2011年6月底在德国举办的第12届“GIFA展”是世界颇具影响力的铸造展会。据主办方报道,此届参展商达1958家,有来自83个国家和地区的7.9万人参观了展会,其中海外观众(德国本土之外的国家)占54%。展商数量增幅大,尤其是中国上届仅25家,此届有301家参展,增加了10倍以上;印度也从15家增加到80家,增加了4倍。纵览此届展会,有关压铸方面的展商、展品及信息如下述。
1.压铸机方面
二个定型板的压铸机展出,由CARAT130Lean生产,此机的特点是高速高精度压射、飞边及毛刺少。此机系高真空规格(Vesu2)排气量约80%从压射室的上部,型腔上部也有辅助的排气方式。二个定型板可以节省空间节省能源,合型力更大。意大利也有两个公司展出了二个定型板的压铸机。德国也有一个工厂展出了锌合金用压铸机,其产品的浇口部位很平整,不需要打磨浇口飞边。斯洛伐克的Titus Grup工厂展出了可从四个方向装取多滑块的模具、合型力仅2 t的小型热室压铸机,其与一般压铸机设计不用,非常坚固,每次压射周期2s左右,该机型可生产小型复杂形状的产品,如螺栓等小件产品。
2.合金材料方面
由于压铸件的应用已扩大到汽车底盘部件等方面的重要安全部件,所以压铸用高性能合金倍受关注,所以德国的RHEINFERDEN ALLOYS GmbH﹠CoKG的展位受到人们的重视。该公司展出了著名的“Silafont—36”、“Magsimal—59”、“Castasil—37”等铝合金,其中Silafont—36铁含量在0.12%以下,由于加入0.5%~0.6%的锰而提高了耐粘模和模具的耐侵蚀性,同时此材质可以经T6、T7热处理调整其机械性能,而且该材质焊接性非常好。该公司展台上展出了奥廸、奔驰汽车公司将此材料用于发动机的托架等部件。Magsimal—59合金是含有5.5%的镁、2.2%的硅的合金,铸造后不用热处理即可达到高强度、高延伸率。Castasil—37是将镁含量减少到0.06%的合金,牺牲了强度但是不用热处理,同时延展性、铸造性能好,而且在高温使用时由于时效作用尺寸不发生变化是其优点。在日本铝合金95%是用ADC12,其他材质很少用。在欧州大多数使用相当于ADC10的铝合金,铸造难度大的 Magsimal—59铝镁合金也能很好应用于压铸。
3.模具方面
展会上展出不少的压铸模具,在日本因为技术保密从不展出模具。展出的模具有汽车部件的高真空压铸模,模具设有导向销,在母模的三个地方开有四角型柱状沟,由固定侧向这里揷入四角柱使模具合模的方式,使固定型和可动型成凹窝状。欧洲的模具温度调节多用油循环装置,在日本多己舍弃模具的预热,在欧洲用温度调节机对模具预热,这样从铸造开始时就确保产品的质量。调温用的油路配置在嵌入件、母模上,稳定的型温以防止嵌入件的变形、毛刺飞边的产生并减少产品的变形。由于欧洲的水多是硬水,故冷却也用油,展会上展示了调温的代替油的专用媒介,展出了0.6 MPa的高压水以及1,500 ℃加热的热媒介循环系统。由于欧洲很早就采用高真空压铸系统,因而展会上也有真空阀、真空装置等有关装备产品的展出。
4.压铸制品
本世纪以来高真空压铸件己进入实用化阶段,欧洲的高质量压铸件在大型化与薄壁化方面比日本的技术水平更高。在参展的展品中,如BMW汽车公司的塔式撑架(约16kg)是采用4,000t压铸机一型二件成形。另外还有长1,230 mm宽1250mm高300mm重约11.6kg的框架压铸件展示。瑞士的公司也有展出,例如汽车门框架的下部(长1110mm宽852mm高261mm)是用Magsimal59合金生产,它与车门上部的镁合金框架之间用螺栓固定。 此外还展出了汽车底盘类压铸件。虽然使用铝材使汽车的侧抗冲击强度差,已经有些厂家在考虑用高强度材料替换铝材,因为高强度材料抗拉强度可达1,000 MPa、而铝压铸件只有300 MPa,但汽车轻量化使用铝压铸件及其他轻量化材质铸件已是趋势。
5.产学研结合
在德国,大学与企业结合非常紧密。此次GIFA展的七号馆有21个大学有展台,其中有几项是与压铸有关的。如Hochschule Aalen的展位,展示了向型腔浇注熔液后,在制品凝固前向未凝固的中央部位压入高压气体以形成中空部位的GIT法。这个方法虽还在继续开发中,但作为气体助动法己在批量生产中使用。另外在使排气沟的间隙可调上,在冷却排气孔和浇口设置移动活塞,使浇口的厚度在吸引真空、熔液压射、增压、开模各阶段可变,研发了相适应的厚度可变浇口系统。这些成果都是大学都是与企业共同研发的。Gieβcrel-Institut der RWTH Aaehen展出了冲压铁板与铝的压铸件复合材科,铁板的穴部与周边凹槽充填铝合金与之接合,就是所谓“插入件”技术,以形成薄壁的有棱构造的部件。这种技术正在VarioStruct研发中,这是复合材料中的一种形式。
6.压铸相关工厂方面
GIFA展是在德国召开的展览会,德国的展台虽不到半数,但德国铸造业在世界上颇有名气的,压铸方面同样具有强大的实力。现介绍三个与压铸有关工厂;
(1)Buhler AG。这个工厂总部在瑞士的Uzwill,职工有8,000人、年产值19亿瑞士法郎。这个公司生产的压铸机以强度高、质量好而闻名于世,SSM压铸机也是领先的、技术水平高的。这个公司主要是制造面粉、巧克力、通心粉等食品机械的,在世界上占60%的份额,而压铸机占20%份额。压铸机生产有六个工厂:公司本部、澳大利亚、美国、日本、中国有2个,生产的压铸机合模力100~4400 t。在公司本部只能组装到1400 t,再大的到用户现场去组装调试。该工厂年产150台,最近在生产二个定型板压铸机上下功夫。
(2)Handtmann公司。是一家在德国南部的压铸工厂,创建于1880年,职工2,000人,有六个工厂,年产值5亿欧元。有250~4000t的压铸机65台,可年产压铸件38,000 t,主要供应给BMW、 Audi、Benz、OPEL等汽车公司,产品为缸体、油底壳等汽车用部件。该工厂除生产汽车部件外,还大量生产太阳能发电的转换器壳(约16 kg)。在工厂附件沿途可见到许多民宅都装有太阳能发电设置。这个工厂压铸、切削加工、装备工艺的装备都很齐备,有很强的适应用户需求的实力,并有铸造模拟、FEM解析、喷雾试验等软硬件配套以保证质量。这个公司除压铸以外,还有重力铸造(1500t/年)、砂型铸造(500 t/年)及二条铝合金废弃物处理线(年处理1600t)。
(3)Georg Fisher Automotive AG。该工厂本部在瑞士Gear Fisher集团,集团业务涉及配管、精密加工机、铸造等。铸造工厂有5,500人,年产值11.2亿欧元。该工厂不仅有铝、镁合金的压铸,还有铝合金的重力铸造、低压铸造、砂型铸造,还生产铸铁件。集团在德国、澳大利亚、中国有12个生产据点,有3个研究所,是世界性高级综合性铸造企业。该工厂生产的压铸件多数是汽车部件,主要供应著名的汽车公司,如;Volkswagen、BMW、VOLVO、Ford、PEUGEOT、MAZDA、PORSCHE等。 在德国Werdorl的工厂有职工381人、压铸机21台、加工中心19台、生产发动机缸体、齿轮箱、变速器壳体,使用的压铸机是Buhler AG公司的2,800t两个定型板的,年产22,000 t;该公司的压铸件的生产线,从铸造到清理工序全部是自动化的,使用机械人皮带运输机而无人力运搬;缸体的粗加工、耐压检查也都是无人的;铸造等15个项目经常是联动管理的,跟踪能力也很强;在压铸机旁边配置有4~5台油循环式模具温度调节机,对模具的温度控制在90~220 ℃。模具的寿命生产缸体时在15万次、变速器壳体在10~11万次。压铸件的废品率以缸体为例,厂内为5~6%,在用户处由于气密差外废在1%以内。压铸生产时高速压射速度为4~5 m/s非常快,浇注时间短,这些都是也是废品率低的原因。这个工厂拥有材料的研发、设计开发、工艺方法的开发能力,可向汽车工厂提出技术方案。在欧州各类零部件生产厂家都是按照汽车公司的要求,部件成品工厂、压铸件厂都掌握产品的设计及装配要求,便于更好地掌控压铸件的质量。
(鼎文 摘译自《素形材》2011年9月刊载的“日本压铸协会的考察扳告”)