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快速成长中的中国压铸机制造业

创建日期:2019-09-30 浏览:2671
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  压铸机是压铸生产过程中重要的基础技术装备,通常压铸件的要求指引着压铸机的发展方向,因而决定了压铸机与压铸工艺的互存、互动关系。压铸工艺的改进或采用新的技术,都要有与之相应的或新型的压铸机作为技术支撑。所以,在压铸技术的发展进程中,压铸机始终担负着 重要的角色,起着积极的、直接的推动作用。


  1.中国压铸业的现状


  1.1发展历程


  二十世纪40年代中、后期,只有少数工厂从事压铸件生产,分散在有一定工业基础的大城市,各家工厂的压铸设备拥有量很少,主要是小型压铸机,热室机和冷室机都有。压铸材料以锌合金为主,有少量铝合金、铜合金。


  到了二十世纪50年代期间,基础工业兴起,一大批大型企业、工厂相继建立.重点工厂大多数都有压铸生产,压铸机全部进口,主要有捷克(斯洛伐克)和前苏联的,也有少量是民主德国的。一般的工厂以配备2-5台压铸机,最多的也不超过10台;压铸材料以铝合金为主,锌合金次之,少量铜合金和镁合金;压铸模由各个工厂的模具车间自行制造,专业的压铸模制造厂尚未形成;1956年起,我国自行设计制造压铸机,型号规格很少,少量供应市场,个别工厂己自行制造50吨级与100吨级的压铸机供本厂使用.


  其后,于60年代起,压铸有了较大的发展。根据1991年的统计,压铸件生产的厂点已经达到752家,遍布全国各个省市和地区,渗透到各个工业、科技、教学等系统和领域,己作为重要的生产工艺技术,形成具有相当规模的行业.当时,全国压铸机的拥有量为3434台,其中国产机2880台,占84%,进口机554台,占16%0 1991年的压铸件产量为16.5万吨。


  二十世纪90年代以来,中国压铸业进入快速发展阶段,可以概括为:发展迅猛、遍地开花、良莠不齐、问题不少。近十余年内,以珠三角(广东一带)、长三角(苏浙沪一带)以及正在起步的环渤海经济开发区等地域为特征,加上东北老工业基地的重建和川渝陕新兴的西部地区,压铸件生产厂家就像雨后春笋似的拔地而起,使得对企业(厂家)数量和压铸机的拥有量难以统计。若仅以压铸件产A来说,按1991年16.5万吨作为基数,至2009年达到148万吨,在此期间,每年都有8%至16%的范围内的增长率,平均年度增幅达到12%。


  1.2压铸件市场_


  中国的压铸件市场已经与国际接轨,压铸件的应用范围很广,在汽车等交通工具、机械、电气/电子、通讯设备、建筑构件、军工器械、精密仪表仪器、日用品和体育用品等诸多行业中,都大量采用压铸件,其中又以汽车工业的用量最多。2004年至2010年全国压铸件产量与汽车产量见表1.2004年至2009年各



  类有色合金压铸件产量见表2


  1.3压铸业与汽车工业的关联性


  在广泛的压铸件市场中,以数量之大、品种之多、要求之严、品质之高以及金属材料用量之大等多方面综合来说,则应首推汽车工业。自二十世纪末及二十一世纪初期间,汽车压铸件占整个压铸件的份额,欧美日等工业发达国家大致为48一80,我国近年来保持在“48~85%之间(含汽车、摩托车等交通工具,而汽车在此范围的比例中逐年大幅度上升)[4]。可见,压铸业的发展与汽车工业的发展紧密依存.


  在汽车工业的发展过程中,始终受到要求提高性能、节约能源、降低成本、减少污染等重大问题的挑战。为了要迎接挑战,普遍认为,汽车要想节能、减排,首先应从减轻汽车整车的质量上着手。于是,零部件的设计与制造的改进,便成为首先考虑的重要手段,并且要求在改进零部件结构的设计过程中,必须同时考虑两个主要方面,即:改用轻质材料(包括新材料)和采用先进的制造方法。值得提出的是,压铸工艺方法在这两个方面,正好都有着极大的优势,从而注定了压铸工业与汽车工业的紧密性与关联性。压铸件的大型化、复杂化及品质的提高对压铸机提出了更高的要求,于是高性能、大吨位的压铸机应运而生。



  2.中国压铸机制造业现状


  2.1中国压铸机生产的发展简介


  在二十世纪40年代的中后期,我国的压铸件生产厂家很少,压铸机的数量也很少,其中有:自制小型气动热室机、Polak 600型(锁模力76吨)立式冷室压铸机、KUX的锁模力100吨的卧式冷室压铸机。及至50年代初,开始时增加也很少,只有:HPM的锁模力100吨的卧式冷室压铸机和小型热室机。


  二十世纪50年代中,我国自行设计制造出全液压的50型卧式冷室压铸机,锁模力有500 KN和1000KN两种规格。当时,也成批进口压铸机的有(1):捷克(斯洛伐克)的Polak立式冷室压铸机,有4种规格,最大的锁模力为2200 KN;前苏联的卧式冷室压铸机,曲肘式合模,有3种规格,最大的锁模力为4000KN;还有少量小型机从民主德国进口。


  到了二十世纪50年代末及60年代初,我国开始自行制造立式冷室压铸机和卧式冷室压铸机,并投入市场。起初有立式冷室压铸机900型(锁模力1150 KN)和卧式冷室压铸机J1113型(锁模力1250 KN)。当时也有的企业自行设计制造的中小型压铸机(1)0


  进入二十世纪70年代,为了发展系列化产品,国家有关部门组织了以济南铸锻机械研究所为主,有上海工艺研究所和上海压铸机厂参加,联合进行一些有关的技术工作:编制压铸机型谱草案,初步规范了我国压铸机的系列的主要技术参数;设计和试制了J 1125. J 1140和J 1163型全液压卧式冷室压铸机;而且曾于70年代初,我国自行研制了1台锁模力40000 KN (4000吨)全液压卧式冷室压铸机(上海锻压机床厂等单位联合设计与制造),同时还配备了自动浇料装置及指定产品铸件的压铸模具。也在这个时期内,生产了第一台热室压铸机;同时也具有了为卧式冷室机配备自动浇料装置的能力。


  及至二十世纪80年代和90年代初,按1991年国内稍有规模并参与统计的生产压铸机的厂家主要有9家,如:上海压铸机厂、灌南压铸机厂、阜新压铸机厂、隆华压铸机厂等。其后,有关单位完成了锁模加6000 KN以下的卧式冷室压铸机系列产品的开发;立式冷室压铸机也形成了锁模力2500 KN以下的系列产品;1986年试制出国内第一台J 1163 A型自动压铸机组;1990年开发出国内第一台柔性压铸单元,锁模力为4000 KN;随后的几年里,又将辅助装置和参数检测装置加以定型并形成产品。


  在压铸机的设计工作方面,二十世纪80年代,设计的压铸机压射性能己接近当时的国外水平;合模机构全部采用液压驱动、机械式曲肘扩力结构取代了全液压式结构。而热室压铸机在当时也形成了锁模力1500 KN以下的系列化产品,全立式压铸机也有了锁模力3 150 KN以下的系列化产品。90年代后期,力劲公司开创了国内压铸机设计方面运用P-Q2技术对压射参数进行优化的工作。


  为了进一步推动我国压铸机生产的发展,进行了国产压铸机标准化的工作(5), 1980年颁布了第一个压铸机参数标准,19%年在重新修订和颁布压铸机参数标准的同时,还颁布了第一个压铸机精度、技术条件标准,使压铸机的设计、制造和验收有了可遵循(或参照)的依据。其后,不定期地曾进行过修订。


  2.2中国的压铸机制造业现状


  自上海压铸机厂于二十世纪60年代成为国内第一家压铸机专业生产厂以后,不久,压铸机的生产厂家不断增加,相继有隆华、灌南、阜新等一批专业生产压铸机的骨干企业,多年来,这些压铸机厂生产了大量的国产压铸机,为我国压铸事业的发展做出了贡献。在大型压铸机方面,阜新压铸机厂还曾生产了锁模力为28000 KN的大型压铸机,为当时填补了国内的空白。


  二十世纪90年代以后,我国压铸机的发展更为迅速,压铸机的设计水平、技术参数、性能指标、机械结构、制造质量等都有不同程度的提高,有的已经达到或接近当时国外水平。自1997年以来,最大空压射速度6 m/s的指标及与其相应的参数和性能的卧式冷室压铸机,是目前国内的主导产品。


  近十余年来,国内对大型化、自动化和单元化的压铸机的需求日益迫切,促使国内压铸机制造业据此作为主要发展方向,国内压铸机企业纷纷崭露头角。力劲集团以“振兴民族工业,铸就国际品牌”为己任,吸收和创新相结合,并把创新提升到战略高度,从最初的小规模生产到现在的完全自主研发、自行设计、自成系列、结合国情的产、学、研一体化,走出了一条创新之路。先后开发了多项国内领先的压铸机机型,


  例如:热室机的有镁合金热室压铸机(2000年初);卧式冷室压铸机的有—最大空压射速度8 m/s (2000年初)、匀加速压射系统(2002年)、最大空压射速度10 m/s及多段压射系统(2004年6月)、实时控制压射系统(2004年8月)和锁模力30000 KN的大型压铸机及配套的压铸单元((2004年7月)等,都己经作为商品供应,还曾为生产汽车发动机缸体配套提供压铸单元,自1999年以来,连续几届参加了德国GIFA博览会和美国NADCA展览会的机器实物展览。其他国内压铸机企业如:上海压铸机厂(上海强展压铸机有限公司)、灌南压铸机厂、上海三基压铸机机械有限公司、伊芝密精密压铸科技有限公司、无锡新佳盛压铸机制造有限公司等,都是生产卧式冷室压铸机的骨干企业。例如:灌南压铸机厂在二十一世纪初也己推出1600吨压铸机;三基公司于2007年推出2500吨压铸机;新佳盛公司也于2008年试制成功2600吨压铸机,等等,不一而足。而热室压铸机的生产厂家则相对少得多。此外,还有宁波铝台精机有限公司、宜兴盈忻铝业机械有限公司、东莞宝弘机械有限公司等,形成百花争艳的局面。



  特别应该指出的是,近儿年来,压铸机制造业的发展尤其迅速,压铸机制造厂家数量激增,约有近100家,其中具有一定规模的大约只有十几家,多分布在沿海地区(见表3)。


  从压铸机的产量来说,全国压铸机的年产量持续增长,冷室机己卧式为主,每年大致约占年产量的55~62,热室机则绝大多数是锌合金机。若按2001年的年产量1750台作为基数,至2008年的8年间平均年度增幅约在15%左右。但从增长率来看,其中增幅在2004年起便呈现一度下滑的态势,2007年比2006年的增幅下降为5.5。而且2008年甚至出现负增长,产量比2007年下降了9.2% 。




  随着我国压铸业的蓬勃兴起,对压铸件的要求日益严格,但对于高要求的压铸产品来说,国产压铸初在品质、性能、和配套能力方面目前还难以全部满足要求,尤其突出的是在大型压铸机方面,故给大型压铸机的进口带来良机,吸引了国外压铸机厂商在华设厂,期望以较好的价格与更好的售后服务来赢得中国市场份额。国外压铸机厂商在华设厂的情况见表40


  国内铸造行业的发展中,压铸业则是走在最前列的堪称是佼佼者,这说明国内的压铸机制造业在铸造装备业中具有举足轻重的地位。行业的铸造装备中,压铸机出口占有重要位置。近年来,压铸机的出口数量逐年增加,以力劲集团公司为例,己经出口到欧、美、日等工业国家以及中东地区,出口机包括1250吨级、2500吨级及3000吨级等大型机。该公司的LK品牌获中国名牌称号,其旗下的上海一达公司自2007年以来连续3年列入中国机械500强之列。其他前面提到的骨干企业,也有出口东南亚等国家的,而且在各个方面都有不同程度的突出的业绩,从而共同形成了有实力的、具有自主知识产权的中国压铸机制造业。


  3.中国压铸机的技术进步与配套情况


  3.1压铸机主机的情况


  卧式冷室压铸机是国内压铸生产的主体设备,国产机的主机性能指标和技术参数都己接近或部分达到国际先进水平;主机制造精度较高的生产厂家为数不多;控制系统、液压系统的元器件及配置方面,少数高要求的生产厂全部选用进口配件,一般的厂家则以国产配件为主,配以少量的进口配件。


  热室压铸机以生产锌合金件为主,生产数量与冷室机相当或略多于冷室机,但较有规模的制造厂家却为数不多,而镁合金热室机的生产厂家则更少。


  立式冷室压铸机虽然还有生产的厂家,但为数不多。目前在线使用的企业也较少,并且多数己有较长 的服役期。


  全立式压铸机的生产厂家更少,主要用于生产电机转子。


  国内能够配套提供自动化的周边设备,目前需要配备的用户正日渐增多。


  3.2压铸生产过程自动化


  国内压铸机制造厂家通常可以为压铸生产过程配备自动化装置,其中以卧式冷室压铸机的生产过程为主要对象,一般分为3种不同层次的配置:


  第一种是主机的基本配置


  给主机配有辅助装置,即:浇料装置、喷涂装置和取件装置,也称为“三手”。可以只配其中1种或2种,但建议按前面的顺序配备。对于浇料装置,有的采用配置自动浇料熔炉(可以包括熔化和保温);至于喷涂装置和取件装置也可以选用机械手的形式,组成较为初级的自动化压铸机。除了这3种装置外,主机上还附有简易的压射参数检测显示装置。


  第二种是自动化压铸机配置


  以配齐“三手”的主机为主体,增加一些与压铸机的运行相关的配置:压射过程实时检测与监控、压射冲头和压室的润滑、铸入镶件放入模具、压射参数检测与调控、机器锁模力检测及自动调整、压铸件局部疵病部位在线检测与判定、机器大杠抽出和复位、机器运动副润滑、水冷却系统、压力液温度显示与控制、压力液液位显示及报警、机器故障诊断及报警等,这些都是与压铸机运行一个生产循环周期内的程序有关的,由此而组成一个自动化功能较为齐全的压铸机。有时,自动化的过程还需要与主机的程序衔接的工艺性配置,如真空装置(需要时含带密封环的压射冲头及其配用的压室)、模温控制装置、局部加压装置等。


  第三种是压铸单元配置


  在自动化压铸机的基础上,按压铸生产过程的工序链接,再增加配备相关的周边设备,如:熔化兼保温的熔炉、金属液(或料锭料块)添加和运送、压室和模具的润滑剂压送、铸入镶件的预热、压铸件出模后在线冷却、压铸件切边与冲孔、压铸件喷丸、压铸件清理或光饰、压铸件重点部位的检验、压铸件工序间的传送、成品或废品的区分与集中(或传送)、抽排烟雾装置、废水废油排除过滤装置、快速换模及夹持、安全护栏等,形成具有较为自成系统的自动化生产流程的压铸单元,在这个压铸单元内可以实现无人操作的生产方式。诚然,压铸单元的配置比较复杂,也很难限定一个标准的格局,应根据生产的需要进行配置。汽车发动机缸体压铸单元示意图就是其中的例子之一。此外,有些装置或周边设备可同时为二个压铸单元服务,例如:采用机械手或机器人时,可以根据生产节奏,1台机械手配用于2台套自动化压铸机。热室机则参照冷室机的项目加以配备。


  应当宁旨出,上述的配备和装置,国内虽有配套能力,但从装备的品种、性能和精度等方面来说,当要求较高的情况下,有的还是需要配用进口的。



  4.压铸机及压铸生产过程的发展趋向


  4.1自动化、大型化、单元化的压铸设备进一步完善


  对于国内的自动化、大型化、单元化的压铸设备,在性能、精度、控制系统与品质等方面尚需提高,在配套方面的配备和装置的品种上还需进一步增加和完善。



  4.2清洁生产与环保


  当前,节能、减排己是全球的热门话题,环境保护的呼声日益高涨,铸造行业已经被推到风口浪尖上来,要想在清洁生产与环保方面做出成绩,困难很大,但无容置疑,寻求出路则仍然是在所必然。


  铸造行业中,在符合国家有关法规和环境质量标准的前提下,想要对废气处理、污水处理、噪声治理、环保管理等方面有所见效,压铸业应该说是具有较好的条件的,而压铸机则是毫无疑问地应是为此创造条件的先行者。


  4.3自动化压铸生产过程


  在同一个压铸厂房内,布排2个或多个压铸单元,增加一些配置或运载工具,并加以链接,从而实现自动化压铸生产车间。增加的项目有:金属液(或料块与料锭)分别向某一压铸单元运送、从压铸单元传出的成品与废品的转送、可能还有包装与打包的工作场地。通过对压铸单元的组合链接,从而组成一个“自动化压铸车间”。然后,将网络管理系统、远程诊断与监控等近代的高新技术融合进去,实现近代的、先进的自动化压铸生产过程。


  4.4高密实压铸的压铸机


  高密实压铸法 是指生产出具有高致密度的铸件的铸造方法,而且这种铸件还能够满足可热处理和可焊接的要求。近年来国内压铸业界对于高密实压铸法给予十分的重视。高密实压铸法通常包括:真空压铸、局部加压、挤压铸造和半固态铸造等。至于充氧压铸,国内仅在二十世纪70年代曾作过尝试;而精速密压铸在国内尚未有进行过试验的报道。作为压铸生产过程的载体—压铸机,必然要根据高密实压铸法的工艺原理与技术参数,提供与其匹配的和能满足要求的设备。


  4.4.1真空压铸


  真空压铸大致有两种方法,一种是真空压铸机,模具型腔和机器压室都密封起来进行抽真空,金属液在高真空状态下通过流管吸入压室,把真空系统与压铸机融合为一体,这种方法目前在国内尚未开发研制。另一种是装在模具上的真空装置,国内多采用这种方法,这种方法又有阀与无阀2种类型,有阀的是指在模具上装有专用的真空装置,其内有特制的可开合的阀口;无阀的是指仅将真空管路与模具上的排气块直接连通的真空抽气法,工作时,直接对管路开通或切断。


  4.4.2局部加压


  局部加压是针对铸件的特殊厚实部位施加额外的高压压力的装置,这种装置装在模具内,加压的过程是在铸件凝固时施行的。压铸机根据加压的工艺的需要,在液压系统上作些补充,在操纵系统上增加相应的程序。这种方法现在国内已逐渐推广开来,而且加压的方法也不止一种形式。


  4.4.3挤压铸造


  挤压铸造起源于二十世纪30年代,初期多用于生产简单厚壁件。由于特别适合于生产安全性、高强度的厚壁铸件,故近二十年来受到格外的重视,并且从直接挤压铸造法转向非直接挤压铸造法的倾向日渐明显,进而促使其发展到能够生产较为复杂的、甚至厚薄相间的结构性铸件。为此,近来推广较多的挤压铸造机主要有三种形式,即:垂直合模、垂直压射(VV);水平合模、垂直压射(HV)和水平合模、水平压射(HH)。国内目前生产使用的以VV的形式较多,而后2种形式的挤压铸造机,国内已有压铸机企业对HH进行生产并投放市场,也有的对HV进行了试制。其中又以HH形式的优点更为突出,性价比也更为优越,将会加快推广挤压铸造的进程。


  4.4.4半固态铸造(SSM )


  半固态铸造(SSM)自从1971年发明并问世[12]以来,受到铸造界的普遍关注,又因压铸是半固态金属的成形技术方面的主要加工方法之一,因而半固态压铸也是压铸技术发展的重要标志之一。SSM的成形方法主要有2种:其一是触变成形,又称坯料法;其二是流变成形,又称浆料法。随着SSM的发展,又有射铸成形、半液态成形等新的铸造方法。国内一些单位做过许多试验,也有曾进行过试生产,但商品化的进程比较缓慢,目前仍在努力推进。


  5.发展压铸机制造业的思考与建议


  2008年,金融风暴席卷全球,中国也不例外,虽然2008年内,我国国民生产总值(GDP)仍然增长9%,达到300670亿元,但其中第四季度受金融危机影响仅增长6.8%. 2008年9月份起,全国压铸业由于国外订单大幅度减少,生产增长率回落,引起业界重视,纷纷采取措施,尽量减少损失,企稳度难关。2009年第一季度末起,渐见峰回路转,压铸机制造业的压铸机订单呈现缓慢回升,而且重新开启压铸机订单的压铸企业,多数是为汽车产业配套的,出口压铸件的订单也是如此。这又再度说明汽车工业是压铸业的“晴雨表”。所以,考虑压铸行业和压铸机业的发展时,先分析汽车行业的情况则是在所难免。


  2008年全球汽车生产总量为7052.65万辆,比2007年减少了3.7% (2007年为7323.62万辆),2008年全球汽车生产量前4名的国家依次是:日本1156.36万辆、中国934.51万辆、美国870.52万辆和德国604.05万辆。引人注目的是,在全球各个国家2008年的汽车产量都在不同程度比2007下降的情况下,号称金砖四国的巴西、俄罗斯、印度和中国却令人刮目相看,恰恰只有这金砖四国都呈现增长,其增长率分别为8.2%、7.8%、2.7%和5.2%。这四个国家在2008年的生产量分别为322.05万、179.03万、231.46万和934.51万,共生产了1667.05万辆,占全球总产量的23.63%,这个比例也比2007年高出近2个百分点,2007年度四国的总量为1584.8万辆,占全球的21.7%.


  此外,在节能减排的环保呼声日益高涨的形势逼迫下,世界各国对新能源动力车都在不遗余力地争先开发研究,并且已经推出问世,有的甚至投入批量生产和供应市场。这对于以汽车工业为依托的压铸业来说,也是必须面对的挑战。然而,就新能源动力车与现有的汽车在应用压铸件方面而言,主要是动力系统及其相关部件有所变动,仍然采用压铸件的零件品种还是不在少数。况且,目前新能源动力车也只是以轿车为主,公共交通用车虽然也有,但数量上尚不及轿车,因而对压铸业的影响程度尚需观望而后再见分晓。另外,近十年来,柴油发动机的缸体采用压铸件己经开发成功,快速推广之势在所必然,在这个领域中,压铸件还会有相当长的一段时期仍然大有用武之地。


  压铸件的应用领域十分广泛,除了汽车工业之外,受金融风暴影响稍轻的许多工业产品和其他门类的产品,仍然对压铸件的需求较为平稳。可见,种种迹象表明,压铸业的前景还是令人比较乐观的。与此同时,应该看到,我国压铸业与世界先进水平还有差距,压铸机制造业自然首当其冲地先行一步,从工业结构、生产规模、人员培训、管理体制、工艺水平、市场规范以及发展方向等方面进行全面的提高和改进。


  下面就对压铸机业的发展提出一些看法和建议:


  .加强压铸机制造业的助推作用,向自动化进军、提升压铸件企业的形象、营造双赢共荣。


  ·确保售后服务的质量,拓展售后服务的项目。


  .创新推进铸件设计、铸造工艺与设备研发的三结合的开发与改进产品的发展模式。


  .以性价比优越的产品投放市场,规范市场、产品分级、促进有序竞争的市场环境。


  .制定压铸机的安全、检测和验收的国家标准;制定压铸机订购合同参考范本的行业标准。


  .建议由行业开展推行压铸机业的准入制度,


  当前,我国国民经济保持平稳较快发展。作为金砖四国之一的中国,汽车工业的持续增长,加上我国扩大内需的国策已经渐见端倪,各行各业都正在呈现好转、复苏的局势,一定会给我国的压铸业带来令人鼓舞的前景,压铸机制造业也将为此做出更大的贡献而努力。


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