PDF《美 国铝合金 消失模铸造现状及 我 国铝合金 消失模铸造技术攻...》

Ma r .

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8 Vo I .

5 7 No.

3 铸造FOU NDR Y ・ ・ { 专题综述 } 、 ^ v'

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^ ,、 0一 美国铝合金消失模铸造现状及 我国铝合金消失模铸造技术攻关建议 叶升 平 ,孙 之城 (

1 . 华中科技 大学材料 学院模具技 术重点实验 室 ,湖北武汉

4 3

0 0

7 4 ;

2 . 福 清龙 泰机械有 限公 司 ,福 建福 清350303)摘要:结合2

0 0

7 年第二届美国消失模铸造研讨会,报道了美国铝合金消失模铸造历程和最新资讯,针对我国铝合金消 失模 铸造的现 状,提 出技术攻关建议 . 关键词:消失模铸造 ;

铝合金;

会议报道;

攻关建议 中图分类号 :T G

2 4

9 .

6 ;

T G

2 9

2 文献标识码 :A 文章编号:1

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1 ―

4 9

7 7 (

2 0

0 8 )0

3 ―

0 2

0 3 ―

0 4 Ap p l i c a t i o n O f AI U mi n U m L o s t F o a m Ca s t i n g s i n Ame r i c a a n d Su g g e s t i o n s f o r Pr o mo t i n g L F C O f AI u mi n u m Al l o y s i n Ch i n a YE Sh e n g . p i n g '

. SUN Zh i . c h e n g (

1 . T h e N a t i o n a l K e y L a b . o f D i e&

Mo l d T e c h n o l o g y i n H u a z h o n g U n i v e r s i t y S c i . &

T e c h . , W u h a n

4 3

0 0

7 4 , H u b e i , Ch i n a ;

2 . L o n g t a i Ma c h i n e r y Co . , L t d . , F u q i n g

3 5

0 3

0 3 , F u j i a n , Ch i n a ) Ab s t r a c t : Th i s a r t i c l e p r e s e n t s a n o v e r v i e w o f t h e h i s t o r y o f d e v e l o p me n t a n d t h e c u r r e n t s t a t u s o f t h e l o s t f o a m c a s t i n g f o r a l u m i n u m a l l o y s i n Am e r i c a a c c o r d i n g t o t h e

2 Am e r i c a n L o s t F o a m Ca s t i n g Co n f e r e n c e i n Ma y

2 0

0 7 . Th e s u g g e s t i o n s ar e p r e s e n t e d o n h o w t o p r o mo t e t h e t e c h n i q u e s o f l o s t f o a m c a s t i n g f o r a l u mi n u m a l l o y s i n Ch i n a . K e y wo r d s . .1 o s t f o a m c a s t i n g ( L F C) ;

a l u mi n u m a l l o y ;

me e t i n g r e p o r t ;

s u g g e s t i o n

1 美国铝合金 消失模铸造现状

2 0

0 7 年3 月 ,笔者出席了美国第二届消失模铸造研 讨会.在 美期 间 ,通过 学术 交流 和实 地考 察 ,获得 了 美国铝合金消失模铸造最新资讯 .据2

0 0

7 年美 国铸造 协会 ( A F S )最新数据显示 ,全美有消失模铸造企业 近百家;

其中 ,铸铝2

0 多家,铸铁4

0 多家,铸钢2

0 多家,铸铜约5 家.2

0 0

7 年美 国铝合金消失模铸件产量将 达到1

5 万t ,超过美国消失模铸钢 、铸铁产量之和 (

1 3 万t ) .在消失模铸铝产量中,汽车发动机缸体缸盖 占8%,汽车配件 占8

5 %;

可见 ,汽车工业拉动了铝合金 消失模铸造发展. 美 国消失模铝合金铸造的领头羊是G M公司.在1983―2003年,美国G M公司先后投资了4 个大型铝合金 消失模工程 ( 表1 ) . 第一大工程是1

9 8

5 年G M公司在P o w e r t r a i n 所属的 Ma s s e n a C a s t i n g P l a n t 建铝 合金消 失模 铸造线 ,开发Chevrolet2.2L一14缸盖 ,积累了批量生产经验.1

9 9

0 年GM公司实施S a t u r n项目,建两条2 L /

4 I 缸体和缸盖铝合 金铸造生产线.S a t u r n 铝合金消失模线运行

1 0 年 ,所生 表1GM的4 个铝合金消失模铸造工程 T a b l e

1 F o u r L F C p r o j e c t s f o r a l u mi n u m a l l o y s i n GM 收稿 臼期 :2

0 0

7 -

0 8 -

0 7 收到初稿 ,2

0 0

7 ―

1 2 ―

1 9 收到修订稿. 作者简介 :叶升平 (

1 9

5 7 一),男,湖北武汉人 ,教授 ,主要从事特种铸造和快速制模 的研究与开发.E ― ma i l :y e s h e n g p i n g @2

6 3 . n e t 维普资讯 http://www.cqvip.com ・

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4 ・ F OUNDRY Ma r .

2 0

0 8 Vo

1 .

5 7 N0 .

3 产的缸体和缸盖应用于4

0 0 万辆S a t u r n轿车中,没有因 为铸件问题导致轿车发动机出现故障.2

0 0

0 年 ,由于 轿车发动机换代等原 因,G M关闭S a t u r n 消失模生产 线.2

0 0

1 年,G M P o we r t r a i n 所属的S MC O ( S a g i n a w Me t a l C a s t i n g O p e r a t i o n )建5条铝合金消失模 铸造生 产线 ,日产2

7 0 马力V o r t e c

4 .

2 L ― I

6 铝合金缸体和缸盖各

2 1

0 0 件 ,缸体重4 0k g ,缸盖重2

2 .

6 k g ( 图1 ) .该缸体 、 缸盖噪音和振动小 ,燃油效率高 ,标志着美国消失模铝 合金铸造技术走 向成熟 .2

0 0

2 年,G M P o w e r t r a i n 又在 De f i a n c e C a s t i n g P l a n t 建4 条消失模铸造生产线 ,生产 Vo r t e c 卡车铝合金I

4 缸体和I

5 缸体. 在GM公 司的4个铝合金消失模 铸造项目中,Ma s s e n a C a s t i n g P l a n t 持续稳定生产2

0 年.该项 目中所 生产 的E c o t e c 系列2 .

2 L ― I

4 铝合金缸体重2

5 k g ,比砂型 铸造节省6 .

7 k g ;

其功率和扭矩提升 ,噪音和振动下 降 .该铸件获得2

0 0

4 年全美铸造精品奖 ( 图2 ) .2

0 年来,GM公 司坚持不懈推进铝合金消失模铸造技术发 展 ,在美独领风骚 .在G M公司带领下 ,美国涌现出十 的几家企业见表2 . 图1Vortec4.2L―I6铝合金缸体和缸盖 F i g.

1 Vor t e c 4.

2 L― I

6 a l u m i n u m a l l o y c y l i n d e r h e a d a n d b l o c k 图2 E c o t e c

2 .

2 L ― I

4 缸体 几家涉足铝合金消失模铸造的中小企业 ,其 中有特色 F i g .

2 E c o t e c

2 .

2 L ― I

4 a l u m i n u m a l l o y c y l i n d e r b l o c k 表2 美 国铝合金消失模铸造 中小型企业 Ta b l e

2 S m a l l a n d mi d d l e L FC c o mp a n i e s f o r a l u mi n u m a l l o y s i n Am e r i c a 美国Me r c u r y Ma r i n e 集团是北美最大船用发动机制 造商 ,所属Me r c u r y C a s t i n g s 公司从1

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5 年探索铝合金 消失模铸造,生产Ve r a d o 系列游艇发动机直列2 缸、3 缸、6 6和V6 的缸体 、缸盖 、传动组合器 、双层水冷 排气管等几十种铝合金铸件.在2

0 0

7 年美 国消失模铸 造研讨会上 ,笔者亲眼见g

1 ] Me r c u r y C a s t i n g s 公司展出 船艇发动机铝合金6 缸缸体和缸盖 ( 图3 ) ,该缸盖荣获

2 0

0 5 年度AF S 铸件金奖. 图3 铝合金 六缸缸盖 和缸体泡沫模样 F i g .

3 F o a m p a t t e r n s f o r I

6 c y l i n d e r h e a d a n d b l o c k 美国A me r i c a n F o a m公司是一个仅有2

5 名员工的企 业,1

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7 年引进V u l c a n 公司消失模铸造线 ,批量生产 汽车用铝合金 阀体类铸件.2

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7 年美 国消失模铸造研 讨会上 ,该公司展示了所生产的各类铝合金阀体泡沫 模样和铸件 ( 图4 ) . 图4 阀体泡沫模 样和铝合金铸件 F i g

4 F o a m pa t t e r n s a n d a l u m i n u m a l l o y v a l v e c a s t i n g s 从美国消失模铸造会议 和网站上 ,了解到美 国Wi l l a r d I n d u s t r i e s 公 司开发 了数十种复杂铝合 金铸件 ( 图5 ) ,其铸件外观质量可与金属型铸造件媲美. 维普资讯 http://www.cqvip.com 铸造 叶升平 等: 美国 铝合金消失模铸造现状及我国铝合金消失 模铸造技术攻关建议 .

2 0 5. 图5 Wi l l a r d 公司铝合金铸件 F i g.

5 W i l l a r d a l u mi n u m a l l o y c a s t in gs 美国I r i s h F o u n d r y 家族 公司,为 了与 巴西和 墨西哥 等国竞争 ,1

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9 年关闭了传统砂型铸造线 ,购得二手 简易消失模铸造线 ,试制铝合金铸件.经过5 年经验积 累,2

0 0

5 年再投资5 万美元 ,建3

0 个砂箱的消失模铸造 线 ,批量生产铸铝 、铸铜件.在2

0 0

7 年美国消失模铸 造会上 ,笔者参观了I r i s h 公司展台 ( 图6 ) ,其中铝合 金燃气嘴和散热片都获得A F s 铸件金奖. 图6 I r i s h 铸铝和铸铜件 Fi g .

6 I n出aluminumandbrasscastings2中国铝合金消 失模铸造现状 近十年来 ,我 国消失模黑色铸造发展突飞猛进 , 年产千吨消失模铸铁铸钢件的企业超过2

0 0 家.但消失 模铝合金铸造企业凤毛麟角 ,年产量仅在百吨徘徊 . 与美 国相 比 ,差距 悬殊 . 国内铝合金消失模铸造经历两大波折.1

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3 年第 一 汽车集团轻型发动机厂投7

5 万美元进 口美国V u l c a n 公司设备和模具 , 试N4 S S 发动机铝合金进气歧管,并 实现大批量生产 ;

后 因电喷改化油器等原因,进气歧 管停 产该线下 马.1

9 9

6 年长沙发动机总厂从意 大利 F a t a 公 司引进消失模成套设备和4

9 2 铝合金缸盖模具 ;

在意大利试浇缸盖 ,质量达到要求 ,但在国内试产 , 总因气孑 L 、针孑 L 和缩松等铸造缺陷 ( 图7 )始终得不到 解决 ,于2

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6 年全套设备转到马鞍山海天重工科技有 限公司.图8 为F a t a ~ 公司的缸盖热粘合机. . 近年来民营企业勇于尝试铝合金消失模铸造 ,其 中温州瓯海实型铸造有 限公 司和福清龙泰机械有限公 司成为中国消失模铝合金铸造成功的典范. 图7 F a t a 铝合 金缸盖解剖件 F i g .

7 Th e d i s s e c t e d F a t a a l u m i n u m c y l i n d e r h e a d c a s t i n g I 剖8 F a t a 缸l盂热粘合机Fig8Gl u i n g ma c h i n e f o r f oa m p a t t e r n s

1 9

9 6 年,温州瓯海实型铸造有限公 司自制一条年 产3

0 0

0 t 铸铁线 ,2

0 0

5 年又建年产1

5 0

0 t 铝合金消失模 线.该公司主要生产出 口铝合金水冷隔套排气管 、柔 性光亮灯具和发动机壳罩等 ,2

0 0

6 年铝合金铸造产量 达N2

0 0 t .在2

0 0

7 年上海特种铸造及有色合金展览会 上 ,该公司展出的铝合金水冷隔套排气管受到专家好 评 ,获得铸件金奖 ( 图9 ) . I 到9 锅台金水冷隔套排气管Fig.9Al u mi n u m wa t e p - c o o l i n g e x h a u s t p i p e

2 0

0 0 '

年福清龙泰机械有限公司 自建一条年产3

0 0

0 t 消失模铸造生产线 ,主要生产 出口美国的船用水冷排 气管等铸铁件 .该公 司同时坚持开发铝合金铸件 ,曾 试制 出铝合金单缸缸盖 、船用 三缸缸体和四缸轿车摇 臂盖罩 ( 图1

0 ) ,积累了生产要求严格 的铝合金复杂件 的经验 ,为批量生产 打下基础 . 图l

0 四缸轿车摇臂盖罩 F i g .

1 0 Al u mi n u m

41 c y l i n d e r h e a d c o v e r 维普资讯 http://www.cqvip.com F OUNDRY Ma r .

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8 VO I .

5 7 NO .

3 3 我国消失模铝合金铸造产 品定位与 技术攻关 与美国相 比,中国铝合金消失模铸造任重道远 . 我国中小铸造企业 ,既要做好产品定位 ,又要摸索铝 合金消失模铸造内在规律 ;

应主攻以下几个技术关键 . (

1 )选好适合消失模铸造的铝合金产品 适合消失模的铝合金产品主要体现在复杂 内腔或 压力要求不高的过流部件 ,如进排气歧管 、油泵壳体 等.铸件的复杂 内腔可由多模片粘接而成 ,铝合金复 制出无凸出物的泡沫模样表面,气体或液体在铸件内 腔表面流过时阻力小 ,这也是消失模铝合金双层水冷 排气管和缸盖 比砂型铸件更能提高发动机功率的原因 之一.由于我国汽车和船艇市场巨大 ,铝合金消失模 铸造的前景看好. (

2 )提高泡沫模样的表面质量和尺寸精度 若泡沫模样壁薄 ,泡沫珠........