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淺析快速發(fā)展的中國大陸熔模精密鑄造業(yè)
熔模鑄造是以zui終產(chǎn)品為摹本，將石蠟類材料壓制成光潔的蠟?zāi)＃谙災(zāi)Ｉ贤糠蠖鄬幽突鸩牧希凉{料干燥硬化后形成型殼，然后將凝固在型殼內(nèi)的蠟?zāi)Ｈ刍怪鞒觯賹⑿蜌け簾怪畧?jiān)固、干燥，zui后再將熔化的液態(tài)金屬澆注入型殼中，液態(tài)金屬在型殼中冷卻、凝固后即成為光潔的鑄件。這種鑄造工藝可以生產(chǎn)出精密復(fù)雜、接近于產(chǎn)品zui后形狀，可不加工或很少加工就可直接使用的金屬零部件或精美工藝品，所以，它是一種近凈形的金屬液態(tài)成形工藝。
與砂型鑄造方法相比，具有以下特點(diǎn)：
1．鑄件尺寸精度高，表面粗糙度值低，可以實(shí)現(xiàn)少加工或無切削加工；
2．可以鑄造薄壁件或重量很輕的鑄件；特別適合鑄造帶有花紋、文字或溝槽類的鑄件；
3．能夠鑄造特別復(fù)雜的鑄件，或?qū)⒈姸嗔慵M合、焊接。
中國是熔模鑄造技術(shù)的發(fā)源地之一。據(jù)考證，在距今2500年前的春秋時(shí)期就已出現(xiàn)了失蠟鑄造。1978年在湖北隨州出土的曾侯乙墓的尊和盤是早期失蠟鑄造的代表作。現(xiàn)代熔模鑄造工藝是在20世紀(jì)初期開始形成。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于國防、航空發(fā)展的需要，美、英等國首先采用熔模鑄造的方法生產(chǎn)噴氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。進(jìn)入80年代以來，世界各地熔模鑄造的產(chǎn)量、產(chǎn)值、質(zhì)量，都有很大的增長和提高，當(dāng)前熔模鑄造正向精密、大型、復(fù)雜、部件整鑄的方向發(fā)展。
我國的熔模鑄造是在50年開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，首先從航天、航空部門逐步發(fā)展到所有的工業(yè)部門中，得到廣泛的應(yīng)用。
一．中國大陸精鑄業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r
1．中國大陸精密鑄造行業(yè)的規(guī)模
中國大陸精鑄行業(yè)雖然在20世紀(jì)50年代中期已經(jīng)建立，并逐漸得到推廣應(yīng)用，但真正的飛速發(fā)展卻是在20世紀(jì)90年代初至今的十多年間，特別是zui近幾年。目前，中國熔模鑄造有兩類水平的工藝，*類企業(yè)采用中溫模料制模和硅溶膠或硅酸乙酯粘結(jié)劑制殼的熔模鑄造工藝，即通用的熔模鑄造工藝。第二類為采用低溫模料和水玻璃粘結(jié)劑制殼工藝，其鑄件尺寸精度和表面粗糙度比*類差，達(dá)不到熔模鑄造水平。根據(jù)大陸的情況，還有采用中溫或低溫模料制模，表面層采用硅溶膠、加固層采用水玻璃制殼的復(fù)合工藝，能夠在保證較高的尺寸精度和表面質(zhì)量情況下降低成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年采用*類的廠家超過350家，年產(chǎn)量7.5萬噸，年產(chǎn)值32.8億元；第二類工藝生產(chǎn)廠家（包括復(fù)合工藝）超過1350家，年產(chǎn)量近20萬噸，年產(chǎn)值15億元。而2002年，產(chǎn)量更達(dá)到32.1萬噸，產(chǎn)值達(dá)到54.9億元。2002年的產(chǎn)量是1988年的6.4倍。而產(chǎn)值則是1988年3.3億的16.6倍。
2．工藝水平、鑄件質(zhì)量和產(chǎn)品類別從用途和質(zhì)量水平看
目前我國精密鑄造生產(chǎn)的鑄件主要是：采用*類工藝生產(chǎn)的航空及燃?xì)廨啓C(jī)用鑄件，質(zhì)量達(dá)到水平，廠家有50家，年產(chǎn)量0.5萬噸，年產(chǎn)值4億元；采用*類和復(fù)合工藝生產(chǎn)的商業(yè)用精鑄件，其質(zhì)量檢查項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)低于航空件，有300家左右，年產(chǎn)量7萬噸，年產(chǎn)值28.8億元；采用第二類工藝生產(chǎn)的尺寸精度和表面粗糙度要求低的熔模精鑄毛坯件，有1350家左右，年產(chǎn)量近20萬噸，年產(chǎn)值15億元。從三種質(zhì)量水平鑄件的比重分布可以看出，水平高的航空精鑄件產(chǎn)量很少，僅占總產(chǎn)量的1.8%，一般商用精鑄件占25.6%，而且質(zhì)量還達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，水玻璃鑄件卻占總產(chǎn)量的72.6%?？傮w與美國、英國、歐日等先進(jìn)國家和地區(qū)熔模鑄件的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)相比，有明顯的差距，高質(zhì)量的精鑄件比例還很低。
盡管如此，中國熔模鑄造工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)還是有了長足的進(jìn)步，對(duì)熔模鑄造發(fā)展有較大影響的新材料、新工藝、新設(shè)備也很多，如水溶性型芯、陶瓷型芯、金屬材質(zhì)改進(jìn)、大型熔模鑄造技術(shù)、鈦合金熔模鑄造、定向凝固和單晶鑄造、過濾技術(shù)、熱等靜壓、快速成型技術(shù)、計(jì)算機(jī)在熔模鑄造中應(yīng)用以及機(jī)械化自動(dòng)化等技術(shù)發(fā)展使熔模鑄造不僅能生產(chǎn)小型鑄件，而且能生產(chǎn)較大鑄件，zui大的熔模鑄件的輪廓尺寸已近2m，而zui小壁厚卻不到2mm。同時(shí)熔模鑄件也更趨精密，除線性公差外，零件也能達(dá)到較高的幾何公差。熔模鑄件的表面粗糙度值也越來越小，可達(dá)到Ra0.4um。
3．配套業(yè)務(wù)逐步齊全
由于精鑄行業(yè)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了相關(guān)的配套業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。主要表現(xiàn)在模具加工、設(shè)備制造、原輔材料生產(chǎn)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，以加工設(shè)備為主的制造精鑄用模具的專業(yè)廠，已經(jīng)在精鑄廠集中的地區(qū)如廣東、山東和武漢等地形成，設(shè)備的制造廠林立；精鑄原輔材料生產(chǎn)廠和供應(yīng)商已經(jīng)發(fā)展到近百家，而且由于*類精鑄工藝生產(chǎn)所需的模料、鋯英粉、砂帶等輔料和一些先進(jìn)的設(shè)備尚不能國內(nèi)生產(chǎn)，每年要從國外進(jìn)口數(shù)以千噸的原輔材料。但由于我國基礎(chǔ)工業(yè)和資源條件與其他發(fā)展中國家相比要好得多，因此，精鑄服務(wù)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，還將向東南亞國家乃至世界延伸和發(fā)展他們的市場(chǎng)。
4．行業(yè)與水平間的差距和優(yōu)勢(shì)與熔模鑄造水平相比
中國的精鑄業(yè)應(yīng)用*類工藝生產(chǎn)的航空精鑄件產(chǎn)量很少，高質(zhì)量的精鑄件也不多，大多生產(chǎn)精度要求不高的管件、五金、馬具和汽車零件，合金種類單一，特別是高溫合金和有色合金所占的比重太小，從表2可以看出，我國的精鑄水平還是十分落后。
但是，中國的勞動(dòng)力成本較低，原材料豐富，在產(chǎn)品價(jià)格上占有較大的優(yōu)勢(shì)，只要將產(chǎn)品質(zhì)量提高，在上仍有很大的競爭力。同時(shí)，國內(nèi)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的興起，機(jī)械行業(yè)向精密化、小型化發(fā)展，以及建筑行業(yè)陸續(xù)出臺(tái)的一些法規(guī)和地方法規(guī)，用鑄銅和不銹鋼鑄件代替鑄鐵管件，為精鑄行業(yè)提供了的商機(jī)。
同時(shí)，中國民營精鑄業(yè)的加盟和迅猛發(fā)展，為中國精鑄業(yè)注入了新鮮的活力，已經(jīng)成為國家精鑄業(yè)zui強(qiáng)勁、也是zui現(xiàn)實(shí)的競爭對(duì)手。這類企業(yè)從80年代至90年代初，多以合資和獨(dú)資的形式，從中國臺(tái)灣、日本等地引進(jìn)料硅溶膠制殼工藝，主要分布在沿海及周邊地區(qū)，其產(chǎn)品大部分銷往市場(chǎng)，同時(shí)也由于其體制先進(jìn)、機(jī)制靈活、管理，所以效益非常好。雖僅有20多年的發(fā)展，但已成為中國大陸精鑄業(yè)承擔(dān)出口業(yè)務(wù)的生力軍。另一方面，由于其設(shè)備設(shè)施水平高，工藝和質(zhì)量水平在國內(nèi)屬先進(jìn)水平，基本上達(dá)到了國外的一般水平，有直接出口訂單和市場(chǎng)同盟，產(chǎn)品價(jià)值保持在較高的水平，基本與接軌。無論從技術(shù)水平還是從營銷渠道上講，他們都是國資精鑄企業(yè)強(qiáng)有力的競爭對(duì)手。而以東風(fēng)精密鑄造有限公司等廠家為代表的一部分第二、第三類工藝企業(yè)近年來無論工藝技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率正在加速向市場(chǎng)推進(jìn)，并將繼續(xù)為提升中國精鑄業(yè)水平積極努力。
二．熔模精鑄業(yè)將繼續(xù)呈高速發(fā)展趨勢(shì)
目前，中國大陸已經(jīng)形成了一批在技術(shù)和管理上逐步走上化經(jīng)營軌道，熟悉市場(chǎng)的精鑄業(yè)，他們帶動(dòng)了行業(yè)的快速發(fā)展。
上個(gè)世紀(jì)以來，中國大陸精鑄業(yè)年產(chǎn)值從僅占精鑄總產(chǎn)值的5.4%，發(fā)展到2001年的7.7%，并呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢(shì)。而中國這個(gè)巨大的市場(chǎng)給精鑄業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。表現(xiàn)在：
1．國內(nèi)市場(chǎng)不斷增大
中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使得國內(nèi)的精鑄市場(chǎng)日益擴(kuò)大，如汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶動(dòng)汽車用精鑄產(chǎn)品產(chǎn)量與品牌的快速提升，房屋建筑業(yè)的發(fā)展使得建筑五金需求量激增，在華投資企業(yè)直接從本地區(qū)采購零件，原市場(chǎng)訂單變?yōu)閲鴥?nèi)市場(chǎng)訂單。
2．出口逐年增長
經(jīng)過10余年的努力，部分企業(yè)已能批量生產(chǎn)有一定精度要求的機(jī)器零件和高質(zhì)量的航空精鑄件，在技術(shù)和性價(jià)比上已具備挑戰(zhàn)商業(yè)件的能力，出口量逐年增加。如圖2所示，年出口量產(chǎn)值從1993年的1.57億元上升到2002年的34億元，呈高速上升勢(shì)態(tài)，隨著經(jīng)濟(jì)一體化和采購的深入，出口還將繼續(xù)高速增長。
3．精鑄件替砂鑄件、鍛件的市場(chǎng)廣闊
精密鑄造的優(yōu)點(diǎn)之一是能生產(chǎn)各種合金和非常復(fù)雜、薄壁的鑄件，鑄件尺寸精度高，表面粗糙度低，并能實(shí)現(xiàn)少或無切削加工，這是砂鑄和鍛件*的。隨著對(duì)零件要求的提高，將會(huì)有越來越多的砂鑄件或鍛件被精鑄件取代。
三．熔模精鑄業(yè)必須堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展之路
歐美等先進(jìn)國家由于鑄造成本高和出于環(huán)保的要求，已經(jīng)將污染大的砂鑄逐漸轉(zhuǎn)移到了發(fā)展中國家，精鑄業(yè)雖然沒有砂鑄業(yè)對(duì)環(huán)境的污染大，但也存在廢水廢氣的大量排放，因此，中國的精鑄業(yè)必須在環(huán)保、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、管理等方面下一番功夫，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路。
1．環(huán)保法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求是強(qiáng)制性的，是可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)
由于制模、制殼、焙燒、熔煉、澆注、清理和切割等熔模鑄造生產(chǎn)過程中，經(jīng)常可能出現(xiàn)污染源，我國已出臺(tái)的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》、《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理辦法》法律和《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定》法規(guī)，對(duì)環(huán)境保護(hù)做了明確的規(guī)定。我國現(xiàn)行實(shí)行的3級(jí)5類環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)環(huán)境質(zhì)量、污染物排放、環(huán)境監(jiān)測(cè)等均有明確的標(biāo)準(zhǔn)。
2．精、優(yōu)、輕、重、綠是產(chǎn)品發(fā)展的方向
"精"，就是精密、準(zhǔn)確；"優(yōu)"即無缺陷；"輕"是結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的輕量化；"重"是重要件；"綠"即清潔生產(chǎn)，綠色鑄造。這是精鑄企業(yè)提升核心競爭力的重要衡量指標(biāo)。
3．改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)品品質(zhì)是中國精鑄企業(yè)的共同責(zé)任
中國精鑄行業(yè)入世后必須全面提升鑄件品質(zhì)、改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、增加合金種類。一是通過引進(jìn)和研制合金純凈化設(shè)備、技術(shù)，提高冶金質(zhì)量；二是通過應(yīng)用凝固模擬軟件等重視鑄件工藝設(shè)計(jì)，提高一次成品率；三是嚴(yán)格制造過程控制，在制模、制殼材料和工藝設(shè)備上增大投入，并致力質(zhì)量體系的有效運(yùn)行；四是通過建立和充實(shí)鑄件矯正、修飾設(shè)備及不易損壞鑄件的清理設(shè)備，加強(qiáng)后處理工藝，使鑄件更精密美觀；五是完善鑄件無損檢測(cè)設(shè)備，提升*能力。
4．精鑄產(chǎn)品"三化"
即精益化--以消耗zui少資源制造增值的產(chǎn)品，甚至將產(chǎn)品做成藝術(shù)品；系列化--按市場(chǎng)布局，"有所為，有所不為"，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品做系列劃分，開發(fā)新的產(chǎn)品要系統(tǒng)論證，體現(xiàn)寬型譜和企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展方向；模塊化--對(duì)已有產(chǎn)品向橫向延伸開來，以滿足用戶需求和價(jià)值，實(shí)現(xiàn)以產(chǎn)品為主向以工藝為主的轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力。
5．大力推進(jìn)工藝裝備的自動(dòng)化、智能化和環(huán)?；?，帶動(dòng)工藝的環(huán)?；?
目前，中國大陸精鑄工藝裝備制造水平還有相當(dāng)大的差距，包括制模、制殼、熔煉、精整及其他后工藝設(shè)備的自動(dòng)化、智能化水平與水平差距明顯，同時(shí)包括廠房設(shè)施在內(nèi)，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)流程的環(huán)境保護(hù)的手段還難以消除危害源。這在很多不同類型的企業(yè)中普遍存在。主要包括大量粉塵、有毒有害氣體以及廢渣、廢棄物的排放等。這方面，國家和行業(yè)已有了一些標(biāo)準(zhǔn)，目前zui積極的辦法有兩種：
一是在全行業(yè)建立統(tǒng)一的原輔材料、設(shè)備、設(shè)施、環(huán)保規(guī)范，作為精鑄企業(yè)進(jìn)入和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的強(qiáng)制性行業(yè)法規(guī)，并延伸到產(chǎn)業(yè)鏈中去。
二是政府出臺(tái)強(qiáng)制性技術(shù)法規(guī)及鼓勵(lì)政策，引導(dǎo)企業(yè)積極行動(dòng)，加大環(huán)?；度牒透赂脑臁?duì)沒有通過環(huán)境管理體系認(rèn)證的企業(yè)限期整改，取得認(rèn)證資格，對(duì)通過認(rèn)證的企業(yè)給予適當(dāng)?shù)呢?cái)稅政策扶持。
6．引入計(jì)算機(jī)信息管理，提高企業(yè)管理水平
目前，一些企業(yè)除了技術(shù)上存在問題外，常引起拖延交貨期、庫存積壓、材料消耗失控、效率低下等各方面問題，引入計(jì)算機(jī)管理和精益思想有助于企業(yè)更好的發(fā)揮人、財(cái)、物的效率，從而提高鑄件質(zhì)量、降低成本、zui大限度滿足顧客要求、并適應(yīng)市場(chǎng)需求的變化。
計(jì)算機(jī)在精鑄生產(chǎn)中的應(yīng)用，包括ERP、CRM、CAD、PDM、CAE等，逐步實(shí)現(xiàn)模擬設(shè)計(jì)、制造和網(wǎng)上交易及遠(yuǎn)程開發(fā)。中國精鑄企業(yè)應(yīng)加快信息化建設(shè)步伐。
7．努力開拓和國內(nèi)兩個(gè)市場(chǎng)
由于勞動(dòng)力資源的緊缺和環(huán)保的變化，發(fā)達(dá)國家的鑄造也正在向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，中國加入WTO后，對(duì)精鑄件的出口形勢(shì)是較為有利的。從目前的情況看，外資企業(yè)的國外訂單比國內(nèi)訂單多得多，而且是直接訂單，說明國內(nèi)很多企業(yè)對(duì)市場(chǎng)還十分生疏，對(duì)國外市場(chǎng)開發(fā)上缺乏人才，缺乏投入，不了解市場(chǎng)經(jīng)營規(guī)則，一開始就沒有實(shí)質(zhì)性突破，也未做大。因此，有必要利用好媒體宣傳自己、了解別人，有必要走出參加展覽，發(fā)展更多直接客戶，有必要樹立"精益、誠信"的觀念和客戶一起發(fā)展和擴(kuò)大業(yè)務(wù)。
8．內(nèi)資企業(yè)有條件和有能力開發(fā)國內(nèi)市場(chǎng)
首先要加強(qiáng)團(tuán)結(jié)、互通信息、規(guī)范行為；二是要選好企業(yè)產(chǎn)品定位和發(fā)展定位，行業(yè)協(xié)會(huì)也應(yīng)積極的加以引導(dǎo)。當(dāng)前既應(yīng)避免企業(yè)數(shù)量擴(kuò)張和一哄而上，又要引導(dǎo)向著精鑄產(chǎn)業(yè)鏈有序發(fā)展，從總體上提升中國精鑄業(yè)水平，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
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