產(chǎn)量最高的國(guó)家，美國(guó)鑄件的最大用戶是它的汽車制造業(yè)。我國(guó)的汽車產(chǎn)量還不高，但我國(guó)的汽車制造業(yè)出正在成為我國(guó)鑄件的主要用戶。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1998年，我國(guó)汽車鑄鐵件的產(chǎn)量約為70萬(wàn)噸，汽車鑄鋁件的產(chǎn)量約為8萬(wàn)噸。汽車工業(yè)的發(fā)展，是刺激制造業(yè)發(fā)展的重要因素。中國(guó)的很多大型鑄造廠，都是我國(guó)汽車鑄件的供應(yīng)廠家。 

    二、年輕的中國(guó)汽車鑄造業(yè) 

    作為有數(shù)千年鑄造歷史的鑄造古國(guó)，中國(guó)的汽車鑄造業(yè)卻只有四十幾年的歷史。如此年輕的中國(guó)汽車鑄造業(yè)，基本上是在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下建立起來(lái)的隸屬主機(jī)廠的自給自足式的鑄造廠。這也是由于汽車工業(yè)本身就是中國(guó)的新興幼稚產(chǎn)業(yè)，全社會(huì)能為汽車工業(yè)協(xié)作供貨的能力、水平，在當(dāng)時(shí)極度為有限。因此，汽車鑄造廠當(dāng)年的“大而全”，“小而全”亦屬不得已而為之。汽車鑄件比傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的鑄件復(fù)雜，質(zhì)量要求較高，供貨節(jié)拍較快，因此須采用具有一定水平的較高生產(chǎn)率的鑄造設(shè)備、設(shè)施，資金的投入也較高。但由于隸屬主機(jī)廠，又不是主機(jī)廠的主體專業(yè)，所以，所能安排的實(shí)際投入又是很有限的。即使引進(jìn)了某些國(guó)外設(shè)備，也因資金有限只能引進(jìn)部分主要設(shè)備，而無(wú)能力引進(jìn)全套設(shè)備，從而導(dǎo)致了鑄造專業(yè)廠比同樣隸屬于主機(jī)廠的機(jī)械加工、裝配等專業(yè)廠的技術(shù)水平要落后，生產(chǎn)效率較低，往往成為制約主機(jī)廠的“瓶頸”。在艱難地渡過了起步階段之后，中國(guó)汽車鑄造業(yè)又面臨其用戶--汽車業(yè)對(duì)鑄件的越來(lái)越高的要求，面臨社會(huì)對(duì)鑄造業(yè)越來(lái)越嚴(yán)的要求。為了實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，必須使汽車達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的目標(biāo)。因此，汽車要努力提高燃料的經(jīng)濟(jì)性，要嚴(yán)格控制排放。歐共體已著手開發(fā)油耗低于3升/百公里的汽車，美國(guó)提出的目標(biāo)是80英里/加侖汽油，（即34公里/升汽油）。為達(dá)到這樣的目標(biāo)，減輕汽車自重是重要措施，汽車每減重100公斤，百公里可以節(jié)省汽油0 .3升，每降低10%的汽車重量，就可減少10%的汽車排放。為使汽車減輕自重，便要求汽車鑄件必須輕量化、薄壁化、精確化、強(qiáng)韌化。所以，汽車的鑄件不斷被重量輕的鋁鑄件取代。近十年，美國(guó)汽車鋁鑄件增加1.7倍，到2007年，美國(guó)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的95%將采用鋁鑄件，缸體的50%將采用鋁鑄件。歐洲的每車鋁鑄件，1990年為55公斤，2006年，將達(dá)98公斤。比重比鋁合金輕三分之一的鎂合金鑄件在轎車上的應(yīng)用更呈大幅度提高之勢(shì)。近幾年，轎車鎂鑄件的應(yīng)用以每年20%的速度增長(zhǎng)，1996年，通用公司生產(chǎn)的轎車，每車采用45個(gè)鎂合金鑄件，1998年美國(guó)汽車鎂合金鑄件年產(chǎn)已高達(dá)1.3萬(wàn)噸。我國(guó)轎車發(fā)展是與世界的潮流一致的，我國(guó)對(duì)汽車排放的要求是，一步就達(dá)到歐共體的排放標(biāo)準(zhǔn)（先執(zhí)行歐1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，2003年達(dá)到歐II號(hào)標(biāo)準(zhǔn)……），而且北京已開始執(zhí)行，其它城市也陸續(xù)執(zhí)行。因此，對(duì)汽車鑄件的要求也同世界趨勢(shì)是一樣的。對(duì)汽車鑄件的輕量化、薄壁化、強(qiáng)韌化的要求，給我國(guó)汽車鑄鐵件的鑄造工世水平、設(shè)備與模具的水平和鑄造原、輔材料的水平的提高，形成了巨大的壓力。而我國(guó)汽車鋁鑄造，只是近幾年隨著轎車工業(yè)的興起才剛剛開始，汽車鎂鑄造幾乎從零開始。足見我國(guó)汽車鑄造業(yè)壓力之大。另一方面，社會(huì)已經(jīng)再不能原諒鑄造業(yè)這個(gè)能源消耗大戶和污染大戶的放任自流。對(duì)資源的保護(hù)，對(duì)環(huán)境的保護(hù)已是大家的共識(shí)。1998年的63屆世界鑄造會(huì)議上，已開始頒發(fā)鑄造環(huán)境保護(hù)獎(jiǎng)，世界上十家率先通過ISO14000認(rèn)證的鑄造廠獲獎(jiǎng)。而我國(guó)的環(huán)境污染總水平已相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家歷史上最嚴(yán)重的程度，我國(guó)汽車鑄造業(yè)必須走高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保之路，走綠色鑄造之路，別無(wú)選擇。年輕的中國(guó)汽車鑄造業(yè)任重道遠(yuǎn)。  

    三．幾種典型汽車鑄件 

    縱然我國(guó)汽車鑄造業(yè)還年輕，但國(guó)內(nèi)很多鑄造工作者已經(jīng)很贊賞具有大量流水生產(chǎn)能力的我國(guó)汽車鑄造業(yè)的裝備狀況。而事實(shí)上，我國(guó)轎車用的典型鑄件，如缸體、缸蓋等，至今有的汽車廠還未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，還在靠進(jìn)口鑄件。我們必須把我國(guó)汽車鑄造業(yè)的水平盡快搞上去。下面就從一些典型汽車鑄件入手，對(duì)汽車鑄造業(yè)作進(jìn)一步分析。 

    1．缸體 

    汽車上最重要、最復(fù)雜的鑄件位于汽車的心臟--發(fā)動(dòng)機(jī)上。為防止汽車有“心臟病”，發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要鑄件的質(zhì)量尤為重要。缸體便是發(fā)動(dòng)機(jī)上最大、最復(fù)雜的鑄件，其壁厚最薄處往往不到3mm，大多用高強(qiáng)度灰鑄鐵鑄造，也有蠕墨鑄鐵的。由于汽車輕量化的進(jìn)展，采用鋁合金的也越多，有的汽車制造廠家甚至開始考慮用鎂合金鑄造缸體。生產(chǎn)缸體所用的鑄造方法因材質(zhì)不同，因各廠家條件不同而有多種選擇，包括濕砂造型中的氣沖造型，靜壓造型、高壓多觸頭造型、無(wú)箱擠壓造型、震壓造型等，對(duì)于鑄鋁缸體，則采用低壓鑄造、消失模鑄造、擠壓鑄造（用鋁基復(fù)合材料的預(yù)嵌缸套），壓鑄（用抗鋁液沖擊的DOULER砂芯等）以及半固態(tài)鑄造等，還有采用砂型鑄造的（如DISA造型工藝）。 

    目前，對(duì)于鑄鐵材質(zhì)的缸體而言，應(yīng)用最廣的仍然是濕砂造型，尤其是氣流預(yù)緊實(shí)的靜壓或氣沖造型的出現(xiàn)，更體現(xiàn)出很多優(yōu)越性--能耗低、噪聲小，污染少、效率高、運(yùn)行可靠。近來(lái)，國(guó)外設(shè)備制造廠家對(duì)造型機(jī)又不斷改進(jìn)，先后出現(xiàn)氣沖壓實(shí)，氣流增益氣沖加壓實(shí)，靜壓加壓實(shí)、主動(dòng)多觸頭壓實(shí)、成型擠壓壓實(shí)等改進(jìn)方式，使砂型硬度更加均勻化。隨著大功率半導(dǎo)體元器件及計(jì)算機(jī)，微電子技術(shù)的發(fā)展，采用電伺服系統(tǒng)代替造型線慣常所用的液壓、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，使造型線節(jié)拍進(jìn)一步加快，并且運(yùn)行可靠性大大提高，同時(shí)明顯地簡(jiǎn)化了液壓控制系統(tǒng)，使維護(hù)保養(yǎng)工作量也相應(yīng)減少。造型線采用雙筒式落砂機(jī)，則可使鑄件和澆冒口在落砂的同時(shí)得到預(yù)清理。造型線的澆注往往制約全線的開動(dòng)率，應(yīng)采用自動(dòng)澆注設(shè)備。有的廠家采用氣壓澆包和接觸式澆注工藝，有利于節(jié)約鐵水，保證質(zhì)量和保護(hù)砂箱，澆注過程中采用隨流孕育的較多，有的采用型內(nèi)孕育與過濾相結(jié)合。 

    缸體是采用砂芯最多的汽車鑄件。除了水套砂芯薄而復(fù)雜，依各廠條件不同，分別采用冷芯盒制芯，熱芯盒制芯或殼芯制芯外，其它的砂芯--包括曲軸箱砂芯-、缸筒與頂端砂芯、前后端面前砂芯等大多采用冷芯盒制芯，以保證尺寸精度和節(jié)能，冷芯盒應(yīng)用越來(lái)越廣泛。冷芯制芯以ISO CURE 三乙胺硬化法居多（新近，美國(guó)又開發(fā)出更先進(jìn)的ISO MAX），SO2 法硬化另有其優(yōu)點(diǎn)。而溫芯盒制芯法則是節(jié)能和環(huán)保兩種優(yōu)點(diǎn)兼而有之。加強(qiáng)制芯單元的密封和通風(fēng)很有必要，而開發(fā)與應(yīng)用無(wú)毒、無(wú)污染的環(huán)保型樹脂粘結(jié)劑更顯重要。為提高鑄件內(nèi)表面質(zhì)量和內(nèi)腔清潔度，砂芯應(yīng)涂料。用水基涂料取代醇基涂料有利于防污染。涂料后采用微波烘干效率高、節(jié)能，砂芯質(zhì)量也比傳統(tǒng)的用煤氣、天燃?xì)夂娓珊�。傳統(tǒng)的烘干使砂芯涂料的水汽向砂芯內(nèi)部擴(kuò)散，使砂芯強(qiáng)度下降，而微波烘干則無(wú)此弊端。采用KCY-CORE工藝，利用砂芯上開設(shè)的工藝孔，二次填砂固化，使多個(gè)砂芯為一個(gè)整體組合砂芯，然后整體涂料、烘干，這樣鑄件尺寸精度可大大提高，總體尺寸誤差可〈0.3mm。采用計(jì)算機(jī)控制的“制芯中心”可使全部制芯過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缸體的砂芯甚多，為了減少芯砂對(duì)型砂性能的影響和加強(qiáng)對(duì)環(huán)境保護(hù)，應(yīng)大力推行芯砂再生回用。尤其采用熱法再生，可使石英砂經(jīng)焙燒相變后，高溫膨脹率大為下降，用這樣的再生砂來(lái)制芯，比新石英砂更能保證鑄件質(zhì)量，再生砂的使用也降低了生產(chǎn)成本。  

    缸體造型所用的型砂，其混砂設(shè)備有碾輪式、擺輪式、葉片式等。有的廠家采用雙盤碾輪式連續(xù)混砂機(jī)，有的采用逆流轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)，混砂效率都較高。同時(shí)安裝有型砂性能在線控制儀來(lái)保證混砂質(zhì)量。在型砂系統(tǒng)中，尚有舊砂磁選設(shè)備、砂塊破碎設(shè)備和篩分設(shè)備及舊砂冷卻設(shè)備來(lái)保證回用舊砂的質(zhì)量。同時(shí)對(duì)新砂、煤粉、膨潤(rùn)土等添加材料，準(zhǔn)確定量，按工藝確定的比例給料，并根據(jù)實(shí)時(shí)控制的數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)整加水量，確保型砂性能。也有采用對(duì)全系統(tǒng)型砂的性能進(jìn)行閉環(huán)實(shí)時(shí)控制或型砂質(zhì)量計(jì)算機(jī)在線專家系統(tǒng)控制的。應(yīng)注意，型砂系統(tǒng)的型砂周轉(zhuǎn)量較大，惰性較強(qiáng)，型砂性能的調(diào)整應(yīng)以趨勢(shì)來(lái)判斷，采用有預(yù)見性的調(diào)整措施，以保證型砂系統(tǒng)的質(zhì)量穩(wěn)定。為了環(huán)保，應(yīng)著手舊砂再生和廢砂的綜合利用。 

    對(duì)于鑄鐵材質(zhì)的缸體，所用的熔煉設(shè)備大多為沖天沖--感應(yīng)爐雙聯(lián)熔煉，也有采用感應(yīng)爐--感應(yīng)爐雙聯(lián)熔煉。用電弧爐作為保溫爐的在減少，而變頻感應(yīng)爐作為保溫爐的在增加，為了節(jié)能和環(huán)保，沖天爐宜采用水冷熱風(fēng)除塵沖天爐，熱風(fēng)可以提高鐵水溫度與質(zhì)量及熔化率。用具有高發(fā)熱值的鑄造焦取代冶金焦對(duì)提高鐵水溫度，保證鐵水質(zhì)量，提高熔化效率是很必要的。爐料的預(yù)凈化處理是必須的。沖天爐的熔化過程控制可采用微機(jī)集散式控制系統(tǒng)。沖天爐熔煉鐵水的檢測(cè)采用測(cè)溫儀、碳當(dāng)量檢測(cè)儀和化學(xué)成分直讀光譜儀等。清潔、長(zhǎng)壽命的耐火材料有利于提高沖天爐襯壽命和環(huán)保。沖天爐熔煉的廢渣的綜合利用有利于減少排放污染。 

    缸體鑄件經(jīng)去除澆冒口后，在清理線上磨各面，然后經(jīng)鼠籠式拋丸室清理。 對(duì)于多品種缸體宜采用夾持式高效拋丸清理機(jī)進(jìn)行拋丸。然后手工對(duì)缸體逐個(gè)精整及吹凈水套內(nèi)腔殘留物。經(jīng)尺寸檢查、氣密性試驗(yàn)、銑加工定位點(diǎn)及終檢后進(jìn)行涂漆或其它防銹處理，成為用戶要求的合格缸體鑄件。 

    2、缸蓋 

    缸蓋也是汽車上既復(fù)雜又關(guān)鍵的鑄件，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室、進(jìn)氣口、排氣口都位于缸蓋上。缸蓋的材質(zhì)可以是高強(qiáng)度灰鑄或蠕墨鑄鐵，但應(yīng)用最廣的還是鋁合金缸蓋，而鎂合金缸蓋也開始使用。缸蓋的鑄造方法較多，諸如：砂型鑄造、金屬型重力鑄造、低壓鑄造、消失模鑄造、壓鑄（采用DOULER砂芯等）和新興的半固態(tài)鑄造等。 

    今以金屬型重力鑄造鋁缸蓋為例。缸蓋的外形皆由金屬型形成，可采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制金屬型的型溫。部分內(nèi)腔由砂芯形成，砂芯的制造工藝與前述缸體的制芯過程基本相同，主要是芯砂粘結(jié)劑和砂芯涂料不同。  

    鋁合金熔化可采用反射爐，但氧化、吸氣嚴(yán)重，燒損失、溫度難控、浪費(fèi)能源、污染環(huán)境。采用感應(yīng)電爐時(shí)，鋁水在爐內(nèi)的翻騰有利于成份均勻化，但感應(yīng)爐磁場(chǎng)對(duì)測(cè)溫儀有干擾，感應(yīng)爐的維修較難，值得廣為采用的是連續(xù)高效燃?xì)鉅t，可實(shí)現(xiàn)爐料預(yù)熱、連續(xù)熔化、成份均勻、溫控精確、節(jié)約能源、適于大量生產(chǎn)。應(yīng)注意爐料要潔凈，除用一般的鋁液清煉，變質(zhì)處理方法外，可采用鋁合金熔劑噴吹綜合處理裝置--使精煉、變質(zhì)、品粒細(xì)化一步完成。缸蓋的傳統(tǒng)澆注方式為底注式，便于鋁液的平衡充型�，F(xiàn)在多采用頂注式，與鑄型的冷卻系統(tǒng)相配合。更便于順序凝固的形成，從而顯著提高鑄件的致密性。澆注過程中鑄型的排氣要通暢，多采用自動(dòng)澆注--包括單機(jī)式，雙機(jī)組式以及多機(jī)組直列式。而多工位轉(zhuǎn)盤式澆注機(jī)更適合大批量生產(chǎn)，但投資大。多機(jī)組旋轉(zhuǎn)式澆注機(jī)則投資較少。用長(zhǎng)效鍶變質(zhì)劑時(shí)，采用定量保溫澆注爐效果更佳。鋁液鑄型的維護(hù)保養(yǎng)很重要，可定期用噴射小顆粒干冰的方法來(lái)清除鑄型的積垢，此法簡(jiǎn)便易行，不污染環(huán)境。 

    澆注后的鋁缸蓋鑄件在清理線上鋸掉澆冒口、銑平面，經(jīng)滲漏試驗(yàn)后，往往經(jīng)粗加工和銑加工定位點(diǎn)之后再發(fā)往用戶。 

    3、變速箱殼體 

    卡車變速箱殼體材質(zhì)多為灰鑄鐵，也有用蠕墨鑄鐵的，普遍采用砂型鑄造。而轎車變速殼體，則是典型的大型、復(fù)雜的薄壁殼體鑄件，材質(zhì)多為鋁合金，采用鎂合金的正在增加，一般都采用壓鑄工藝。為提高壓鑄件質(zhì)量，可采用低速中壓填充壓鑄、雙壓射沖頭壓鑄、真空壓鑄、加氧壓鑄生產(chǎn)中的噴涂料、澆注和取件都是自動(dòng)的，并且有校正壓鑄機(jī)和鑄件形成狀況的在線檢測(cè)裝置。 

    變速箱殼體所用鋁合金的熔化和精煉與前述的鋁缸蓋基本相同。壓射參數(shù)對(duì)壓鑄件氣孔的影響頗大，必須合理調(diào)整之。采用閉合壓射結(jié)束時(shí)間控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)飛邊壓鑄。壓鑄件質(zhì)量的檢測(cè)可采用X光探傷、超聲波測(cè)試等。壓鑄型的材料的延性和韌性對(duì)防止壓鑄型熱裂和龜裂十分重要。改善模具工作狀態(tài)和良好的操作與保障都有助于延長(zhǎng)壓鑄型的使用壽命。若為鎂合金壓鑄，則應(yīng)采用真空金屬型。近來(lái)開發(fā)的半固態(tài)鎂合金壓射成形技術(shù)，可使鎂合金充填平穩(wěn)，不紊流，防止氫氣卷入，避免合金一，鑄型間反應(yīng)，是注“塑”成形與壓鑄成形的復(fù)合工藝。  

    4、進(jìn)氣歧管 

    進(jìn)氣歧管的不規(guī)則的變截面的進(jìn)氣道內(nèi)腔形狀一直是汽車鑄造業(yè)的難題。而近年來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)電子噴射技術(shù)的發(fā)展，使進(jìn)氣歧管更加復(fù)雜。因此，很多廠家選擇消失模工藝為進(jìn)氣歧管的鑄造方法是理所當(dāng)然的�？ㄜ囉玫倪M(jìn)氣岐管多為灰鑄鐵，普遍用砂型鑄造。而轎車的進(jìn)氣岐管材質(zhì)為鋁合金，所采用的鑄造方法包括消失模鑄造、金屬型重力鑄造，也有用壓鑄的（砂芯為DOULER工藝）。 

    采用消失模工藝鑄造鋁進(jìn)氣岐管，其熔化及精煉過程與本文前述的缸蓋的鋁合金熔化及精煉一樣。要采用小粒徑的EPS珠粒，以保證預(yù)發(fā)泡和成型。成型模片的膠合必須按工藝規(guī)定進(jìn)行。裝配好的消失模模樣的涂料工藝很重要，要控制好涂料的性能和涂層厚度，這對(duì)澆注時(shí)模樣熱解產(chǎn)物的排除，對(duì)鋁液的充填速度和消失模鑄件的質(zhì)量至關(guān)重要。涂料烘干后的模樣經(jīng)填充干砂，震實(shí)后即可澆注。所獲得的消失模進(jìn)氣歧管鑄件在清除澆冒口之后，還應(yīng)做滲漏檢查，如有滲漏，可按合同規(guī)定進(jìn)行浸滲補(bǔ)漏。  

    5．氣歧管  

    由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度較高，因此，排氣歧管材質(zhì)基本上是灰鑄鐵、球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵。排氣歧管也是形狀較復(fù)雜的薄壁鑄件，多為砂型鑄造，也有采用消失鑄造的。今以球墨鑄鐵材質(zhì)的砂型鑄造的排氣歧管為例，其造型與制芯過程與前面所說的缸體的造型、制芯工藝基本相同。  

    在球鐵熔化方面，很多廠家采用沖天爐---感應(yīng)爐雙聯(lián)熔煉。為了保證球鐵質(zhì)量，除了采用球鐵用生鐵，采用鑄鐵焦之外，還應(yīng)對(duì)沖天爐的出爐的出爐鐵水進(jìn)行脫硫處理，多采用氮?dú)舛嗫兹�底吹脫硫包連續(xù)脫硫，采用抗潮、防爆的顆粒狀脫硫劑。球化處理多為蓋包法，近來(lái)已將治金行業(yè)的包芯線法引入鑄造業(yè)作為球化處理工藝，這對(duì)提高球化合金的吸收率、穩(wěn)定球化質(zhì)量、降低成本、減少環(huán)境污染都是有利的。孕育方式則以隨流孕居多，也有采用型內(nèi)球化和型內(nèi)孕育的，還有采用珠粒狀球化劑的，可延長(zhǎng)球化劑失效時(shí)間，并可隨時(shí)補(bǔ)加球化劑，以保證鐵水的球化狀態(tài)。國(guó)外還有采用脫硫-----球化----孕育一次完成的新工藝，可減少鎂和孕育劑的消耗，提高球化率、節(jié)能。爐前的碳當(dāng)量檢測(cè)，快速碳、硫測(cè)定和快速金相分析對(duì)控制球鐵鐵水質(zhì)量是很重要的。  

    排氣歧管為鑄態(tài)球墨鑄鐵件，無(wú)需熱處理。對(duì)球鐵鑄件的球化率的檢測(cè)，可采用超聲波法。  

    由于蠕墨鑄鐵有良好的耐熱疲勞性，因此很適于生產(chǎn)排氣歧管。嚴(yán)格的化學(xué)成分控制和良好的蠕化劑，是穩(wěn)定生產(chǎn)蠕鐵鑄件的關(guān)鍵。  

    6、曲軸、 凸輪軸  

    曲軸、 凸輪軸是典型的汽車軸類鑄件，屬既要求韌性、耐疲勞性、又要求在摩擦副部位的表面具有耐磨性的高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的厚斷面汽車鑄件。所用材質(zhì)多為球鐵，包括奧貝球鐵。凸輪軸材質(zhì)有時(shí)還用合金鑄鐵、激冷鑄鐵或合金鋼。  

    所用造型方法，陳了各種砂型鑄造方法外，采用殼型（包括鐵型覆砂）鑄造的很多。也有采用自硬砂造型和消失模鑄造的。  

    7、活塞  

    活塞頂部是發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的一部分，活塞的圓柱面通過塞環(huán)緊貼缸筒內(nèi)壁做高速的往復(fù)運(yùn)動(dòng)�；钊�是形成發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力關(guān)鍵急汽車鑄件，其材質(zhì)為鋁合金，包括纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鋁合金。鑄造方法包括金屬型重力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造和新興的半固態(tài)鑄造。  

    8、車輪輪轂  

    輪轂是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)類的汽車鑄件，轎車車輪輪轂材質(zhì)為鋁合金，有幾種鑄造方法一低壓鑄造，擠壓鑄造（包括旋轉(zhuǎn)式垂直擠壓）、金屬型重力鑄造、差壓鑄造和半固態(tài)鑄造。  

    當(dāng)然，汽車上的鑄件的種類很多，不一一列舉。近年來(lái)，很多種轎車鑄件開始采用鎂合金，以適應(yīng)汽車輕量化的要求。這些鎂合金鑄件、包括：離合器外殼、變速箱外殼、變速箱上蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、方向盤、座椅支架、儀表盤框架、車門內(nèi)板、輪輞、轉(zhuǎn)向支架、剎車支架、氣門支架等，甚至還有  

    缸蓋和缸體。  

    四．幾個(gè)應(yīng)予特別關(guān)注的領(lǐng)域  

    1．原材料和輔助材料  

    汽車鑄造業(yè)屬大量流水生產(chǎn)，所需材料需大量供貨，質(zhì)量穩(wěn)定的供貨。但是事實(shí)上，至今優(yōu)質(zhì)的鑄造焦，高牌號(hào)、高純度鑄造生鐵和鋁錠的質(zhì)量仍不穩(wěn)定，各種鐵合金和處理劑的質(zhì)量波動(dòng)很大。而有利于提高鐵水純凈度和成分穩(wěn)定及降低成本，提高資源利用率的低品位鐵合金如銀灰塵鐵、鏡鐵、硅鏡鐵和高爐硅鐵等，至今尚無(wú)廠家供貨。膨潤(rùn)土、煤粉的質(zhì)量，各廠家也參差不齊。芯砂用各種粘結(jié)劑、添加劑及砂芯涂料的生產(chǎn)廠家多如牛毛，但能始終達(dá)到用戶質(zhì)量要求的卻寥寥無(wú)幾。鋁合金用變質(zhì)劑、精煉劑等更難找到稱心的供應(yīng)商。消失模用的小粒徑EPS珠粒的質(zhì)量一直是制約我國(guó)消失模上水平的重要因素。  

    總之，我國(guó)鑄造原、輔材料生產(chǎn)企業(yè)的小規(guī)模，低水平的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)必須解決，粗放式的管理不能再繼續(xù)下去，必須提高專業(yè)化、規(guī)格化、市場(chǎng)化程度；必須增強(qiáng)質(zhì)量保證能力，建立完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)體系、質(zhì)量穩(wěn)定的鑄造原、輔材料；對(duì)用戶實(shí)行“just in tine”準(zhǔn)時(shí)供貨，減少用戶的庫(kù)存，與用戶共同發(fā)展。  

    2．鑄造模具  

    汽車鑄件的薄壁化。精密化與模具的精度是密不可分的。目前我國(guó)鑄造模具制造業(yè)的水平與發(fā)達(dá)國(guó)家差距甚大，對(duì)于轎車缸體、缸蓋等復(fù)雜鑄件的模具，國(guó)內(nèi)制造的精度很難達(dá)到用戶的要求。交貨期也太長(zhǎng)。這是制約我國(guó)汽車鑄造業(yè)發(fā)展的另一主要方面。為了縮短制造周期，模具制造廠家應(yīng)采用數(shù)控機(jī)床加工，數(shù)據(jù)電火花加工，并與用戶進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳遞與交換，將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CAM數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)圖制造，既縮短制造周期，又保證準(zhǔn)確和精度，提高效率。尤其是國(guó)內(nèi)一些汽車鑄造廠家，正著手采用RP快速原型技術(shù)用于新產(chǎn)品鑄件試制。模具制造廠家如能主動(dòng)與之合作，則可以選用適當(dāng)?shù)目焖倌＞咧圃燹k法，從而進(jìn)一步縮短模具制造時(shí)間。同時(shí)模具制造廠家，一定要培養(yǎng)自己的數(shù)控加工編程人員，使憑圖紙定貨的模具也采用數(shù)控加工。至于一些特殊的場(chǎng)合，既無(wú)CAD數(shù)據(jù)，又無(wú)圖低，只有實(shí)物，也欲定貨模具時(shí)，只要我們的模具制造廠提高了技術(shù)水平和能力，還可以采用反求工程法（REVCERSE ENGINEERING）對(duì)實(shí)物進(jìn)行數(shù)字化測(cè)量（掃描），從而完成模具數(shù)控加工所需的數(shù)據(jù)采集、經(jīng)編程后，即可數(shù)控加工出鑄造模具�？傊�，我國(guó)鑄造模具制造業(yè)是個(gè)亟待提高而又大有發(fā)展和大有可為的領(lǐng)域。  

    3．鑄造設(shè)備  

    汽車鑄造業(yè)所用的設(shè)備必須是快節(jié)拍、高效率、高可靠性的適應(yīng)連續(xù)工作的設(shè)備。由于轎車鑄件的高質(zhì)量要求，這些鑄造設(shè)備又必須是較高精度的。汽車鑄造業(yè)所需的設(shè)備。對(duì)我國(guó)鑄機(jī)鑄造業(yè)來(lái)說，無(wú)疑是利潤(rùn)很高的市場(chǎng)，但大部分鑄造設(shè)備制造廠家技術(shù)力量薄弱，缺乏技術(shù)開發(fā)能力，又各自為戰(zhàn)，沒有形成產(chǎn)----研結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，勢(shì)單力薄，只好眼看眾多的國(guó)外鑄造設(shè)備制造廠家，搶去了我國(guó)汽車鑄造業(yè)的大量設(shè)備訂單。而年輕的我國(guó)汽車鑄造業(yè)，盡管資金短缺，也只好花高價(jià)進(jìn)口一些關(guān)鍵設(shè)備，否則無(wú)法生產(chǎn)轎車所需的汽車鑄件。這種兩難局面必須扭轉(zhuǎn)�？梢圆扇∵m當(dāng)?shù)淖龇ǎ�比如中外合資、合作的方式或者國(guó)內(nèi)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合并與用戶聯(lián)合開發(fā)，同時(shí)關(guān)鍵元器件（如伺服機(jī)構(gòu)、液壓元器件、電子、電控元器件等）進(jìn)口的辦法等。這些都是加速提高我國(guó)鑄機(jī)行業(yè)水平的途徑，同時(shí)也解決了我國(guó)汽車鑄造業(yè)對(duì)高水平、高可靠性，價(jià)格合理的鑄造設(shè)備的需求。在目前階段，制造廠與用戶的緊密合作至為重要，無(wú)論在設(shè)計(jì)過程、制造過程、還是安裝、調(diào)試過程，乃至使用與維護(hù)保養(yǎng)過程中，都必須如此。這有利于國(guó)內(nèi)一些鑄造設(shè)備廠家對(duì)鑄造工藝不了解的短處之克服。  

    對(duì)于大量流水生產(chǎn)的汽車鑄造業(yè)的設(shè)備的開動(dòng)率的提高，也是汽車鑄造廠家面臨的重要課題，除了加強(qiáng)人員培訓(xùn)，搞好設(shè)備管理之外，設(shè)備備件的供應(yīng)和備件的管理也是重要方面。國(guó)外設(shè)備維修備件的模糊專家系統(tǒng)用于備件決策管理以及用于設(shè)備維修培訓(xùn)的計(jì)算機(jī)模擬仿真系統(tǒng)等方式都可以作為我們的借鑒。  

    4、質(zhì)量管理  

    盡管我國(guó)汽車鑄造廠家紛紛通過了前一時(shí)期的ISO9000質(zhì)量論證，在日常管理中也重視人（員工），機(jī)（設(shè)備、模具）、料（原、輔材料）、法（工藝、操作）、環(huán)（作業(yè)環(huán)境、工序過程）、測(cè)（檢測(cè)、檢驗(yàn)）六大影響質(zhì)量的因素，但尚未抓好ISO9000質(zhì)量保證體系的的有效的穩(wěn)定運(yùn)行，尚未把上述六大影響因素始終納入數(shù)控狀態(tài)之下。尤其是原、輔材料質(zhì)量的一致性，設(shè)備、模具狀態(tài)的穩(wěn)定性，生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的有效性等方面，差距很大。至于能從新產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)和工藝制定開始，就同時(shí)考慮質(zhì)量保證的能力，從而最大限度地把可能產(chǎn)生的鑄造缺陷消除在投產(chǎn)之前，更是為之甚少。我們應(yīng)站在用戶的角度，來(lái)對(duì)鑄件質(zhì)量進(jìn)行評(píng)審，讓用戶滿意（而不僅僅是本企業(yè)滿意）真正地按ISO9000質(zhì)量保證體系運(yùn)行，這是進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的通行證。如果我們的鑄件要向德國(guó)大眾汽車公司供貨，還要通過該公司要求的VDA6.1認(rèn)證，欲向美國(guó)一大汽車公司供貨則要通過他們要求的QS9000認(rèn)證。德國(guó)和美國(guó)汽車公司的質(zhì)量保證體系，都把原材料進(jìn)廠的質(zhì)量控制看作是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，認(rèn)為是鑄件質(zhì)量穩(wěn)定的前提。  

    我們?cè)谏�產(chǎn)過程中質(zhì)量控制不能局限于抽檢，或者單道工序的控制，要加強(qiáng)在線實(shí)時(shí)控制，有條件的工藝過程要實(shí)施閉環(huán)控制。如沖天爐，要根據(jù)預(yù)設(shè)的鐵水溫度、熔化率，通過風(fēng)量與焦耗的三維網(wǎng)狀曲線進(jìn)行控制。此乃減少C、SI等成分波動(dòng)的必要措施。否則沖天爐在事實(shí)上會(huì)成為“不可控沖天爐”，即使原材料比較理想，也不能使C、SI等成分的波動(dòng)控制在最小范圍內(nèi)。要將先進(jìn)的質(zhì)量檢測(cè)控制儀器，如原、輔材料質(zhì)量檢驗(yàn)用的X螢光能譜儀，鑄造合金的圖像分析儀以及計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊控制等人工智能控制技術(shù)應(yīng)用于沖天爐熔煉過程、型砂配制過程等質(zhì)量檢測(cè)控制。對(duì)成品鑄件的質(zhì)量控制，不僅是降低廢品率，更重要的是提高內(nèi)在質(zhì)量控制，（即材質(zhì)性能）、表面質(zhì)量、內(nèi)腔潔凈度和尺寸精度，這是用戶所最關(guān)心的。對(duì)質(zhì)量管理的各種數(shù)據(jù)、參數(shù)、照片、圖像、表格等皆應(yīng)采用數(shù)字化信息的存儲(chǔ)，這既大大節(jié)約了照片、紙張，又有利于信息的分析與共享。要盡量減少原、輔材料庫(kù)存、砂芯庫(kù)存、鑄件庫(kù)存，這樣不僅可減少資金占用，加快資金周轉(zhuǎn)，而且便于質(zhì)量跟蹤管理，有助于質(zhì)量問題原因的分析與判斷，對(duì)提高質(zhì)量水平，降低成本意義重大�？傊�，我們要使整個(gè)企業(yè)、整個(gè)的生產(chǎn)過程，都處于受控（不失控）的狀態(tài)下，都納入我們的全面的質(zhì)量保證體系之中，穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。這樣才能保證這個(gè)體系始能生產(chǎn)出用戶滿意的鑄件。  

    5、技術(shù)開發(fā)  

    汽車鑄造業(yè)要以并行工程的工作方法，改傳統(tǒng)的串行、順序工作方式，與汽車產(chǎn)品開發(fā)部門一道，從產(chǎn)品的研發(fā)階段介入，把鑄造工藝的要求融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)的總體構(gòu)想。同時(shí)，鑄造企業(yè)內(nèi)部，也使各門類的人員集思廣益，形成TEAM （團(tuán)隊(duì)）的工作方式，來(lái)提高工作效率。在CAE方面，我們鑄造業(yè)已經(jīng)引進(jìn)了MAGMA和PRO-CAST軟件，我國(guó)鑄造工作者也開發(fā)了一些鑄造軟件，可以用產(chǎn)品的CAD二維和三維數(shù)據(jù)，采用上述的鑄造過程模擬軟件和凝固過程的模擬，進(jìn)行金相組織、成份偏析和材質(zhì)性能的模擬，進(jìn)行速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、相場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)的模擬等。這會(huì)使我們?cè)谡�式確定鑄造工藝之前就通過CAE手段使工藝方案獲得優(yōu)化。  

    在CAE優(yōu)化的基礎(chǔ)上，我們可以采用先進(jìn)的RP快速形成技術(shù)，進(jìn)行新產(chǎn)品鑄件的試制。即利用CAD/CAE的一維數(shù)據(jù)，作為計(jì)算機(jī)三維造型的控制數(shù)據(jù)，通過粘結(jié)、熔結(jié)或燒結(jié)將材料逐層堆積出鑄件原型或形成鑄件所需模樣的原型。前者可用失蠟鑄造等方法翻制出鑄件樣件，后者可直接作為模具用自硬砂進(jìn)行組芯造型而澆注出鑄件。也可用粉料激光燒結(jié)法（SLS），燒結(jié)出砂型，直接澆注出鑄件。還可將CAD/CAE三維數(shù)據(jù)，輸入數(shù)控機(jī)床，用可加工塑料進(jìn)行CAM加工，而獲得鑄件試制所需的芯盒、模樣，以用來(lái)進(jìn)行小批量鑄件的試生產(chǎn)。總之，CAD/CAE和RP的結(jié)合，使工藝方案優(yōu)化和鑄件試制突破了傳統(tǒng)的二維圖紙和木模試制的冗長(zhǎng)、不精確、不理想的模式，使開發(fā)周期大大縮短，尤其是缸體、缸蓋、變速箱殼體、進(jìn)、排氣歧管等這樣的復(fù)雜鑄件開發(fā)時(shí)間的縮短，對(duì)縮短整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車的開發(fā)周期和盡快投放市場(chǎng)意義重大。在完成上述試制之后，隨著整機(jī)、整車新產(chǎn)品的定型，在正式生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中，還可以繼續(xù)用產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)，進(jìn)行金屬模具的計(jì)算機(jī)輔助制造--CAM。由于有了CAE模擬優(yōu)化和RP的試制基礎(chǔ)，CAM加工出的正式模具的調(diào)試周期也明顯加快。并且在CAF模擬和RP試制中，已經(jīng)優(yōu)化了鑄造工藝方案和相關(guān)工藝參數(shù)，這樣CAM的正式模具調(diào)試、投產(chǎn)后就很少會(huì)出現(xiàn)重大的質(zhì)量問題，不再需要在日常生產(chǎn)中長(zhǎng)期攻關(guān)，使鑄件廢品率投一產(chǎn)就很低，使鑄件的尺寸精度，內(nèi)在質(zhì)量、表面質(zhì)量等都很快達(dá)到用戶的要求。上述的CAE仿真、模擬也可以用于已投產(chǎn)鑄件的工藝優(yōu)化，缺陷防止和質(zhì)量改進(jìn)，這對(duì)于一直靠經(jīng)驗(yàn)和技藝用反復(fù)試驗(yàn)的方法來(lái)解決一些“難以捉摸”的鑄造缺陷的傳統(tǒng)的方法，是重大的科學(xué)突破。CAE不僅是鑄造的成形過程模擬，還用于鑄造生產(chǎn)過程的仿真模擬，如沖天爐子熔煉過程計(jì)算機(jī)仿真模擬，氣沖造型填砂與緊實(shí)過程仿真模擬，壓鑄過程仿真模擬等，從而使鑄造科學(xué)、技術(shù)水平更快獲得提高。  

    6、工廠技術(shù)改造  

    在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期，工廠技術(shù)改造在很多情況下，是朝著擴(kuò)大生產(chǎn)能力的目標(biāo)努力。而進(jìn)入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)時(shí)期之后，我們對(duì)原有工廠實(shí)施技術(shù)改造的資金投入，一定不能再僅僅為了提高生產(chǎn)能力，也不要追求能生產(chǎn)的材質(zhì)，能生產(chǎn)的鑄件的種類越多越好，而是要通過新技術(shù)、新工藝、新材料、新裝備的采用，通過流程再造，使原有工廠不斷提高質(zhì)量保證能力，進(jìn)一步節(jié)約能源、節(jié)省資源、提高清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的水平。這樣就可以不斷降低成本，不斷改善對(duì)社會(huì)“環(huán)境印象”，也有利于吸引更多的人才從事汽車鑄造業(yè)，進(jìn)一步推動(dòng)汽車鑄造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益水平的提高。我們?cè)跍p少環(huán)境污染方面不要僅著眼于末端的無(wú)害化處理，更重要的要從輸入端入手--從節(jié)材、節(jié)能開始，并且從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全過程，都要考慮資源的優(yōu)化利用和環(huán)境保護(hù)，使我們汽車鑄造業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)同步。企業(yè)不僅要通過ISO9000質(zhì)量體系的認(rèn)證，還要通過ISO14000環(huán)境保護(hù)的認(rèn)證，從而不斷提高企業(yè)效益和社會(huì)效益。