《鑄造行業(yè)“十三五”技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》——壓鑄篇
發(fā)布日期：2023/5/15 點(diǎn)擊次數(shù)：6877 文章作者：
“十二五”期間，我國(guó)在鑄造技術(shù)創(chuàng)新、行業(yè)進(jìn)步等方面取得了顯著成果。2014年我國(guó)鑄件總產(chǎn)量達(dá)到4620萬(wàn)噸，較2013年的4450萬(wàn)噸增長(zhǎng)了3.8%，連續(xù)15年位居世界鑄件產(chǎn)量第一大國(guó)。但是仍未解決我國(guó)鑄造行業(yè)“大而不強(qiáng)”的問(wèn)題，一方面在大量出口低端鑄件的同時(shí)，仍需要進(jìn)口大量高端鑄件產(chǎn)品；另一方面在國(guó)防和國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)急需的重大技術(shù)裝備的研發(fā)過(guò)程中，由于國(guó)外技術(shù)封鎖，關(guān)鍵鑄件常常成為制約相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸。
“十三五”時(shí)期是深入實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的關(guān)鍵時(shí)期。對(duì)于在裝備制造業(yè)中發(fā)揮重要作用的鑄造業(yè)，是科技提升、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要機(jī)遇期。為了清晰認(rèn)識(shí)國(guó)際鑄造科技發(fā)展大勢(shì)，規(guī)劃鑄造技術(shù)發(fā)展方向，根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》、《國(guó)家“十三五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》和《中國(guó)制造2025》提出的目標(biāo)和任務(wù)，結(jié)合我國(guó)鑄造行業(yè)科技發(fā)展實(shí)際，編制了《鑄造行業(yè)“十三五”技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《綱要》）。
《綱要》由18個(gè)部分組成：鑄鋼、鑄鐵、鑄造有色合金、鑄造金屬基復(fù)合材料、鑄造耐磨材料、快速鑄造、熔模鑄造、壓鑄、反重力鑄造、擠壓鑄造、消失模鑄造、數(shù)值模擬、網(wǎng)絡(luò)制造、造型材料、鑄造裝備與檢測(cè)技術(shù)、環(huán)保與安全、汽車(chē)鑄件、鑄造標(biāo)準(zhǔn)。其中《綱要》中的13個(gè)領(lǐng)域的規(guī)劃內(nèi)容涉及到《中國(guó)制造2025》全部五個(gè)重大工程，覆蓋了高端裝備創(chuàng)新工程10大領(lǐng)域中的8個(gè)領(lǐng)域。
《綱要》結(jié)合國(guó)內(nèi)外鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合發(fā)展熱點(diǎn)問(wèn)題和中國(guó)鑄造技術(shù)發(fā)展需求，指出了發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展重點(diǎn)，提出了重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目及關(guān)鍵技術(shù)?！毒V要》突出了戰(zhàn)略性和宏觀性，具有針對(duì)性和可操作性，可作為中國(guó)鑄造行業(yè)2016—2020年鑄造技術(shù)發(fā)展的指南。
第八章著重介紹了壓鑄的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，特此摘錄，供讀者閱讀。
1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
壓鑄是鑄造工藝中應(yīng)用最廣、發(fā)展速度最快的金屬熱加工成形工藝方法之一。壓鑄作為一種先進(jìn)的有色合金精密零部件成形技術(shù)，適應(yīng)了現(xiàn)代制造業(yè)中產(chǎn)品復(fù)雜化、精密化、輕量化、節(jié)能化、綠色化的要求，其產(chǎn)品已遍及汽車(chē)、機(jī)械、家電、通訊、五金等許多領(lǐng)域。
國(guó)內(nèi)壓鑄從20世紀(jì)50年代開(kāi)始起步，前30年內(nèi)年增長(zhǎng)率超過(guò)10%。1990年至今，年均增長(zhǎng)15%以上，2012年產(chǎn)量達(dá)318萬(wàn)噸。經(jīng)過(guò)多年的努力，我國(guó)已構(gòu)建起一個(gè)完整的壓鑄產(chǎn)業(yè)及其配套產(chǎn)業(yè)鏈和若干較為發(fā)達(dá)的壓鑄工業(yè)基地，產(chǎn)量世界最大，成為世界壓鑄大國(guó)。
1.1.1 壓鑄件合金材料
壓鑄件合金材料主要以有色金屬及其合金為主，壓鑄鋁合金用量最為突出。我國(guó)除傳統(tǒng)壓鑄鋁合金范圍擴(kuò)大外，還有試驗(yàn)采用壓鑄新技術(shù)以某種變形鋁合金來(lái)生產(chǎn)較高力學(xué)性能的受力件，以及汽車(chē)結(jié)構(gòu)件所需的特殊鋁合金也在國(guó)內(nèi)壓鑄生產(chǎn)中開(kāi)始采用。壓鑄鎂合金材質(zhì)和性能的研究進(jìn)一步深入，對(duì)汽車(chē)鎂合金壓鑄件的應(yīng)用開(kāi)發(fā)進(jìn)一步加大。國(guó)際上先進(jìn)國(guó)家對(duì)高硅、特種鋁合金、結(jié)構(gòu)件用鋁合金的應(yīng)用和研究比國(guó)內(nèi)領(lǐng)先較多，鎂合金研究與國(guó)內(nèi)相當(dāng)。此外，國(guó)際上對(duì)材料基礎(chǔ)性的研究要較國(guó)內(nèi)更廣泛和深入，成果顯著，國(guó)內(nèi)對(duì)此方面投入較小。鋅合金壓鑄件的產(chǎn)量逐漸減少，多屬中小零件。銅合金壓鑄件的產(chǎn)量很少，中小零件較多。黑色金屬及其合金壓鑄件在我國(guó)的起步與國(guó)外相近，但國(guó)內(nèi)外的發(fā)展已較長(zhǎng)時(shí)期都處于幾近停頓狀態(tài)。
1.1.2 壓鑄設(shè)備
汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展，大型和高端壓鑄件需求增加，推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)壓鑄機(jī)技術(shù)的提高，高壓射速度、較短的建壓時(shí)間、實(shí)時(shí)控制壓射系統(tǒng)、4000 t大型壓鑄機(jī)、自動(dòng)化周邊配套設(shè)備和壓鑄單元等陸續(xù)推出市場(chǎng)，拉近了與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的差距。但國(guó)產(chǎn)設(shè)備在穩(wěn)定性、密封元件耐用性、精度重復(fù)性等方面與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備還有較大的差距。大型兩板機(jī)占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，給傳統(tǒng)壓鑄機(jī)市場(chǎng)帶來(lái)極大沖擊，國(guó)內(nèi)有些廠家已開(kāi)始兩板機(jī)的研制。鎂合金熱室壓鑄機(jī)與國(guó)外差距較大，目前大多依賴(lài)進(jìn)口。在壓鑄機(jī)自動(dòng)化集成方面國(guó)內(nèi)廠家開(kāi)始涉足，但配套資源和處理方式上與先進(jìn)廠家還有不小差距。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)了壓鑄與擠鑄兩用的設(shè)備，成為國(guó)際上創(chuàng)新的新機(jī)種。
1.1.3 壓鑄模具
國(guó)內(nèi)壓鑄模具方面隨著壓鑄專(zhuān)業(yè)的突飛猛進(jìn)，也取得了很大的進(jìn)步。以發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱殼體為代表的精密復(fù)雜模具的開(kāi)發(fā)和制造及市場(chǎng)使用，奠定了國(guó)內(nèi)廠家的地位。在模具設(shè)計(jì)上，模擬分析軟件應(yīng)用普遍，但缺少的是具有豐富工藝技能和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀設(shè)計(jì)師，模具出口優(yōu)勢(shì)不強(qiáng)。模具加工方法（設(shè)備）和手段已逐漸與國(guó)際靠攏，差距在縮小，但高精尖加工設(shè)備大多依賴(lài)進(jìn)口。模具鋼材料方面還需加緊確立國(guó)產(chǎn)材料在行業(yè)中的地位。此外，在模具材料熱處理技術(shù)、提高模具壽命手段、模具冷卻技術(shù)、模具表面處理技術(shù)、模具適應(yīng)自動(dòng)化和提高生產(chǎn)效率降低故障等問(wèn)題上，還需加大研發(fā)的力度和投入。
1.1.4 壓鑄工藝
對(duì)各種壓鑄合金材料的鑄造性能、物理性能、使用條件等試驗(yàn)研究比過(guò)去有了較大進(jìn)展，尤其鎂合金的研究更為深入，對(duì)受力結(jié)構(gòu)件合金材料的試驗(yàn)研究加大了投入。壓鑄機(jī)控制系統(tǒng)更加完善與易于使用，速度、壓力、時(shí)間、位移、溫度、脫模劑、冷卻等參數(shù)設(shè)置和調(diào)整方便和快捷。但與國(guó)外相比，設(shè)置點(diǎn)（段）位還有差距，澆注、排溢、填充、真空系統(tǒng)的試驗(yàn)研究不夠。國(guó)際上，在壓鑄工藝技術(shù)出現(xiàn)了較多新的變化，如局部擠壓工藝技術(shù)、點(diǎn)冷和局部超強(qiáng)冷卻、超低速壓鑄、半固態(tài)壓鑄、模具表面激光焊接技術(shù)等，對(duì)行業(yè)有較大促進(jìn)作用。合金材料和壓鑄工藝國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已完成編制，但標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)試驗(yàn)研究還不夠充分和詳實(shí)。
1.1.5 壓鑄件質(zhì)量控制和檢測(cè)技術(shù)
壓鑄質(zhì)量控制和檢測(cè)技術(shù)在越來(lái)越多生產(chǎn)企業(yè)得到重視，許多企業(yè)配備了從材料檢測(cè)的光譜分析、密度和密度指數(shù)、金相檢驗(yàn)、力學(xué)性能，到產(chǎn)品檢測(cè)的X光檢驗(yàn)、工業(yè)CT檢驗(yàn)、尺寸和光潔度檢測(cè)、清潔度檢測(cè)、密封檢測(cè)、孔隙率檢測(cè)的國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口儀器和設(shè)備，提高了壓鑄專(zhuān)業(yè)整體的檢測(cè)水平和能力。在壓鑄專(zhuān)業(yè)為之服務(wù)的配套下游工序如熱處理、拋丸、表面處理和涂覆、浸滲、輔助材料都有了較大的發(fā)展和提高。
1.1.6 壓鑄作業(yè)的節(jié)能與環(huán)保
壓鑄生產(chǎn)過(guò)程的能源消耗較大。合金熔化除了用電以外，還有用油、氣或燃料的。目前，國(guó)產(chǎn)壓鑄機(jī)和熔化爐均有節(jié)能效果較好的面市供應(yīng)。壓鑄生產(chǎn)屬于熱加工作業(yè)，防暑降溫很重要。在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生工業(yè)污染物，需要加以綜合治理。國(guó)內(nèi)有的壓鑄企業(yè)已經(jīng)采取措施，主要是先從廢氣與煙霧、廢油與廢水的治理做起。
1.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)外重點(diǎn)針對(duì)汽車(chē)輕量化要求，開(kāi)發(fā)新技術(shù)生產(chǎn)高品質(zhì)汽車(chē)鋁合金壓鑄件替代鋼鐵材料的零部件。這類(lèi)壓鑄件突破傳統(tǒng)壓鑄工藝限制，可以進(jìn)行熱處理和焊接，達(dá)到很高延伸率和足夠的強(qiáng)度。典型零件包括減震塔，底盤(pán)件，車(chē)門(mén)框板，副車(chē)架，空間支架以及自動(dòng)變速箱等。對(duì)鋁合金壓鑄的材料和工藝研究一直處于較重要的位置，發(fā)展較快，市場(chǎng)應(yīng)用廣泛。國(guó)外鋁合金壓鑄件消除內(nèi)部氣孔，能夠進(jìn)行T6熱處理和焊接，伸長(zhǎng)率可以達(dá)到10%以上，拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到210 MPa以上。國(guó)外壓鑄生產(chǎn)效率較高，如汽車(chē)四缸缸體壓鑄可達(dá)到15萬(wàn)件/年。高性能壓射系統(tǒng)，實(shí)時(shí)控制技術(shù)以及兩模板合模系統(tǒng)是當(dāng)前壓鑄設(shè)備先進(jìn)性重要體現(xiàn)。大型壓鑄設(shè)備性能穩(wěn)定，技術(shù)成熟。
1.3 國(guó)內(nèi)外的差距
當(dāng)前，我國(guó)壓鑄業(yè)在高端壓鑄裝備、材料性能、鑄件質(zhì)量、模具開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)、智能化程度、生產(chǎn)效率等方面均與國(guó)外有較大差距。
?。?）企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，技術(shù)實(shí)力欠缺；
?。?）科研項(xiàng)目的投入不夠，課題的設(shè)立與當(dāng)前實(shí)際需要不緊密；
（3）先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用不夠普及；
（4）國(guó)產(chǎn)壓鑄設(shè)備的參數(shù)范圍與精度還有差距。在大型壓鑄機(jī)（2000噸以上）的設(shè)計(jì)制造與國(guó)外差距較大，主要體現(xiàn)在設(shè)備穩(wěn)定性和壓射性能等方面。
1.4 問(wèn)題分析與解決思路
從上述的差距來(lái)看，主要問(wèn)題大致為：專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和生產(chǎn)操作人員嚴(yán)重缺乏；有關(guān)鑄造方面的相關(guān)產(chǎn)業(yè)沒(méi)有組成互相關(guān)聯(lián)的整體，產(chǎn)業(yè)鏈不夠緊密；對(duì)于國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，國(guó)內(nèi)有能力接受的企業(yè)不多。因此，需要大力推行壓鑄生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境。吸引有更多的從業(yè)人員，加緊培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才；根據(jù)我國(guó)的條件與能力，選擇適合的研發(fā)項(xiàng)目。
2 發(fā)展目標(biāo)
總的發(fā)展目標(biāo)——配合《中國(guó)制造–2025》，建設(shè)壓鑄強(qiáng)國(guó)，壓鑄企業(yè)要向“高端型、智能型、外向型、服務(wù)型”進(jìn)軍，并涌現(xiàn)一批高端壓鑄設(shè)備和壓鑄生產(chǎn)企業(yè)。
（1）開(kāi)展先進(jìn)壓鑄工藝技術(shù)的試驗(yàn)；
（2）向更高熔點(diǎn)金屬壓鑄邁進(jìn)；
?。?）推進(jìn)半固態(tài)加工技術(shù)發(fā)展，擴(kuò)展復(fù)合材料的加工；
?。?）設(shè)立壓鑄操作站。
3 發(fā)展重點(diǎn)
3.1 技術(shù)路線(xiàn)
?。?）通過(guò)實(shí)現(xiàn)大項(xiàng)目的成果，作為示范性的可復(fù)制的標(biāo)桿，建立孵化基地；
?。?）建立產(chǎn)學(xué)設(shè)計(jì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，參與上游客戶(hù)產(chǎn)品聯(lián)合設(shè)計(jì)，使之盡可能適應(yīng)壓鑄工藝性，產(chǎn)品快速成型技術(shù)和3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，薄壁和厚大壁壓鑄件的設(shè)計(jì)與壓鑄工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)；
?。?）開(kāi)發(fā)鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)件的壓鑄成套技術(shù)裝備，與汽車(chē)工業(yè)聯(lián)手，由國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)，其后各個(gè)環(huán)節(jié)，先立足國(guó)內(nèi)，必要時(shí)由國(guó)外進(jìn)行配套。
3.2 技術(shù)研究
3.2.1 共性技術(shù)研究
?。?）薄壁結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)與壓鑄工藝技術(shù)；
?。?）與高效率相適應(yīng)的精密復(fù)雜模具制造技術(shù)、模具溫度自動(dòng)控制技術(shù)、延長(zhǎng)模具壽命等的試驗(yàn)研究和開(kāi)發(fā)；
（3）填充模擬技術(shù)的研究推廣，壓鑄澆口技術(shù)、壓鑄參數(shù)的優(yōu)化及選用、缺陷、模具熱狀態(tài)分析；
（4）高性能、高可靠和高精度的自動(dòng)化壓鑄機(jī)單元及附屬設(shè)備研究和開(kāi)發(fā)，結(jié)合多項(xiàng)高端壓鑄技術(shù)。
3.2.2 關(guān)鍵技術(shù)研究
（1）壓鑄工藝基礎(chǔ)技術(shù)及特殊壓鑄工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用。如真空壓鑄、半固態(tài)壓鑄、慢壓射技術(shù)、預(yù)填充技術(shù)、鹽芯技術(shù)、結(jié)構(gòu)件壓鑄技術(shù)（雙真空）、擠壓鑄造、局部增壓技術(shù)等；
（2）壓鑄合金材料和熔煉技術(shù)研發(fā)。進(jìn)一步提升有色合金材料的壓鑄性能和使用性能試驗(yàn)研究，開(kāi)發(fā)新的合金品種，如復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)件合金材料、高延展性能材料等，提高熔煉設(shè)備熱效率的研發(fā)及產(chǎn)品應(yīng)用；
?。?）高性能和可靠性自動(dòng)化壓鑄機(jī)及附屬設(shè)備研發(fā)。高可靠性實(shí)時(shí)控制壓射系統(tǒng)和參數(shù)自動(dòng)控制調(diào)整系統(tǒng)的研發(fā)應(yīng)用，所有附屬配套設(shè)備的自動(dòng)化集成技術(shù)應(yīng)用，適應(yīng)多種先進(jìn)工藝技術(shù)推廣的壓鑄設(shè)備開(kāi)發(fā)；
（4）精密復(fù)雜模具制造技術(shù)開(kāi)發(fā)。高效冷卻技術(shù)，模具材料的改進(jìn)及開(kāi)發(fā)新的鋼材，模具溫度自動(dòng)控制技術(shù)與裝備，延長(zhǎng)模具壽命方法的試驗(yàn)研究及推廣，模具表面處理技術(shù)的研究；
?。?）壓鑄模擬技術(shù)的研究推廣。如金屬填充、速度、壓力、溫度、凝固、缺陷（氣孔、縮松）、熱狀態(tài)分析（模具表面溫度場(chǎng)、溫度梯度）；壓鑄參數(shù)的優(yōu)化及選用。
4 重點(diǎn)項(xiàng)目
為達(dá)到“十三五”的發(fā)展目標(biāo)，建議創(chuàng)建的重點(diǎn)項(xiàng)目有：
?。?）高檔壓鑄設(shè)備——壓鑄機(jī)實(shí)時(shí)控制（數(shù)控）壓射系統(tǒng)及全自動(dòng)化機(jī)器人的壓鑄單元；
?。?）開(kāi)發(fā)鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)件的壓鑄成套技術(shù)裝備——與汽車(chē)工業(yè)聯(lián)手實(shí)施產(chǎn)、學(xué)、研、用相結(jié)合；
?。?）綠色壓鑄——?jiǎng)?chuàng)建可復(fù)制的示范性企業(yè)。
5 政策建議
（1）在環(huán)保治理方面，給予適當(dāng)?shù)姆龀终撸?br />
?。?）有條件的，可采用合金材料集中熔煉，降低能源消耗及污染物排放，國(guó)家應(yīng)在稅收上適當(dāng)減免或補(bǔ)貼；
?。?）加強(qiáng)對(duì)投資大、見(jiàn)效慢的壓鑄專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)性技術(shù)研究的扶持，可建立產(chǎn)學(xué)研機(jī)構(gòu)重點(diǎn)攻關(guān)及推廣；
（4）規(guī)范行業(yè)的統(tǒng)計(jì)工作，制止盲目的、無(wú)序的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)布。
