在世界实型铸造史上,中国是继美国、德国、英国和日本之后较早研究和应用实型铸造技术的国家。回顾中国实型铸造近40年历史,由于我国早些年特定的历史原因,长期以来发展十分缓慢;真正得到我国铸造界认可和关注,是在我国改革开放和的20余年,尤其是近几年在扩大生产应用的同时,在技术和其他各方面都取得了明显的进步和发展。
1.FM法
早在1965年,一机部机械科学研究院和上海市机械制造工艺研究所几乎同时着手对FM法(采用泡塑模结合有粘结剂自硬砂铸造的方法,称之为实型铸造法,也叫FM法)的研究,并于1967年和1971年,上海市先后在上海重型机器厂、上海造纸机械厂投入铸钢和铸铁件的生产;自1972年后已发展到有5家工厂应用此法生产。而且产量逐年增加,至1978年累计生产FM铸件约2万t。那时上海的实型铸造技术已达到较高水平,主要表现在以下方面。
(1)铸件废品率一般在1%以下。
(2)10t以上大型铸件已生产近百件之多,在1970年和1974年分别生产成功迄今仍是中国最大的52t铸钢件和32.5t铸铁件。
(3)形成一套具有中国特色的泡沫塑料模的加工方法和技术,能采用车、铣、刨、磨、锯和电切割6种机械加工及手工方法,可以制造出任何复杂的泡沫塑料模(例如:各种机床床身、水轮机转轮体、空气压缩机缸体等)。
自1972年以后,柳州微型汽车厂、广州重型机器厂、二汽通用铸锻厂、苏州钢铁厂、无锡钢铁厂、一汽专用机床厂、大连机床厂等几十家工厂也纷纷应用FM法生产铸件。那时的生产规模较小,大多只是年产几百t,年产达1000t左右的工厂只有几家。近10年来,在我国采用FM法生产的厂点一直保持在10~15家。据不完全统计,1995年、1998年、1999年和2001年中国FM法铸件产量分别是0.6万t,0.88万t,1.1万t和1.75万t。
2.EPC法
20世纪70年代中后期,锦西化工机械厂、一机部第一设计院和中科院长春光机所先后对EPC法(泡沫塑料模采用无粘结剂干砂结合抽真空的铸造法,称为消失模铸造法,也叫EPC法)进行研究和应用。前者曾在1979年浇注成功若干不锈钢铸件,长春光机所在大量试验研究基础上于1981年建造了一条消失模铸造中试生产线。但在我国应用EPC法工业化生产铸件则是在20世纪90年代初的事。那时用于生产的厂点只有2~3家,而且规模也小,仅百余t至几百t。
随着我国铸造界对实型(消失模)铸造认识的不断加深,以及在应用过程中EPC技术、设备和原辅材料的不断完善与提高,使之发展愈来愈快,尤其是近几年。主要表现在以下2方面:
(1)在不到10年的时间内就使应用EPC法生产的厂点增达近百家;
(2)产量逐年大幅度地增长,据不完全统计,1995年、1998年、1999年和2001年EPC铸件的产量分别为0.72万t,2.8万t,4万t和6.8万t,每年增涨的幅度很大。
按我国消失模铸造厂点的生产条件,可将其划分为以下4类。
2.1 国产EPC生产线我国这类生产线一般是采用机械、液压、气动和电控方式,至多是半自动,尚未达到全自动生产线的水平;其砂箱数在20~100箱不等;均设有砂冷却系统设备;生产规模为0.2~1万t;投资依生产规模而异,一般在60万元到几百万元。按其模式又可分为两种(1)闭环型生产线,其代表性厂家有:山西华恩集团公司、温州瓯海实型铸造有限公司、山西左权龙泉冶金铸造公司和北京密云建华铸钢厂等,约20条。(2)开放型生产线,其代表性厂家有:青州铸威新材料科技有限公司、山东荣成柱塞泵厂和四川省川建管道有限公司等,约10余条。
2.2 单机或简易型生产线通常在铸造工部设有1~2台(造型用)振动台,砂箱数为几个至100个不等,设有辊(轨)道的砂箱简易输送线,干砂一般是自然冷却或设有砂冷却装置及系统;投资灵活,少则十余万元,多则几十万元到百余万元;生产规模一般在500~3000t/a。这种生产模式比较符合我国国情,花钱少、上马和见效快,深受我国广大中小企业欢迎,发展十分迅速。这类厂点约占我国EPC厂点数的70%以上;其代表性厂家有:长春九龙铸造有限公司、无锡永鑫实型铸造厂、四川省屏山县兴马精铸有限公司、云南宜良南羊铸造厂、西安通汇合金钢件有限公司和广东紫金县联发合金钢制品有限公司等70余家
2.3 国外引进消失模铸造设备我国现有一汽有色铸造厂、赤峰富龙集团铸业有限公司、山西华恩集团公司、合肥铸锻厂、北京首钢顺利德金属铸造有限公司、安徽全椒柴油机厂和长沙发动机总厂等7家工厂从国外引进单机、主要设备和铸造生产线,其中有3家(赤峰富龙铸业公司、安徽全椒柴油机厂、长沙发动机总厂)还整套引进了EPC生产线。这7家工厂中,投资少则约1000万元,多则为(累计)约8000万元,一般为4000~5000万元。国外设备的先进性无疑对提高我国消失模铸造的技术和铸件质量起到积极推动作用,但令人遗憾的是,尽管投资如此之大,而所收到的成效(经济效益),除个别工厂之外均不尽如人意。
2.4 大件的消失模铸造在实型铸造行业中,通常FM法用于生产单个大件,EPC法用于生产大批量的中小件。然而,近几年我国在生产应用中有了新的突破和发展,采用EPC法生产大型汽车覆盖模具等铸件取得了较好的业绩;显示了这种方法在提高铸件质量、生产效率及降低制造成本等方面的优点。这种生产方式在以下两类工厂中采纳:①原采用FM法生产的工厂如白城通业集团实型铸造厂,在原FM法车间仍采用树脂砂生产5t以上大型铸件;在新建的EPC车间生产5t以下的汽车覆盖模具等。②新建的EPC工厂如:烟台牟平新建铸造厂和抚顺市铸造中心等3家工厂采用EPC法生产单个大件。综上所述,我国消失模铸造生产发展较好、效益较显著的,大多是那些投资少的单机简易型模式和国产开放式EPC生产线;实践证明,这是符合我国国情的生产模式。
3.EPC铸件及其质量
近几年,在我国消失模铸造应用中发展和进步较为明显,EPC铸件的复杂程度和品质有了很大的提高。20世纪90年代初,我国EPC的主要产品是磨球,衬板和斗齿类形状较简单及不需加工的耐磨铸件;20世纪90年代中期以后,生产较复杂的铝合金进气歧管、机箱体、球墨铸铁排气管和各种规格的球铁管道铸件;20世纪90年代后期发展到生产飞轮铸件、各种汽车配件(如差速器壳体和4缸柴油机缸体)、形状较特殊的合金钢螺旋体铸件、大型叉车箱壳体类铸件和难度较大的消防栓铸件等。
总之,当今中国的EPC铸件已形成以耐磨铸件、汽车配件和管道铸件3大类产品为主体的格局。另外,在中国铸协等最近三届主办的“铸造、锻压及工业炉国际展览会”上有四川屏山兴马精铸厂、无锡永鑫实型铸造厂、山西华恩集团公司和合肥铸锻厂等4家工厂曾分别获得由中国铸造协会颁发的优秀铸件奖。不仅如此,我国已有部分产品如机箱体、飞轮、螺旋体、刹车盘、消防栓和各种管道等铸件出口国外市场。总而言之,中国的EPC技术已逐渐引起国内外铸造界的关注,中国的EPC铸件也正逐步走出国门、走向世界。
4.小结
经历了38年漫长历程的中国实型(消失模)铸造,长期以来进展缓慢,只有近几年才获得较大的进步和较快的发展。据不完全统计,2001年我国实型(消失模)铸件产量约为8.55万t(其中:FM铸件为1.75万t,EPC铸件为6.8万t)几乎是1995年产量的6.5倍,可见我国已具备相当生产规模。诚然,走中国式的道路和逐步实现国产化是要提倡的;但我们不得不承认与国外的差距,学习国外先进技术逐步缩短差距,全面提高中国实型(消失模)铸造的水平和为中国的FM和EPC铸件打入国际市场才是最为重要的。综上所述,尽管今日的中国实型(消失模)铸造的产量和规模与当前中国的铸造大国的(年产1200万t)产量相比,显然是十分“微不足道”的;但这种“21世纪的铸造方法”,必将在不久的将来在我国的铸造业中占有“举足轻重”的地位,为早日实现中国成为铸造强国的目标作出应有的贡献。