La situación actual de la industria de la fundición mecánica
Con el rápido desarrollo actual de la ciencia y la tecnología, debido a las ventajas especiales del proceso de fundición, actualmente no existe ningún otro proceso de fabricación que pueda reemplazar algunas piezas estructurales complejas. El proceso de fundición sigue siendo el proceso de conformado de metales más económico y conveniente. Con la globalización de la economía global, la cooperación internacional se está acercando y la competencia se está volviendo cada vez más feroz. La industria de fundición de automóviles de China debería aprovechar al máximo sus ventajas de recursos de fundición y desarrollar su propia industria de fundición.
1. Situación actual de la industria de fundición de China
China es el mayor productor de fundición del mundo en la actualidad. Según los datos, el valor de producción de los productos de fundición de mi país representa aproximadamente el 1% de la economía nacional. En los últimos años, el comercio de importación y exportación de piezas fundidas ha crecido rápidamente, alcanzando la producción de piezas fundidas alrededor del 9%. China tiene más de 20.000 plantas de fundición y 12.000 empleados en la industria de la fundición. La producción de fundición en la región del "delta del río Yangtze" representa 1/3 del total del país, y las empresas privadas son las principales empresas en esta región. El desarrollo de la industria del automóvil y de sus autopartes ha impulsado fuertemente el desarrollo de la industria de la fundición. Toyomaru Automobile es la empresa de llantas de aleación de aluminio más grande de Asia, con un valor de producción anual de más de 654,38 mil millones de yuanes y un volumen de exportación de 6.000 dólares estadounidenses. Kunshan Fujihe Machinery Co., Ltd. produce piezas fundidas para sistemas de frenos y motores de automóviles, con una producción anual de 40.000 toneladas y unos ingresos por ventas de 550 millones de yuanes. East China Texaco es una empresa de fundición de cilindros moderna y avanzada con una producción anual de 10.000 piezas.
Capacidad de fundición de bloques de cilindros de automóviles. Shanxi es una provincia rica en recursos de fundición, rica en arrabio, carbón, aluminio y magnesio, electricidad y recursos laborales, lo que le da a Shanxi una ventaja única en la industria de la fundición. Hay 500 empresas de fundición, el 80% de las cuales son empresas privadas. . La producción anual de Shanxi International, Hejin Shanlian y Shanxi Huaxiang alcanza las 40.000 toneladas, 20.000 toneladas y 65.438+200.000 toneladas respectivamente. En las "Tres Provincias del Noreste", empresas automotrices clave como FAW Group y Hafei Group han impulsado el crecimiento de la producción de fundición de automóviles. FAW Group Casting Company ha establecido una capacidad de producción de 400.000 toneladas de piezas fundidas. Liaoning Northern Crankshaft Co., Ltd. formará una base de producción de cigüeñales con una producción anual de 6,5438+5 millones de motores, 6,5438+0 millones de cigüeñales y un valor de producción de 2 mil millones al final del "Undécimo Plan Quinquenal". La industria de la fundición a presión en el delta del río Perla está desarrollada, con más de 700 empresas de fundición a presión, con una producción anual de 200.000 toneladas. Dongfeng Nissan, Guangzhou Honda, Guangzhou Toyota y las empresas de repuestos han promovido fuertemente el desarrollo de la fundición a presión. industria de fundición La producción de piezas de fundición a presión, como bloques de cilindros y culatas de automóviles, ha aumentado año tras año.
2. Situación actual de la industria de fundición extranjera
En los últimos años, la industria de fundición global ha seguido creciendo. En 2004, la producción de piezas fundidas aumentó un 8,4% respecto al año anterior. China produjo 22,42 millones de toneladas de piezas fundidas, ocupando el primer lugar en el mundo, con un aumento del 23,6% respecto al año anterior. La producción y la tasa de crecimiento de los diez principales países productores de fundiciones del mundo se muestran en la Tabla 1. Como puede verse en la Tabla 1, la producción de fundición de China representó aproximadamente 1/4 de la producción mundial de fundición en 2004. La producción de fundición de Brasil fue la que creció más rápidamente, alcanzando el 25,8%. Los países con tasas de crecimiento superiores a los dos dígitos incluyen Brasil, China, México e India, todos los cuales son países en desarrollo. La tasa de crecimiento de las piezas fundidas en los países desarrollados es generalmente baja. Desde el año 2000, Estados Unidos ha quedado relegado al segundo lugar en producción de fundición. La producción total de piezas fundidas en los Estados Unidos en 2004 fue de 65.438+0.236.5438+0.000 t, de las cuales la fundición gris representó el 35%, la fundición dúctil el 33%, las piezas fundidas de acero el 8,4% y las piezas fundidas de aleaciones de aluminio. para 65.438+ 0,6%. Desde la perspectiva de la demanda, la demanda de piezas de fundición de hierro dúctil y de aluminio está aumentando. En 2003, las piezas fundidas importadas representaron el 1,5 por ciento de la demanda total, y el precio de las piezas fundidas importadas era entre un 20 y un 50 por ciento más bajo que el de los Estados Unidos. En los últimos años, debido a los altos requisitos de protección ambiental, el alto consumo de energía, la mano de obra costosa y otras razones, las fundiciones que producen piezas fundidas ordinarias para automóviles para las grandes empresas automotrices estadounidenses han cerrado una tras otra y han transferido gradualmente la producción de piezas fundidas a países en desarrollo como como China, India, México y Brasil. La industria OEM de Japón está en crisis y sus empleados están disminuyendo. En 2004, la producción total de fundición del Japón fue de 6,39 millones de toneladas, de las cuales la fundición gris representó el 42 por ciento, la fundición dúctil el 30 por ciento, las piezas fundidas de acero el 4 por ciento y las piezas fundidas de aleaciones de aluminio 265.438+0 por ciento. Desde la perspectiva de la demanda, la demanda de piezas de fundición de hierro dúctil y de aluminio está aumentando. La industria de fundición japonesa ha trabajado mucho en innovación tecnológica y ha desarrollado arena de fundición esférica de baja expansión, materiales de hierro fundido de alta amortiguación, hierro dúctil resistente al calor con contenido medio de silicio y otros materiales. Sus piezas fundidas al vacío se pueden soldar y tratar térmicamente, y las ruedas de aluminio para automóviles son de fundición semisólida, lo que mejora la resistencia y el alargamiento. La fundición a presión de aleaciones de magnesio se ha desarrollado aún más, reemplazando la fundición por gravedad, mejorando el rendimiento y reduciendo costos.
3. La dirección del desarrollo de la tecnología de fundición de automóviles
La tecnología automotriz se está desarrollando en la dirección del peso ligero, la digitalización y la protección del medio ambiente. Según datos relevantes, si el peso del vehículo se reduce en un 10%, el consumo de combustible se puede reducir en un 5,5%, la economía de combustible se puede mejorar entre un 3% y un 5% y las emisiones se pueden reducir en aproximadamente un 10%. Hay dos formas principales de reducir el peso de las piezas fundidas. 1. Utilice piezas fundidas de aluminio, magnesio y otras aleaciones no ferrosas. Según las estadísticas de los Estados Unidos en 2003, dos tercios de las piezas fundidas de aluminio se utilizaron en automóviles, y cada automóvil pesaba 107 kilogramos. El segundo es reducir el espesor de la pared de las piezas fundidas, diseñar piezas fundidas combinadas de varias piezas, producir piezas fundidas compuestas de alta resistencia y paredes delgadas y reducir los márgenes de mecanizado para producir piezas fundidas con una forma casi neta.
Con el rápido desarrollo de la tecnología automotriz, para acortar el ciclo de preparación de la producción de fundición y reducir el riesgo de desarrollo de nuevos productos, se necesitan tecnología de moldeo rápido, simulación por computadora, modelado tridimensional y tecnología CNC. La producción limpia y el reciclaje de residuos son las tendencias de desarrollo de la industria de la fundición, y la reducción del consumo de energía es el tema de su desarrollo sostenible. La industria de fundición de automóviles de mi país debe seguir el camino de la alta eficiencia, el ahorro de energía, el ahorro de materiales, la protección del medio ambiente y la fundición ecológica, porque el país y la sociedad requieren un control estricto de los grandes consumidores de energía y contaminadores en la industria de fundición de automóviles para mejorar el ambiente caliente y sucio. y el carácter agotador y laborioso de la industria de la fundición. El entorno laboral de los empleados de la industria.
4. Tendencias de desarrollo de la tecnología de fundición de automóviles
Existen muchas tendencias de desarrollo de la tecnología de fundición de automóviles en el país y en el extranjero. Ahora solo presentaremos brevemente algunas tecnologías de fundición y tendencias de desarrollo en masa. Producción en línea de montaje en la industria del automóvil.
4.1 Tecnología de moldeo por fundición en arena
El moldeo por marea ha pasado por varias etapas de desarrollo: compactación artificial-impacto + compactación → alta presión + compactación microsísmica → compactación neumática → compactación estática . La esencia de la tecnología de moldeo hidrostático es la "prepresión de aire + compactación", que tiene las siguientes ventajas: contorno claro del molde, dureza superficial alta y uniforme, ángulo de inclinación pequeño, alta utilización de la plantilla, pequeño desgaste del equipo de proceso y superficie rugosa del molde. Baja temperatura y baja tasa de desperdicio de molde. Por lo tanto, es la última y más avanzada tecnología de moldeo y se ha convertido en la tecnología de compactación principal en la actualidad. En la actualidad, el moldeo a alta presión y el moldeo por punzonado con aire simple se han reemplazado gradualmente por el moldeo por presión estática. La línea de moldeo por presión estática y las máquinas principales de la línea de moldeo por punzonado con aire originales también se han actualizado gradualmente a la tecnología de moldeo por presión estática. la primera opción para nuevas fundiciones. En la actualidad, los famosos fabricantes extranjeros de equipos de conformado hidrostático incluyen la empresa alemana KW, la empresa HWS y la empresa italiana Saville. La mayoría de las fundiciones de automóviles nacionales eligen equipos fabricados por HWS o KW, como FAW Foundry, Dongfeng Motor Foundry, Shanghai Sandman Foundry, East China Deshixi, Shanxi Sanlian, Guangxi Yuchai, Wuxi Diesel Engine Factory, etc.
4.2 Tecnología de forma casi neta
(1) Proceso EPC
La fundición de espuma perdida también se denomina fundición de espuma perdida, fundición de molde completo y fundición sin cavidades. La precisión dimensional de este proceso es de hasta 0,2 mm y la rugosidad de la superficie puede alcanzar Ra 5 micrones ~ Ra 6 micrones. La industria de la fundición lo elogia como "Nueva tecnología de fundición en el siglo XXI" y "Proyecto de fundición ecológica". . Este método de proceso utiliza tecnología de vacío y arena seca sin aglutinantes. Según las estadísticas de 2003, 150 empresas en China utilizan este proceso para producir tres tipos de piezas fundidas: cajas, accesorios de tuberías y cuerpos de válvulas, y aceros aleados resistentes al calor y al desgaste, con una producción total de más de 654,38 millones de toneladas. Algunos fabricantes de equipos originales de automóviles nacionales utilizan líneas de producción de fundición nacionales; algunos utilizan líneas de producción simples o producción con una sola máquina; otros utilizan líneas de producción de fundición importadas. En 1993, FAW Group Corporation introdujo una mesa vibratoria para modelado de Fukang Company de los Estados Unidos, produjo una máquina de preespumado y una máquina formadora para moldes de EPS y produjo tubos de entrada de aire para automóviles. La planta general de motores de Changsha introdujo líneas de fundición automáticas desde Italia para producir bloques de cilindros y piezas fundidas de culatas de aleación de aluminio. Hefei Forklift Group produce piezas fundidas de cajas complejas uniendo cuatro módulos de espuma en una sola unidad. La precisión dimensional puede alcanzar CT7-CT8 y los productos se exportan a los Estados Unidos. Chengdu Chengdu Group unió ocho módulos de espuma en una sola unidad para producir una transmisión de carga, con una masa fundida de 320 kg. En comparación con la fundición en arena, el peso de la pieza en bruto se reduce en un 65438 ± 05% y el rendimiento es superior al 95%. En los últimos años, el proceso de fundición de espuma perdida ha logrado grandes avances en los Estados Unidos. General Motors ha invertido en seis líneas de producción de espuma perdida para producir en masa bloques de cilindros y piezas fundidas de culatas de aleación de aluminio. En el futuro, la tecnología de creación rápida de prototipos y la tecnología de simulación se utilizarán ampliamente en este proceso para acortar el ciclo de preparación de la producción y lograr una producción rápida de piezas fundidas. La dirección del desarrollo futuro debe ser moldes de alta gama con buena calidad, complejidad, precisión y larga vida útil. Mejorar el nivel técnico de los materiales de los moldes, la tecnología de moldeo, la tecnología de recubrimiento y los equipos de herramientas de esta tecnología brindará a las piezas fundidas de EPS una perspectiva de desarrollo más amplia.
(2) Proceso de moldeo por fundición a la cera perdida
La tecnología de fundición a la cera perdida para automóviles de mi país ha logrado grandes avances y la tecnología de forma casi neta puede producir productos de fundición sin margen. La tecnología de fundición a la cera perdida incluye tecnología de carcasa de vidrio soluble, tecnología de carcasa compuesta y tecnología de carcasa de sol de sílice. Los materiales de los productos automotrices incluyen acero al carbono, acero aleado, aleaciones no ferrosas y hierro dúctil. Hay aceros de alta aleación y materiales de superaleación en el extranjero. El equipo de fundición de nuestro país utiliza hornos de frecuencia media ordinarios y rápidos; los países extranjeros utilizan tecnología de horno de vacío, horno basculante y horno de alta frecuencia. La rugosidad de la superficie de las piezas hechas de sol de sílice puede alcanzar Ra1,6 μm, la precisión dimensional puede alcanzar el nivel CT4 y el espesor mínimo de la pared puede alcanzar 0,5 ~ 1,5 mm. Europa, Estados Unidos, Japón y otros países han comenzado a prestar atención. a la fundición a la cera perdida en la aplicación y expansión de la industria automotriz. La demanda del mercado de piezas de fundición para automóviles en China también está creciendo y desarrollándose rápidamente. En 2003, la producción de fundición a la cera perdida fue de 600.000 toneladas y el valor de producción alcanzó los 1.100 millones de yuanes. Dongfeng Motor Precision Casting Co., Ltd. utiliza un proceso de fabricación de carcasa compuesta de sol de sílice y vidrio soluble para producir productos de alta tecnología con alto valor agregado. Las estructuras originales de fundición, forjado, mecanizado y ensamblaje de piezas múltiples se diseñan y fabrican en una fundición de precisión integral, lo que reduce significativamente los costos de fabricación.
La tendencia de desarrollo futuro de la tecnología de fundición a la cera perdida es que los productos de fundición se están acercando cada vez más a los productos de componentes. La fundición a la cera perdida tradicional es solo un espacio en blanco y ya no puede adaptarse a los rápidos cambios del mercado. La complejidad y la calidad de los productos de repuestos son cada vez mayores, y los métodos de investigación y desarrollo son cada vez más fuertes. Comenzó a aparecer la colaboración profesional y la aplicación de CAD, CAM y CAE se convirtieron en las principales tecnologías para el desarrollo de productos de componentes.
Dongfeng Motor Corporation y FAW Group Corporation, como líderes en la industria de fundición a la cera perdida de China, seguramente se desarrollarán rápidamente gracias a sus sólidas capacidades de I+D y su tecnología avanzada.
4.3 Tecnología de fabricación de núcleos
En la actualidad, existen tres procesos de fabricación de núcleos en la fundición de automóviles en el país y en el extranjero. Los principales procesos que a menudo se utilizan en paralelo en las piezas fundidas de automóviles modernos incluyen la fabricación de núcleos en caja caliente, la fabricación de núcleos de carcasa, la fabricación de núcleos en frío, etc. Se ha eliminado la fabricación tradicional de núcleos de resina sintética o arena bituminosa. La tecnología de caja de núcleo frío tiene dos características: primero, velocidad de endurecimiento rápida, alta resistencia inicial y alta productividad; segundo, alta precisión dimensional del núcleo de arena, que puede satisfacer las necesidades de la producción de núcleos de arena para piezas fundidas de paredes delgadas y de alta resistencia. Por lo tanto, la tecnología de fabricación de núcleos tiene la tendencia de desarrollo de la tecnología de caja de núcleos fríos. FAW Casting Company, Dongfeng Motor Casting Company, Shanghai Shengdeman Casting Company, East China Texiaqi Company y Shanxi International Casting Company utilizan tecnología de fabricación de núcleos de cajas con núcleo frío. La máquina para fabricar núcleos de cajas de núcleo frío de 110L avanzada y contemporánea se muestra en la Figura 1.
La tecnología de fabricación de núcleos más avanzada es un centro de fabricación de núcleos que combina tecnología de núcleo clave y caja de núcleo frío. Todos los procesos de extracción de núcleos, extracción de núcleos, recorte de rebabas, combinación de posicionamiento de núcleos múltiples, recubrimiento y secado se completan automáticamente mediante una o más máquinas y robots de fabricación de núcleos. Entre los fabricantes extranjeros famosos de centros de fabricación de núcleos se incluyen la empresa LORMENDl de España, las empresas Laempe Company y Hottinger de Alemania, y la empresa FA de Italia, etc. Dongfeng Motor Casting Company, FAW Casting Company, Shanghai Sandeman Casting Company, East China Texaco, Shanghai Diesel Engine, Camel No. 2 Railway, Chai Wei y Jiangxi Isuzu han adoptado la tecnología de centro de fabricación de núcleos de caja de núcleo frío.
4.4 Tecnología de fundición de hierro fundido
En la actualidad, existen dos métodos principales de tecnología de fundición de hierro fundido en el país y en el extranjero: uno es el proceso de fundición dual que utiliza una gran eliminación de polvo con aire caliente. horno de cubilote y horno de retención de frecuencia eléctrica; el segundo es adoptar tecnología de fundición de horno de inducción de frecuencia media; La tecnología de hornos de frecuencia intermedia producida por las empresas estadounidenses INTA y Bill Company está atrayendo cada vez más atención. La tecnología es cada vez más madura, con ventajas sobresalientes como limpieza, protección ambiental, ahorro de energía, eficiencia y seguridad, que es la dirección del desarrollo futuro.
Como resultado, el hierro fundido ha cambiado gradualmente de la antigua fundición en horno de frecuencia eléctrica a la fundición en horno eléctrico de frecuencia media, de alta eficiencia y ahorro de energía. En primer lugar, Steam Casting Company y Dongfeng Motor Company adoptan la tecnología de horno de frecuencia intermedia y horno de retención producida por Yingda Company y Bile Company para desarrollar y aplicar diversos productos aditivos como agentes esferoidizantes, inoculantes y agentes vermicularizantes para formar un producto comercializado, estandarizado y estandarizado. publicación por entregas. Las máquinas de inoculación de seguimiento de flujo controladas fotoeléctricamente se utilizan ampliamente en la inoculación de hierro fundido. Un método de esferoidización por alimentación de alambre desarrollado recientemente y su tecnología de sinterización CASTZ combinado con una tecnología de detección moderna es una tecnología de tratamiento de esferoidización y vermicularización de hierro fundido muy ventajosa, y su aplicación aumenta día a día. Al triturar, purificar y pesar cargas de metales extraños, la eficiencia de la fundición y la calidad del hierro fundido mejoran enormemente. Los fabricantes de equipos originales nacionales, como Tianjin Toyota, Tianjin Qinmeida y Suzhou Qinmeida, han adoptado tecnología de trituración de carga.
4.5 Tecnología de fundición a presión de culata y bloque de cilindros de aleación de aluminio
La aleación de aluminio es el metal ligero más rápido y más utilizado en los automóviles porque su rendimiento ha alcanzado un peso ligero y una alta resistencia a la corrosión. requisitos de resistencia. Al principio, las aleaciones de aluminio sólo se utilizaban para algunas piezas no afectadas. Posteriormente, la resistencia de las aleaciones de aluminio mejoró enormemente reforzando los elementos de aleación. Debido a su peso ligero y buena disipación de calor, puede cumplir con los requisitos de los pistones, bloques de cilindros y culatas de motores que trabajan en entornos hostiles. La tecnología central de fundición a presión de culatas y bloques de cilindros de aleación de aluminio mejora el control de calidad de materiales como la purificación, el refinamiento, el refinamiento y el deterioro, haciendo que la calidad de las piezas fundidas de aluminio sea consistente y estable. Con el desarrollo de la industria automotriz de mi país, especialmente el rápido aumento de los automóviles domésticos y el aumento de las exportaciones de piezas de automóviles, las piezas fundidas de aluminio para automóviles tendrán un gran crecimiento. En 2003, la producción total de fundición de mi país fue de 19,87 millones de toneladas, de las cuales 1,17 millones de toneladas fueron de aleación de aluminio y magnesio, lo que representó el 5,8% de la producción total. Toyota espera aumentar el bloque de cilindros de aluminio del actual 35% al 50% en los próximos dos años. Nissan planea utilizar aluminio para el 70% de sus vehículos con motor de gasolina para 2010, y casi el 100% de sus culatas y cajas de transmisión. En 1994, Honda Motor Company reemplazó todos los cilindros de los motores de gasolina por cilindros de aluminio. Los metales no ferrosos, como los bloques de cilindros y las culatas de aleación de aluminio, son en su mayoría fundición a presión (incluida la fundición a presión al vacío), fundición a presión a baja presión, fundición a presión a alta presión, fundición a presión por gravedad de metales y prometedoras piezas semisólidas. Tecnologías de moldeo por fundición. Dongfeng Honda Engine Company y Dongfeng Nissan Engine Branch utilizan máquinas de fundición a presión de 2500 toneladas para producir bloques de cilindros de aluminio, logrando localización. Hay dos procesos principales de conformado para culatas de aluminio. Una es la fundición por gravedad, representada por Europa y Estados Unidos. Empresas como Shanghai Pierburg y Nanjing Texaco eligen las máquinas de fundición por gravedad italianas Fata para producir culatas de aluminio. El segundo es el proceso de fundición a baja presión representado por Japón y Corea del Sur. El taller de fundición a presión de aluminio de Dongfeng Nissan Engine Branch, Guangdong Zhaoqing Casting Company y Tianjin Toyota Casting Company utilizan máquinas de fundición a baja presión de Shinto de Japón y otras empresas para producir culatas de aluminio.
4.6 Tecnología de formación de aleaciones de magnesio
La resistencia específica y la rigidez específica de las aleaciones de magnesio son mayores que las de las aleaciones de acero y aluminio, y mucho mayores que las de los plásticos de ingeniería. Las aleaciones de magnesio también tienen resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y resistencia a la fluencia. El magnesio es el metal más ligero que se utiliza actualmente en la industria del automóvil. Es 1/3 más ligero que el aluminio, 3/4 más ligero que el acero y 1/5 más ligero que el plástico no metálico. Por tanto, la aleación de magnesio es un material ideal para reducir el peso de los automóviles. Las piezas fundidas a presión de aleación de magnesio pueden reemplazar algunas piezas estructurales complejas, como docenas de piezas de acero en el marco del panel de instrumentos, que están estampadas y soldadas y tienen una masa de aproximadamente 10 kg. Si se reemplaza por piezas de fundición a presión de aleación de magnesio, la masa es de solo 4 kg a la vez y el costo de producción se reduce considerablemente.
Con el desarrollo continuo de nuevos materiales de aleación de magnesio y la mejora de la tecnología de procesamiento, las aleaciones de magnesio continuarán expandiéndose y creciendo de manera constante en el mercado automotriz. La fundición a presión es la principal tecnología de conformado para la producción de aleaciones de magnesio y siempre ha sido el foco de la industria automotriz. La demanda de piezas fundidas a presión de aleaciones de magnesio representa el 80% de la demanda de aleaciones de magnesio en la industria automotriz. Además de cumplir con la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la fluencia, también se deben considerar completamente el diseño, el procesamiento, el tratamiento de superficies y los procesos de moldeo a presión relacionados. La aleación de magnesio fundida a presión tiene la destacada ventaja de la moldeabilidad. El espesor de la pared de la pieza fundida puede alcanzar 1 ~ 1,5 mm y el ángulo de desmoldeo es 1-2. Aunque el enfoque de la fundición de aleaciones de magnesio sigue siendo la fundición a presión, todavía existen problemas de rendimiento y costo con las aleaciones de magnesio fundidas a presión. Por lo tanto, ha surgido una nueva tecnología: la tecnología de procesamiento de semisólidos de aleación de magnesio. Esta tecnología se utiliza principalmente para producir piezas fundidas sólidas de aleaciones de magnesio y aluminio. Las aleaciones extranjeras de magnesio tienen amplias perspectivas de aplicación en los automóviles, y la producción de piezas de fundición a presión de aleaciones de magnesio en Europa y Estados Unidos está aumentando a un ritmo del 25% cada año. La caja de cambios del sedán Audi A6 está fabricada en aleación de magnesio y pesa sólo 14,2 kg. Por primera vez, Audi utiliza piezas fundidas de magnesio para el marco del panel de instrumentos. Ford Motor Company utiliza una aleación de magnesio en lugar de estructuras de acero para producir estructuras de asientos, lo que reduce el peso de los asientos de 4 kg a 1 kg. Ford está investigando aleaciones de magnesio para bloques de cilindros. La Corporación Mitsubishi de Japón cooperó con el Departamento de Ciencia y Tecnología de Australia para desarrollar un motor de aleación de magnesio ultraligero que pesa sólo 7,5 kilogramos. El bloque de cilindros de aleación de magnesio de seis cilindros en línea de BMW se ha puesto en producción en masa. Colector de admisión de magnesio fundido a presión fabricado en EE. UU. Renault produce piezas fundidas de ruedas de magnesio. Dongfeng Motor Foundry produce piezas de fundición a presión de aleación de magnesio en masa. Actualmente, Dongfeng Motor Corporation y FAW Casting Company están desarrollando y llevando a cabo proyectos científicos y tecnológicos clave del Ministerio de Ciencia y Tecnología, como piezas de fundición a presión de aleación de magnesio, como carcasas de transmisión, cubiertas de cámaras de engranajes, cubiertas de cámaras de válvulas y marcos de volantes. Shanghai Gantong Auto Parts Co., Ltd. toma la iniciativa en la producción de piezas de fundición a presión para carcasas de transmisión de aleación de magnesio para automóviles. En los últimos años, se han establecido en China algunas grandes empresas de fundición a presión de magnesio con financiación extranjera, como Shanghai Magnesium y Suzhou GF.
4.7 Tecnología de fundición a presión semisólida
La tecnología semisólida se originó en los Estados Unidos, ha sido básicamente madura en los Estados Unidos y ocupa una posición de liderazgo en el mundo. . Esta tecnología se considera la tecnología de formación de materiales más prometedora del siglo XXI. Alumax es la primera empresa en convertir esta tecnología en productividad. El tamaño del cilindro maestro de freno de automóvil de aleación de aluminio es cercano al tamaño de la pieza, y la cantidad de procesamiento representa el 13% de la calidad de la fundición, mientras que la tolerancia de procesamiento del mismo molde de metal representa el 40% de la calidad de la fundición. Desde la década de 1980, los países europeos y otros han realizado muchas investigaciones y aplicaciones en aplicaciones semisólidas. Italia fue uno de los primeros países en aplicar tecnología de procesamiento de semisólidos. Stampal-SAA utiliza esta tecnología para producir cubiertas de transmisión y piezas de balancines para Ford Motor Company. En la actualidad, Japan Speed Star Wheel Company ha utilizado esta tecnología para producir piezas fundidas de llantas de aleación de aluminio que pesan alrededor de 5 kilogramos. La tecnología de procesamiento de metales semisólidos de China comenzó tarde, a fines de la década de 1970. En comparación con países extranjeros, la investigación sobre tecnología de conformado de metales semisólidos en mi país todavía está rezagada. A juzgar por la situación actual de la investigación nacional, la tendencia de desarrollo de esta tecnología es que la tecnología de tixoconformado de metales básicamente ha madurado, mientras que la tecnología de conformación por flujo se ha desarrollado lentamente. Por lo tanto, cada vez más investigadores recurrirán a la investigación sobre la teoría y las aplicaciones de la reología en el futuro. En la actualidad, la tecnología de formación de metales semisólidos se utiliza principalmente en la formación de metales de bajo punto de fusión, como el aluminio, el magnesio y el plomo, y rara vez se utiliza en metales ferrosos de alto punto de fusión. Esta es la dirección del futuro. investigación. En la actualidad, académicos nacionales y extranjeros han desarrollado software de simulación numérica para el proceso de conformado de semisólidos, pero aún existen algunas deficiencias, por lo que es necesario fortalecer la aplicación de la tecnología informática.
4.8 Materiales de hierro fundido
(1) Tecnología de fundición de hierro gris de alta resistencia y paredes delgadas
En 2003, la producción total de fundición de mi país fue de 19,87 millones de toneladas. , de las cuales fundiciones de hierro gris fueron 10,49 millones de toneladas, lo que representó el 53% de la producción total. Las piezas fundidas de hierro gris se utilizan ampliamente en automóviles debido a su bajo costo y buen rendimiento de fundición. Con los requisitos de peso ligero de la tecnología automotriz, el crecimiento y desarrollo de la fundición gris se verá afectado hasta cierto punto. Por lo tanto, su tendencia de desarrollo es fortalecer el desarrollo y la aplicación de tecnología de fundición de culatas y bloques de cilindros de alta resistencia y paredes delgadas. . La dificultad de la tecnología de fundición de culatas de cilindros de alta resistencia y paredes delgadas es hacer que la diferencia de dureza de la sección más delgada del cilindro sea de solo 3-5 mm
(2) Tecnología de hierro fundido con grafito compactado
El hierro fundido con grafito vermicular tiene la resistencia del hierro dúctil, tiene una resistencia a las vibraciones, conductividad térmica y capacidad de moldeo similares a las del hierro fundido gris, y tiene buena plasticidad y resistencia a la fatiga térmica, lo que puede resolver el problema de las grietas por fatiga térmica en las culatas de cilindros de alta potencia. . La temperatura de trabajo del hierro vermicular en el cuerpo de ferrita puede alcanzar los 700 °C; la temperatura de trabajo del hierro fundido con grafito vermicular con alto contenido de silicio y molibdeno puede alcanzar los 870 °C. El hierro de grafito compactado no sustituirá al hierro dúctil, ni sustituirá a la fundición gris. Un enorme mercado potencial para el hierro de grafito compactado es la industria del automóvil, cuyos principales productos son bloques de motor y culatas de motores diésel de alta potencia. A medida que los automóviles se vuelven más livianos y su potencia específica (potencia/desplazamiento) aumenta, las temperaturas de funcionamiento del bloque de cilindros y de la culata son cada vez más altas, y la temperatura de funcionamiento de muchas piezas supera los 200 °C. A esta temperatura, la resistencia de las aleaciones de aluminio disminuye considerablemente, mientras que el hierro de grafito compactado tiene grandes ventajas. Se convertirá en el único material avanzado para motores de automóviles que puede cumplir los requisitos técnicos, medioambientales y de rendimiento. Debido a las características de alta resistencia y pared delgada del hierro de grafito compactado, la calidad se reducirá. La investigación de Opel muestra que si el bloque motor de la misma potencia utiliza hierro de grafito compactado, el espesor de la pared se puede reducir de 7 mm a 3 mm y la calidad de la fundición se puede reducir en un 25%.
El alcance del tratamiento de vermicularización del hierro fundido con grafito vermicular es muy limitado y la tecnología principal es adoptar la tecnología de producción adecuada y el agente vermicularizante correspondiente.
Los bloques de motor de BMW, DaimlerChrysler y DAF extranjeros se fabrican todos con hierro fundido de grafito compactado. Ford se asoció con Sinter para producir 654,38 millones de bloques de cilindros por año en Brasil en 1999. La fundición Hallberg en Alemania produce desde 1991 bloques de cilindros de hierro de grafito compactado V8 para Audi. El espesor de pared es de 3,5 mm y el peso del bloque de cilindros es de sólo 74 kg para 147 kW. La fundición de Dongfeng Motor Corporation produjo oficialmente en masa tubos de escape de hierro de grafito compactado en la línea de montaje en mayo de 1984, convirtiéndose en la primera fábrica nacional en producir en masa piezas fundidas de hierro de grafito compactado en la línea de montaje. A principios de la década de 1990, se desarrollaron con éxito la carcasa de transmisión y el tubo de escape de hierro vermicular del sedán Volkswagen Santana de Shanghai. FAW Foundry Wuxi Diesel Engine Branch comenzó la producción en masa de culatas de hierro de grafito compactado en la década de 1980. Shanghai Sandman Casting Co., Ltd. produce tubos de escape de hierro fundido de grafito vermicular de molibdeno y silicio medio para Shanghai Volkswagen.
(3) Tecnología del hierro dúctil
El hierro dúctil todavía tiene un gran desarrollo en el mercado automotriz debido a su alta resistencia, alta tenacidad y bajo precio. La producción de hierro dúctil de China también está aumentando y representó el 24 por ciento de la producción total en 2003. Al mismo tiempo, se han formulado muchas normas para el hierro dúctil y se han investigado y desarrollado tecnologías avanzadas adecuadas para la producción en masa de hierro dúctil en líneas de montaje, como la cuchara agitadora, la desulfuración neumática, la esferoidización en molde y en cuchara, diversas Inoculaciones instantáneas, pruebas de audio, ultrasonidos y análisis térmicos, etc. Actualmente, en los países industrializados, la producción de piezas fundidas de hierro dúctil representa más del 25% de la producción total de piezas fundidas, y Estados Unidos representó el 33% de la producción total de piezas fundidas en 2003. Las tendencias de desarrollo de la tecnología de productos de hierro dúctil en la industria de fundición de automóviles incluyen los siguientes cuatro aspectos.
Primero, perlita fundida, cigüeñales para camiones y automóviles de alta resistencia (QT700-2, QT740-3), ferrita fundida, alto alargamiento (Qt 400-18, QT440-10) para automóviles, tubos de escape y chasis de carcasa de eje piezas fundidas. También se están desarrollando y aplicando marcas superiores QT800-2 y QT900-2.
En segundo lugar, castings seguros. Las condiciones técnicas materiales para producir manguetas de dirección de automóviles en estado fundido son muy estrictas y requieren cero defectos en las piezas fundidas y pruebas 100% no destructivas. Actualmente se utilizan tres tecnologías de prueba automatizadas en producción.
3. Las piezas fundidas de hierro dúctil resistentes al calor, a saber, molibdeno con alto contenido de silicio, molibdeno con contenido medio de silicio y hierro dúctil con alto contenido de níquel, tienen buena resistencia a altas temperaturas: actualmente, las fundiciones de empresas automotrices nacionales han producido material fundido medio. Hierro molibdeno silicio Tubo de escape sólido de hierro dúctil.
El cuarto es ADI, que se ha convertido en el foco de la industria de la fundición debido a las propiedades únicas de su material. Es un material con gran potencial de desarrollo y aplicación, y se utiliza principalmente en la producción de cigüeñales y otros productos.
Además, las fundiciones de automóviles también producen árboles de levas refrigerados de hierro dúctil fundido.
4.9 Tecnología de aplicación informática en el proceso de fundición
Con el rápido desarrollo de la tecnología de fundición automotriz, la tecnología de creación rápida de prototipos, la simulación por computadora, el modelado tridimensional y la tecnología CNC se utilizan ampliamente para acortar Piezas fundidas Ciclos de preparación de producción y reducción de riesgos en el desarrollo de nuevos productos. La aplicación de la tecnología de creación rápida de prototipos en la producción de piezas fundidas ha logrado grandes avances. No solo se puede utilizar para desarrollar moldes para la producción de prueba de nuevos productos y patrones de cera para fundición a la cera perdida, sino que también se puede utilizar para fabricar carcasas y núcleos de moldes de resina fenólica, que se pueden ensamblar directamente en moldes de arena. Una vez que las empresas extranjeras reciben los datos CAD 3D del cliente, pueden proporcionar piezas fundidas a los clientes en tan solo tres semanas, dependiendo de las diferentes estructuras del producto. El proceso de moldeo por simulación se está convirtiendo en una de las áreas fronterizas de la fundición de automóviles internacional. La Universidad de Tsinghua, Shinto Industries de Japón, etc., han simulado el proceso de compactación de arena verde. Vale la pena señalar que la Universidad RWTH de Aquisgrán y la Universidad de Tsinghua están realizando simulaciones de datos del proceso de filmación del núcleo. El diseño y desarrollo integrados CAD-CAM-CAE se ha aplicado plenamente en la industria nacional de fundición de automóviles, especialmente la tecnología virtual de simulación de solidificación CAE. Se utilizaron los software Magma y Zhuhua para simular y analizar el campo de temperatura y el campo de flujo del nuevo producto durante el llenado y solidificación del molde, y para predecir y analizar defectos de fundición. El sistema experto en fundición se ha aplicado además en la gestión de la calidad de la arena de moldeo, el análisis de defectos de fundición, el diseño de parámetros del proceso de fundición a presión y el diagnóstico de defectos.
4.10 Tecnología de inspección de piezas fundidas
La tecnología de inspección de piezas fundidas es un medio clave para garantizar la calidad de las piezas fundidas. Para la inspección dimensional de piezas fundidas, se utilizan comúnmente dispositivos de inspección, férulas y dispositivos de inspección especiales. Para piezas complejas como bloques de cilindros y culatas de cilindros, se utiliza un instrumento de coordenadas tridimensionales para medir automáticamente las dimensiones de las piezas fundidas y un instrumento ultrasónico para detectar el espesor de la pared de las piezas fundidas. La aplicación de tecnología de prueba no destructiva se está generalizando cada vez más. Las grietas superficiales en partes importantes a menudo se detectan con partículas magnéticas fluorescentes o se utiliza audio para detectar la tasa de esferoidización del hierro dúctil para detectar la matriz; estructura (contenido de perlita) de las piezas fundidas. Para cumplir con los requisitos de prueba de piezas importantes, los tres instrumentos de prueba anteriores se pueden combinar en una línea de prueba automática. Los rayos X se utilizan para detectar cavidades y defectos de contracción en las piezas fundidas. Honda Japón utiliza rayos X para detectar piezas fundidas de muñón de dirección de hierro 100 % dúctil: los endoscopios industriales se utilizan para detectar la calidad de las piezas fundidas y detectar estanqueidad y fugas. La detección de composición química, el espectrómetro de lectura directa al vacío y el analizador de carbono y azufre se utilizan ampliamente en la inspección de calidad del hierro fundido antes y después del horno. Preste atención al análisis de oligoelementos y elementos gaseosos N, O y H: promueva y aplique análisis térmico rápido frente al horno para predecir rápidamente el equivalente de carbono-silicio, el efecto de inoculación, la estructura de la matriz y las propiedades mecánicas del hierro fundido.
4.11 Tecnología Green Casting
"Green Casting" consiste en hacer que los productos de fundición reduzcan el impacto negativo en el medio ambiente durante todo el ciclo de vida del producto, desde el diseño, la fabricación, el embalaje, el transporte y el uso. Mínimo impacto y máxima eficiencia de recursos. La industria de la fundición siempre ha sido considerada una industria de alto consumo energético y alta contaminación.
Es necesario desarrollar continuamente nuevos materiales de fundición que ahorren energía, sean limpios, bajos en emisiones y poco contaminantes y los pongan en producción. Para la resina, es necesario encontrar formas de reducir el contenido de sustancias nocivas como el formaldehído libre y el fenol libre; aumentar gradualmente la aplicación de la tecnología de caja de núcleo frío para reducir el impacto de la arena de resina en el medio ambiente y lograr estándares de emisión; solidificación de la caja de núcleo caliente y la arena del núcleo de cáscara Temperatura, el proceso de fabricación del núcleo se cambia del método de caja de núcleo caliente al método de caja de núcleo caliente para ahorrar energía. Las piezas fundidas de automóviles de mi país consumen casi 10 millones de toneladas de arena nueva cada año. La contaminación causada por la arena vieja y el consumo masivo de recursos de arena nueva son insoportables. Por lo tanto, la tecnología de reciclaje de arena vieja es imperativa. Las emisiones de arena residual en los países industriales avanzados se han reducido a menos del 10%, y la tecnología de reciclaje de arena usada se ha adoptado ampliamente en Europa, Japón y otras regiones. Harbin Dongan Automobile Engine Company introdujo equipos italianos de regeneración térmica y los ha aplicado en la producción. FAW Casting Company introdujo tecnología japonesa y utilizó un método que combina la regeneración térmica y la regeneración mecánica para procesar arena para núcleos y moldear arena mixta. La arena para núcleos se ha utilizado en la producción. Actualmente, Dongfeng Motor Corporation también está acelerando el desarrollo y la aplicación de tecnología de reciclaje de arena usada. Mejorar la tasa de utilización de chatarra de acero y materiales reciclados y reducir el consumo de nuevos recursos de hierro y aluminio. La tecnología de fundición de la industria de fundición de automóviles para la economía circular debe basarse en las 3R de la economía circular como directriz de la industria, es decir, reducción, reutilización y reciclaje.
5. Problemas que enfrenta la industria de fundición de automóviles de China
La industria de fundición de automóviles de China ha experimentado un inicio, estabilidad y desarrollo en el proceso de transformación de una "economía planificada" a una "economía de mercado". ", maduró cuatro etapas y logró logros de renombre mundial. Sin embargo, debemos ser claramente conscientes de las responsabilidades históricas de la industria de fundición de automóviles y de la brecha realista con los países desarrollados, captar firmemente las tendencias de desarrollo de la tecnología de fundición nacional y extranjera, adoptar tecnología de fundición avanzada de manera oportuna y adecuada e implementar las Estrategia de desarrollo sostenible de la industria de la fundición. En la actualidad, la industria de fundición de automóviles tiene principalmente los siguientes problemas.
El tamaño medio y la escala económica de las empresas de fundición están muy por detrás de los de los países extranjeros. Aunque la producción de fundición de mi país ha ocupado el primer lugar en el mundo durante cinco años consecutivos y han surgido varias empresas grandes y medianas con alto rendimiento, la mayoría de las empresas de fundición son de pequeña escala. En lo que respecta a toda la industria de la fundición, su situación actual todavía está fragmentada (hay más de 20.000 fundiciones), hay muchos empleados (hasta 12.000) y la eficiencia es baja (la fundición promedio es de sólo 500 t/ año), que sólo equivale a 1/9-65438 en países industrializados como Estados Unidos, Japón, Alemania e Italia.
El nivel general de equipamiento técnico de las empresas de fundición está muy por detrás del de los países extranjeros. Existe una enorme brecha en el nivel de equipamiento técnico entre las empresas. El nivel de equipamiento técnico de los talleres de producción individuales de algunas empresas se ha acercado o alcanzado el nivel avanzado internacional, pero el nivel general no es alto. Según las estadísticas, mi país ha introducido más de 210 líneas de moldeo automático del extranjero y más de 250 líneas de producción de moldeo nacionales, concentradas principalmente en empresas de producción en masa de piezas de motores de combustión interna para automóviles.