1、年產(chǎn)10萬(wàn)噸大型機(jī)器鑄件生產(chǎn)線項(xiàng)目初步建設(shè)方案年產(chǎn)10萬(wàn)噸大型機(jī)器鑄件生產(chǎn)線項(xiàng)目初步建設(shè)方案一、項(xiàng)目背景1.1概述鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。鑄造毛胚因近乎成形，而達(dá)到免機(jī)械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了時(shí)間，鑄造生產(chǎn)是獲得機(jī)械產(chǎn)品毛坯的主要方法之一，是機(jī)械制造工業(yè)的重要基礎(chǔ)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占著相當(dāng)重要的位置。在許多機(jī)械中，鑄件重量占整機(jī)重量的比例很高，內(nèi)燃機(jī)80%，拖拉機(jī)65%80%，液壓件、泵類機(jī)械50%60%。作為我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)正在大力發(fā)展的汽車工業(yè)，其心臟部分發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件，如缸體

2、、缸蓋、曲軸、缸套、活塞、進(jìn)氣管、排氣管等八大件幾乎全部由鑄造而成；冶金、礦山、電站等重大關(guān)鍵設(shè)備需求優(yōu)質(zhì)的重大型鑄件；另外國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施和人民生活也需要大量鑄件，如輸水（氣）管道則需要各種尺寸的高韌性球墨鑄鐵管。1.2我國(guó)鑄造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀鑄造是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一，因此鑄造業(yè)的發(fā)展標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)實(shí)力。我國(guó)目前已經(jīng)成為世界鑄造機(jī)械大國(guó)之一，在鑄造機(jī)械制造行業(yè)近年來(lái)取得了很大的成績(jī)?！鞍宋濉逼陂g鑄造機(jī)械制造受到了原機(jī)電部高度重視，投入了建國(guó)以來(lái)最大的一次專項(xiàng)技改貸款和攻關(guān)費(fèi)用，扶持了鑄造機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和發(fā)展?！按笮蛼佂枨謇頇C(jī)的制造”，“垂直分型無(wú)箱射壓造型機(jī)”，“水玻璃砂舊

3、砂再生設(shè)備的研制”，“金屬型鑄造設(shè)備”等等相繼被開(kāi)發(fā)應(yīng)用?！熬盼濉逼陂g，鑄造機(jī)械行業(yè)承擔(dān)并樹立完成了“轎車鑄件毛坯精化高效造型與清理成套技術(shù)與裝備”的任務(wù)，“缸體高效連續(xù)拋丸清理線的開(kāi)發(fā)與研制”也取得圓滿成功，1999年完成了國(guó)家攻關(guān)高水平的氣沖造型線項(xiàng)目的成功?！笆濉逼陂g，鑄造機(jī)械行業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的年均增長(zhǎng)都在30%以上，高于機(jī)床工具全行業(yè)平均增長(zhǎng)水平，特別是利潤(rùn)增長(zhǎng)更快，年均利潤(rùn)增長(zhǎng)高達(dá)46%，同時(shí)也保持較高的市場(chǎng)銷售水平。另外，樹脂砂鑄造成套設(shè)備，基本可以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，改變了過(guò)去主要依賴進(jìn)口的局面；已經(jīng)能夠生產(chǎn)出較高水平的鑄造自動(dòng)生產(chǎn)線，達(dá)到可部分替代進(jìn)口的水平，部分的解決了轎車發(fā)

4、動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等鑄件毛坯也要進(jìn)口的情況；高水平自動(dòng)制芯機(jī)、自動(dòng)鑄件清理機(jī)、自動(dòng)砂處理機(jī)、大型自動(dòng)壓鑄機(jī)以及精密鑄造設(shè)備等鑄造機(jī)械，國(guó)內(nèi)基本上都能生產(chǎn)制造。應(yīng)當(dāng)說(shuō)“十五”期間鑄造機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品水平有了很大提高，為中國(guó)鑄造機(jī)械行業(yè)今后的進(jìn)一步發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。“十一五”期間，鑄造業(yè)在巨大市場(chǎng)需求的刺激下，繼續(xù)保持較高速度增長(zhǎng)。由于鑄造機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)水平仍然與市場(chǎng)需求差距較大，使行業(yè)的發(fā)展存在巨大的發(fā)展?jié)摿蛿U(kuò)展空間，為鑄造機(jī)械行業(yè)的快速增長(zhǎng)帶來(lái)機(jī)遇。我國(guó)是當(dāng)今世界上最大的鑄件生產(chǎn)國(guó)家。資料顯示我國(guó)鑄造產(chǎn)品的產(chǎn)值在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中約占1%左右。最近幾年，鑄件進(jìn)出口貿(mào)易增長(zhǎng)較快，鑄件的產(chǎn)量已達(dá)到9%左右。我

5、國(guó)鑄造廠點(diǎn)多達(dá)2萬(wàn)多個(gè)，鑄造行業(yè)從業(yè)人員達(dá)120萬(wàn)之多?！伴L(zhǎng)三角”地區(qū)的鑄件產(chǎn)量占全國(guó)的1/3，該地區(qū)主要以民營(yíng)企業(yè)為主，汽車和汽車零部件行業(yè)的發(fā)展有力地拉動(dòng)了鑄造行業(yè)的發(fā)展。山西是鑄造資源大省，有豐富的生鐵、煤炭、鋁鎂、電力、勞力資源、使山西的鑄造產(chǎn)業(yè)有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。1.3鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1、砂型鑄造成形技術(shù)潮模造型經(jīng)過(guò)手工緊實(shí)（震擊+壓實(shí)緊實(shí)）高壓+微震緊實(shí)氣沖緊實(shí)靜壓緊實(shí)幾個(gè)發(fā)展階段。靜壓造型技術(shù)的實(shí)質(zhì)是“氣中預(yù)緊實(shí)+壓實(shí)”，其有以下優(yōu)點(diǎn)：鑄型輪廓清晰，表面硬度高且均勻，拔模斜度小，型板利用率高，工藝裝備磨損小，鑄型表面粗糙度低，鑄型型廢率低。因此，是目前最新、最先進(jìn)的造型工藝，并已成

6、為當(dāng)今的主流緊實(shí)工藝。目前，高壓造型和單一氣沖造型已逐漸被靜壓造型所替代，原先高壓造型線和氣沖造型線的主機(jī)已逐漸更新為靜壓造型主機(jī)，新建鑄造廠均首選采用靜壓造型技術(shù)。2、消失模鑄造成形工藝消失模鑄造也稱氣化模鑄造、實(shí)型鑄造、無(wú)型腔鑄造。該工藝尺寸精度高達(dá)0.2 mm以內(nèi)，表面粗糙度可達(dá)Ra5mRa6m，被鑄造界譽(yù)之為“21世紀(jì)的鑄造新技術(shù)”、“鑄造的綠色工程”。該工藝方法是采用無(wú)粘結(jié)劑干砂加抽真空技術(shù)。消失模工藝近幾年在美國(guó)有較大的發(fā)展，通用汽車公司投資建造了6條消失模鑄造生產(chǎn)線，大批量生產(chǎn)鋁合金氣缸體、氣缸蓋鑄件。今后，該工藝將大量采用快速制模技術(shù)和模擬仿真技術(shù)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，實(shí)現(xiàn)鑄件

7、的快捷生產(chǎn)。未來(lái)的發(fā)展方向必定是質(zhì)量好、復(fù)雜、精密、壽命長(zhǎng)的高檔模具，提高該技術(shù)的模具材料、成形工藝、涂料技術(shù)、工裝設(shè)備的技術(shù)水平，使EPS鑄件獲得更廣闊的發(fā)展前景。3、熔模精密鑄造成形工藝熔模精密鑄造工藝有水玻璃制殼工藝、復(fù)合制殼工藝、硅溶膠制殼工藝。汽車產(chǎn)品材料有碳素鋼、合金鋼、有色合金與球墨鑄鐵。國(guó)外有高合金鋼、超合金材料。熔煉設(shè)備國(guó)內(nèi)采用普通、快速中頻爐；國(guó)外采用真空爐、翻轉(zhuǎn)爐、高頻爐技術(shù)。采用硅溶膠制殼工藝的零件表面粗糙度可達(dá)Ra1.6m、尺寸精度可達(dá)CT4級(jí)，最小壁厚可達(dá)0.51.5mm。熔模精密鑄造成形工藝將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是鑄件產(chǎn)品越來(lái)越接近零部件產(chǎn)品，傳統(tǒng)的精鑄件只作為毛坯，已經(jīng)

8、不適應(yīng)市場(chǎng)的快速應(yīng)變。零部件產(chǎn)品的復(fù)雜程度和質(zhì)量檔次越來(lái)越高，研發(fā)手段越來(lái)越強(qiáng)，專業(yè)化協(xié)作開(kāi)始顯現(xiàn)，CAD、CAM、 CAE的應(yīng)用成為零部件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)。4、制芯技術(shù) 目前，國(guó)內(nèi)外鑄造制芯主要工藝有熱芯盒制芯、殼芯制芯、冷芯盒制芯等3種制芯工藝，傳統(tǒng)的合脂或油砂制芯已被淘汰。冷芯盒技術(shù)工藝有兩個(gè)特點(diǎn)：一是硬化速度快，初始強(qiáng)度高，生產(chǎn)率高；二是砂芯尺寸精度高，可滿足生產(chǎn)薄壁高強(qiáng)度鑄件的砂芯。因此，制芯工藝技術(shù)有以冷芯盒技術(shù)為主的發(fā)展趨勢(shì)。最先進(jìn)的制芯工藝是結(jié)合鎖芯（Key Core）和冷芯盒等技術(shù)的制芯中心，整個(gè)射芯、取芯、修整毛刺、多個(gè)芯子定位組合成一體、上涂料、烘干等工序，全部用一臺(tái)或

9、多臺(tái)制芯機(jī)與機(jī)械手自動(dòng)化完成。5、鑄鐵熔煉技術(shù)目前，國(guó)內(nèi)外鑄鐵熔煉技術(shù)有兩種主要方式：一是采用大型熱風(fēng)除塵沖天爐與工頻保溫爐雙聯(lián)熔煉工藝；二是采用中頻感應(yīng)電爐熔煉工藝技術(shù)。美國(guó)因達(dá)公司和彼樂(lè)公司生產(chǎn)的中頻爐技術(shù)開(kāi)始越來(lái)越受到重視，該技術(shù)日益成熟，其清潔、環(huán)保、節(jié)能、高效、安全的優(yōu)勢(shì)突出，是今后發(fā)展的方向。因此，鑄鐵則由過(guò)去用工頻爐熔煉逐步過(guò)渡到用高效省電的中頻電爐熔化。6、鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形技術(shù)鋁合金是汽車上應(yīng)用最快和最廣的輕金屬，因?yàn)殇X合金本身的性能已經(jīng)達(dá)到質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕的要求。最初，鋁合金僅用于一些不受沖擊的部件。后來(lái)，通過(guò)強(qiáng)化合金元素，鋁合金的強(qiáng)度大大提高，由于質(zhì)輕、散

10、熱性好等特性，可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、氣缸體、氣缸蓋在惡劣環(huán)境下工作的要求。鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形核心技術(shù)可以提高凈化、精煉、細(xì)化、變質(zhì)等材質(zhì)質(zhì)量控制，使得鋁鑄件質(zhì)量達(dá)到一致性和穩(wěn)定性。隨著我國(guó)汽車業(yè)的發(fā)展，特別是家用轎車的快速增加和汽車零部件出口量的增大，汽車鋁鑄件將有很大的增長(zhǎng)。鋁合金氣缸體、氣缸蓋等有色金屬則多采用壓鑄（包括真空壓鑄）、低壓壓鑄、高壓壓鑄、金屬型重力鑄造以及很有發(fā)展前途的半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)。7、鎂合金成形技術(shù)鎂合金的比強(qiáng)度和比剛度均優(yōu)于鋼和鋁合金，遠(yuǎn)大于工程塑料。鎂合金還具有耐高溫、抗腐蝕和抗蠕變性能。鎂是目前汽車工業(yè)中應(yīng)用的最輕的金屬，它比鋁輕1/3，比鋼鐵輕3/4，

11、比非金屬的塑料還輕1/5。因此，鎂合金是汽車減輕質(zhì)量的理想材料，鎂合金壓鑄件可以代替一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，生產(chǎn)成本大大降低。隨著、鎂合金新材料的不斷開(kāi)發(fā)和加工技術(shù)的完善，鎂合金在汽車市場(chǎng)中將不斷拓寬和持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。鎂合金生產(chǎn)以壓鑄為主的成形技術(shù)，一直是汽車工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，鎂合金壓鑄件需求量占到汽車工業(yè)對(duì)鎂合金需求量的80%，汽車用鎂合金壓鑄材料，除滿足耐高溫和抗蠕變性能外，還必須充分考慮設(shè)計(jì)、加工、表面處理及相關(guān)壓鑄成形工藝。由于壓鑄鎂合金有可鑄造性的突出優(yōu)勢(shì)，鑄造壁厚可以達(dá)到11.5 mm，拔模斜度1-2盡管鎂合金鑄造的重點(diǎn)仍放在壓力壓鑄方面，但仍面臨壓鑄鎂合金的性能與成本問(wèn)題。因此，一種新型工

12、藝鎂合金的半固態(tài)加工技術(shù)出現(xiàn)。該技術(shù)工藝已經(jīng)主要用于生產(chǎn)一體化的鎂、鋁合金鑄件。國(guó)外鎂合金在汽車上應(yīng)用前景廣闊，歐、美國(guó)家鎂合金壓鑄件產(chǎn)量以每年25%的速度增長(zhǎng)。8、半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)半固態(tài)技術(shù)發(fā)源于美國(guó)，在美國(guó)這一技術(shù)已經(jīng)基本成熟并處于全球領(lǐng)先地位。此技術(shù)被稱之為21世紀(jì)最有前途的材料成形技術(shù)。Alumax公司率先將該技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，生產(chǎn)的鋁合金汽車制動(dòng)總泵體毛坯尺寸接近零件尺寸，加工量占鑄件質(zhì)量的13%，同樣的金屬型鑄件的加工余量則占鑄件質(zhì)量的40%。20世紀(jì)80年代以來(lái)，歐洲等國(guó)在半固態(tài)應(yīng)用方面作了大量研究和應(yīng)用工作。意大利是半固態(tài)加工技術(shù)應(yīng)用最早的國(guó)家之一，Stampal-saa公司

13、用該技術(shù)為 Ford汽車公司生產(chǎn)齒輪箱蓋和搖臂零件。目前，日本的Speed Star Wheel公司已經(jīng)利用該技術(shù)生產(chǎn)重約5 kg的鋁合金輪轂鑄件。我國(guó)半固態(tài)金屬加工技術(shù)起步較晚，始于20世紀(jì)70年代后期。與國(guó)外相比，我國(guó)在半固態(tài)金屬成形技術(shù)領(lǐng)域的研究還很落后。就目前我國(guó)的研究現(xiàn)狀來(lái)看，該技術(shù)發(fā)展動(dòng)向是金屬觸變成形技術(shù)已經(jīng)基本成熟，而流變成形技術(shù)的發(fā)展緩慢。因此，今后將有更多的研究人員轉(zhuǎn)向流變成形理論和應(yīng)用方面的研究。目前，半固態(tài)金屬成形技術(shù)主要應(yīng)用于鋁、鎂、鉛等低熔點(diǎn)金屬的成形，對(duì)高熔點(diǎn)黑色金屬的應(yīng)用較少，這是今后研究的方向。9、薄壁高強(qiáng)度灰鑄鐵件技術(shù)灰鑄鐵件的大量應(yīng)用是由于該材料具有較低的

14、成本和良好的鑄造性能優(yōu)勢(shì)。隨著汽車技術(shù)輕量化要求，灰鑄鐵的增長(zhǎng)和發(fā)展將受到一定的影響，因此其發(fā)展趨勢(shì)是加強(qiáng)薄壁高強(qiáng)度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。薄壁高強(qiáng)度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術(shù)的難點(diǎn)是使最薄壁厚僅為35 mm的本體斷面硬度差40HBS，組織細(xì)密均勻。轎車氣缸體和大功率柴油機(jī)氣缸體、氣缸蓋鑄件的硬度、珠光體量、碳化物含量、石墨形態(tài)等金相組織的技術(shù)要求高。國(guó)內(nèi)汽車鑄造廠在材料工藝、熔煉工藝、造型工藝、制芯工藝、模具制造工藝、檢測(cè)技術(shù)等方面作了大量工作，并將這些技術(shù)應(yīng)用在轎車氣缸體和大功率柴油機(jī)氣缸體、氣缸蓋等鑄件上。10、蠕墨鑄鐵技術(shù)蠕墨鑄鐵具有球墨鑄鐵的強(qiáng)度，與灰鑄鐵相比又有類似的防振、

15、導(dǎo)熱能力及鑄造性能，有好的塑性和耐熱疲勞性能，可以解決大功率氣缸蓋的熱疲勞裂紋問(wèn)題。鐵素體機(jī)體蠕鐵的工作溫度可達(dá)到700；高硅鉬蠕鐵的工作溫度可達(dá)870。蠕墨鑄鐵廣泛應(yīng)用的巨大潛在市場(chǎng)是汽車業(yè)，其主要產(chǎn)品則是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體和大功率柴油機(jī)氣缸蓋。隨著汽車輕量化和比功率（功率/排量）的提高，氣缸體和氣缸蓋的工作溫度越來(lái)越高，許多部位的工作溫度超過(guò)200，在此溫度下，鋁合金的強(qiáng)度大幅度下降，而蠕鐵則具有很大的優(yōu)勢(shì)蠕墨鑄鐵的蠕化處理范圍很窄，核心技術(shù)是采用合適的生產(chǎn)技術(shù)與相應(yīng)的蠕化劑。11、球墨鑄鐵技術(shù)球墨鑄鐵由于具有高強(qiáng)度、高韌性和低價(jià)格，所以仍有很大發(fā)展。我國(guó)球鐵產(chǎn)量也在持續(xù)增長(zhǎng)，同時(shí)制定許多球鐵標(biāo)

16、準(zhǔn)，研究開(kāi)發(fā)了適應(yīng)球鐵在流水線上大量生產(chǎn)的先進(jìn)工藝，如搖包、氣動(dòng)脫硫，型內(nèi)、蓋包球化，多種瞬時(shí)孕育，音頻、超聲、熱分析檢測(cè)技術(shù)。當(dāng)前，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中，球墨鑄鐵件的產(chǎn)量在鑄件總產(chǎn)量中占25%以上。12、鑄造過(guò)程計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)隨著鑄造技術(shù)的快速發(fā)展，為縮短鑄件生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和降低新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，采用快速原型技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真模擬、三維建模、數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣?？焖僭图夹g(shù)在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用有了很大的發(fā)展。它除了應(yīng)用開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品試制用的模具及熔模鑄造的蠟?zāi)Ｍ猓€可以制做酚醛樹脂殼型、殼芯，可以直接用來(lái)裝配成砂型。模擬造型過(guò)程正在成為國(guó)際鑄造關(guān)注的前沿領(lǐng)域之一。13、鑄造檢測(cè)技術(shù)鑄造檢測(cè)技術(shù)是保證鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵手段。鑄件尺寸檢查，有常用的檢查卡具、卡板，有專用的檢測(cè)夾具。對(duì)于氣缸體、氣缸蓋等復(fù)雜件，采用三坐標(biāo)儀自動(dòng)測(cè)量鑄件尺寸和超聲波儀檢測(cè)鑄件的壁厚。無(wú)損檢