中國鑄造裝備與技術63鑄造機械50年發(fā)展一瞥

中國鑄造裝備與技術63鑄造機械50年發(fā)展一瞥

1973年，《鑄造機械通信》在濟南第一重型鑄造機械研究所（現(xiàn)濟南鑄造機械研究所有限公司）上發(fā)表，這是中國制造設備與技術雜志《中國制造設備與技術》的前身。1966年,《鑄鍛機械通訊》分拆成《鑄造機械》和《鍛壓機械》兩本雜志,并正式列入國家出版計劃,公開發(fā)行。從此,這本以報道鑄造機械為主題的刊物,歷經(jīng)幾代人的嘔心瀝血,在廣大讀者、作者的支持和愛護下,從《鑄造機械》、《中國鑄機》,到今天的《中國鑄造裝備與技術》,一步一個腳印地走過了50年,步步記錄了中國鑄造機械的發(fā)展歷程。時光荏苒,50年在歷史的長河中只是短暫的一瞬,但對于中國的鑄造機械發(fā)展來說,卻是翻天覆地的變化,是一個從無到有、從弱到強、從小到大、從粗到精的發(fā)展過程。今天,我們透過《中國鑄造裝備與技術》雜志50年的薈萃篇章,回顧鑄造機械的發(fā)展歷史,有著特殊的意義。1國內(nèi)外鑄造設備的研究與發(fā)展隨著我國機械制造工業(yè)體系的建立和發(fā)展,上世紀六十年代末我國鑄造機械制造體系開始初步形成。1961年9月,為貫徹國家“調(diào)整、鞏固、整頓、提高”的八字方針,經(jīng)國家科委批準,北京鑄造機械研究所遷至濟南,與濟南鍛壓機械研究所合并組建第一機械工業(yè)部鑄造鍛壓機械研究所。在沒有圖紙,沒有試驗室,沒有廠房的艱苦條件下,廣大科技人員奮力拼搏,硬是在曾經(jīng)的馬棚中畫出了一張張圖紙,在荒郊野外建起了一座座試驗室,在簡陋的工棚中造出了一臺臺鑄鍛設備。1955年,該所就開展了“臥式冷室壓鑄機采用中心澆口的試驗研究”、“微震壓實造型工藝試驗”、“切向拋砂機拋砂造型工藝性能試驗”等課題。1962年12月,由瓦房店新生機械廠試制成功Z238A型翻臺震實式造型機;1965年12月,保定鑄造機械廠自行設計制造Z146型頂箱震壓式造型機(圖1)。圖2為1965年12月由(濟南)一機部鑄鍛機械研究所設計、青島生建機械廠試制完成的ZJ001型真空吸鑄機。1964年,上海市機械制造工藝研究所通過“科研單位—設計單位—制造單位”三結(jié)合,在十余個單位的通力協(xié)作下,試制成功了國產(chǎn)第一臺1.5t無鐵芯工頻感應電爐。1967年,上海壓鑄機制造廠研制成功J116型63噸臥式冷室壓鑄機。砂處理和清理設備是我國鑄造機械行業(yè)最早生產(chǎn)的鑄造機械類產(chǎn)品。砂處理設備除了常規(guī)的混砂機、篩砂機、破碎機和輸送設備外,風力再生設備、水力再生設備和氣流再生設備在六十年代也開始研究并得到了一定的應用,發(fā)表在1966年第一期上的“昆明地區(qū)舊砂再生總結(jié)”一文較為系統(tǒng)地介紹了當時舊砂再生的情況。1965年12月,Q3525型拋丸清理轉(zhuǎn)臺、Q3110型拋丸清理滾筒先后在青島鑄造機械廠研制成功。1966年,保定鑄造機械廠與(濟南)一機部鑄鍛機械研究所共同研制開發(fā)了切向進砂拋砂機和刮砂機。自1965年沈陽召開第一次全國“六五清砂”會議,到了1967年,這一特殊的清砂工藝就在全國得到了推廣應用,上海汽車發(fā)動機廠、上海重型機器廠、濰坊柴油機廠、南京汽輪電機廠、廣州重型機器廠等二十多家使用單位都進行了技術總結(jié)和經(jīng)驗交流。到了七十年代末,我國鑄造機械行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成能生產(chǎn)砂處理、造型、制芯、落砂、清理及特種鑄造設備產(chǎn)品120余種。1978年由濟南鑄鍛機械研究所與青島鑄造機械廠聯(lián)合設計制造的S1330型碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機是當時國內(nèi)最大的高效混砂機,盤徑3000mm,生產(chǎn)率85t/h。在這期間,我國在高壓造型、垂直分型無箱射壓造型、水平分型脫箱壓實造型、拋砂機造型以及射芯機等設備的研究方面也取得了較大的成績。例如,由濟南鑄鍛機械研究所為主聯(lián)合設計的全氣控XZB148B半自動氣動微震壓實式造型線于1978年10月在山東拖拉機廠通過鑒定,空載運轉(zhuǎn)率達80.3%,負載運轉(zhuǎn)率81%,達到同期較高技術水平。同一時期,蘇州鑄造機械廠設計、制造了X-3ZZ318型多觸頭高壓造型線和X-ZB326型半自動水平分型脫箱造型線等。圖3是七十年代初由濟南鑄鍛機械研究所和第八設計院共同設計的小型電機機座高壓造型生產(chǎn)線鳥瞰圖。在這一時期,鑄造生產(chǎn)企業(yè)工人、技術人員技術革新和改造熱情高漲,不斷涌現(xiàn)出各種簡易專用鑄造設備和技術革新成果,在《鑄造機械》發(fā)表技術革新改造類文章80余篇,設備類文章205篇。僅1966年～1979年《鑄造機械》雜志就發(fā)表各類技術文章、報道1284篇。這一時期,在我國鑄造機械行業(yè)出現(xiàn)了許多新型的鑄造機械設備和工藝,如型砂處理系統(tǒng)中的氣流烘砂與風動輸送設備;型芯制造中的電磁微震壓實造型機、切向拋砂機、射芯機;鑄件清理中的水爆清砂、噴丸及拋丸設備。這些新型設備的使用大大提高了鑄件質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率,改善了當時工人的勞動條件。在這一時期,我國在鑄造機械產(chǎn)品結(jié)構上呈現(xiàn)的一大特點就是砂處理設備多,造型制芯設備少,落砂清理基本上靠手工操作。設備本身粗大笨重,制造水平低下,可靠性差。有了專業(yè)鑄造機械生產(chǎn)制造企業(yè),但基本上沒有新產(chǎn)品開發(fā)能力。2氣沖造型線與砂處理工藝技術的應用上世紀八、九十年代是我國鑄造機械取得長足發(fā)展的時期。據(jù)1980年資料統(tǒng)計,我國鑄造機械行業(yè)擁有職工13800人,從1955年至1981年共提供鑄造機械259個品種、約54000臺設備。原機械部定點生產(chǎn)鑄造機械的廠家達21家(如:青島鑄造機械廠、保定鑄造機械廠、蘇州鑄造機械廠、重慶鑄造機械廠、漯河鑄造機械廠、阜新壓鑄機廠、熊岳鑄造機械廠、八步鑄造機械廠、上海壓鑄機、延壽鑄造機械廠、天水鑄造機械廠、灌南壓鑄機廠、無錫鑄造機械廠等)。昔日在一片雜草叢生的荒野里誕生的濟南鑄造鍛壓機械研究所也已經(jīng)是舊貌換新顏。到八十年代末鑄造行業(yè)向用戶提供的鑄造設備中,80%以上都是由濟南鑄造鍛壓機械研究所開發(fā)設計。在這一時期,鑄造機械產(chǎn)品結(jié)構也有了比較大的調(diào)整,據(jù)1988年對國內(nèi)35家主要鑄造機械制造廠的產(chǎn)品統(tǒng)計,砂處理類產(chǎn)品占52.3%,清理設備占21.4%,造型制芯類設備占13.6%,金屬型類設備占6.1%。但這個時期盡管產(chǎn)品結(jié)構較六、七十年代有了改善,但占比重較大的前兩類產(chǎn)品大都是水平不高的單機,缺乏市場需要的成套設備。“八五”期間,鑄造機械行業(yè)受到了原機電部高度重視,投入了建國以來最大的一次專項技改貸款和攻關費用,扶持了一大批鑄造機械新產(chǎn)品的研發(fā),如“大型拋丸清理落砂設備的制造”、“垂直分型無箱射壓造型機”、“水玻璃砂舊砂再生設備的研制”、“金屬型鑄造設備”,等等。濟南鑄造鍛壓機械研究所通過“七五”、“八五”攻關,聯(lián)合眾多行業(yè)骨干企業(yè),為我國國民經(jīng)濟的各個領域研制并提供了大量的鑄造技術與裝備,并可提供具有一定水平的成套鑄造裝備交鑰匙工程項目,如氣流沖擊造型技術及其自動生產(chǎn)線、大型砂處理成套技術及裝備、水玻璃砂再生技術及成套設備、金屬型精密鑄造技術及成套設備、高強度鋁合金精密鑄件真空吸鑄工藝及設備、壓鑄柔性加工單元及工藝技術、主從控制關節(jié)式機械手,等等?！熬盼濉逼陂g,鑄造機械行業(yè)承擔并順利完成了“轎車鑄件毛坯精化高效造型與清理成套技術與裝備”、“缸體鑄件高效連續(xù)拋丸清理線的開發(fā)與研制”等一批國家重點科技攻關項目,高水平的氣沖造型線項目也取得圓滿成功,取得了一批具有八十年代末和九十年代初國際先進水平的重大科研成果。在這一期間,受國家經(jīng)濟發(fā)展大環(huán)境的影響,特別是汽車工業(yè)的崛起,鑄造機械行業(yè)發(fā)展迅猛。到了九十年代末,我國擁有鑄造機械專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)達到90余家,從業(yè)人員近3萬人,可生產(chǎn)供應五類鑄造機械產(chǎn)品共807種,其中砂處理設備314種(占39%),造型制芯設備161種(占20%),落砂設備45種(占5.5%),清理設備198種(占24.5%),金屬型設備89種(占11%)。大型砂處理設備、樹脂砂混砂機及砂再生設備、(計算機監(jiān)控)氣流沖擊造型線、水平分型脫箱射壓造型機、垂直分型無箱射壓造型線、射芯機、殼芯機、鑄件表面拋丸清理設備和拋丸落砂清理設備、彈簧及汽車板簧消除應力和表面拋丸強化設備等得到了長足的發(fā)展。圖4為濟南鑄造鍛壓機械研究所開發(fā)的XZ458E氣流沖擊造型線,設計生產(chǎn)率為60～70箱h。該線在廣州順德、湖南、安徽等多家企業(yè)應用。繼六七十年代氣動微震壓實造型、樹脂砂造型等方法成功地應用于鑄造生產(chǎn)中之后,在八十年代真空密封造型、氣流沖擊造型、冷凍造型、靜壓造型、噴射造型、吸壓造型、模板差動壓實造型等新的造型方法相繼用于鑄造生產(chǎn)。它們在提高鑄件質(zhì)量和等級、改善勞動條件、增加鑄件產(chǎn)量、老設備更新?lián)Q代、適應多品種小批量生產(chǎn)等方面,都在不同程度上起著引導作用,受到鑄造工作者的重視。據(jù)不完全統(tǒng)計,八九十年代國內(nèi)引進和國產(chǎn)各類造型線達八十余條(套),但在全國來看占有的比重還是很小,鑄造企業(yè)生產(chǎn)技術水平總體還不高,大多數(shù)企業(yè)還在使用震壓式及氣動微震壓實造型機(線),機械化水平僅為25%～35%,仍處于較低水平。計算機輔助質(zhì)量控制技術、CAD技術、鑄造澆注模擬技術等開始應用于鑄造生產(chǎn)中。樹脂自硬砂造型工藝在國內(nèi)得到應用。金屬型設備也得到了大力發(fā)展,16000kN成套壓鑄機、輪轂低壓鑄造設備等開始供應市場,全國壓鑄機制造企業(yè)達20余家,大多數(shù)企業(yè)以生產(chǎn)冷室壓鑄機為主,合型力范圍達到250kN～20000kN,規(guī)格品種比較齊全,對壓鑄機工藝參數(shù)測試儀、自動噴涂及自動取件裝置等輔機和檢測儀器也進行了研制開發(fā),從而提高了壓鑄機的成套能力和水平,壓鑄柔性加工單元的試驗研究使我國壓鑄機的設計與制造水平進入了一個新的歷史階段。至此,我國鑄造機械制造業(yè)已經(jīng)初步形成能裝備年產(chǎn)鑄件5000t～10000t鑄造廠(車間)成套鑄造機械設備的能力。這一時期的鑄造機械得到快速發(fā)展,但在產(chǎn)品可靠性、成套性和品種多樣性上還不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展下的工業(yè)市場需要。濟南鑄鍛所自1988年開始開發(fā)研制主從關節(jié)式機械手(圖5),并開發(fā)形成了系列產(chǎn)品,在鑄造等行業(yè)得到了成功的應用。由于機械手不僅能提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量,它還能減輕工人的勞動強度,把工人從繁重的體力勞動中解脫出來,大大改善工人的勞動條件,使操作者有效地避開了高溫、高噪聲、高粉塵的惡劣工作環(huán)境,如用于從落砂工位上整理、取放熱的鑄件,清鏟澆冒口,打磨飛邊、毛刺,在鍛造和熱處理工序中,從加熱爐中取放工件,以及噴涂、火焰切割,甚至在食品加工行業(yè)也有用武之地。在這一時期,我國鑄造機械制造業(yè)不斷得到完善,并蓬勃發(fā)展,鑄造機械產(chǎn)品結(jié)構齊全,裝備技術水平提高。一些鑄造機械生產(chǎn)制造企業(yè)初步相成新產(chǎn)品開發(fā)能力。根據(jù)1987年的統(tǒng)計資料顯示,通過對我國鑄造機械70種主要鑄造產(chǎn)品進行評價,達到國外六十年代水平的有31種(占44.3%),達到七十年代水平的有23種(占32.9%),八十年代水平的有16種(占22.8%)。鑄造機械整體制造工藝水平低,先進技術引進少,試驗條件差。到了九十年代末,我國鑄造行業(yè)雖然取得了一批具有八十年代末和九十年代初國際先進水平的重大科研成果,但鑄造機械整體水平不高,特別是制造水平不高,除了少數(shù)種類的產(chǎn)品達到或接近國際水平外,大多數(shù)產(chǎn)品水平仍然徘徊在國外七八十年代的技術水平。此間,《鑄造機械》雜志于1986年更名為《中國鑄機》,1995年更名為《中國鑄造裝備與技術》,同時成立中國鑄造裝備與技術雜志社。1980年～1999年共發(fā)表新產(chǎn)品研制相關文章128篇,各類技術文章和報道共計2914篇。3國外先進鑄造設備與制造技術發(fā)展現(xiàn)狀2000年5月,北京國際鑄造展覽會上評選優(yōu)質(zhì)鑄件獎21件。從展出的鑄件看,少數(shù)廠家鑄件質(zhì)量已經(jīng)達到當時國際先進水平,有的接近國際同類鑄件質(zhì)量水平,多數(shù)鑄件與國際水平相比仍有一定的差距。而到了2012年,不僅中國鑄件產(chǎn)量連續(xù)12年居世界之首,單體球鐵件達到145t,最大鑄鋼件為520t,有超過100多家企業(yè)能夠生產(chǎn)單件30t以上的鑄件,有一批鑄造企業(yè)的技術水平和規(guī)模達到世界一流企業(yè)水平。而在這背后所體現(xiàn)出來的正是我國鑄造機械裝備技術水平的提高。進入21世紀,我國鑄造機械裝備技術水平和制造水平都有了質(zhì)的飛躍。高效、節(jié)能、智能化的造型制芯設備,熔煉澆注設備,清理及表面強化設備和各類檢測儀器不斷研制成功。如濟南二機床有限公司、保定維爾和錫南鑄機推出的大型樹脂砂成套設備,山東開泰推出的系列拋丸清理設備,濟南鑄鍛所有限公司、蘇州鑄造機械廠有限公司等推出的靜壓造型生產(chǎn)線,濟南圣泉推出的系列鑄造材料,以及濟南鑄鍛所有限公司承擔的“十一五”重大專項“近凈成型裝備研究”、“十二五”重大科研項目“靜壓造型工藝低壓鑄造工藝相結(jié)合研究”,等等。先進的裝備技術引導著我國鑄造生產(chǎn)向著“優(yōu)質(zhì)、高效、綠色”方向健康發(fā)展。圖6(左)是保定維爾研制成功的WELL-J-3型高效靜壓造型機,該機工藝適應性強,高效、有箱、水平分型,全自動工藝參數(shù)設置,壓實壓力分區(qū)無級可調(diào);還具有運行監(jiān)視與故障報警功能;鑄型的緊實方式是氣流預緊實+高壓多觸頭壓實,型腔硬度均勻,精度高。圖6(右)是濟南鑄鍛機械研究所研制的靜壓造型線。圖7是濟南二機床集團公司于2011年最新研制的TDS40固定式升降混砂機,目前達到了國內(nèi)先進水平。并且該系列混砂機可根據(jù)樹脂砂、水玻璃砂等多種工藝應用于鑄鐵、鑄鋼、有色件自硬砂的混制。最大出砂量40t/h;作業(yè)半徑可達10650mm,加上車載可實現(xiàn)雙向移動,因此作業(yè)面積非常大;輸砂臂由油缸驅(qū)動,出砂口可升可降,適合多種不同高度砂箱造型。圖8是山東開泰公司根據(jù)市場需求研制開發(fā)的QJ系列機械手式拋丸清理機,由兩大部分組成,一個是工件進出料系統(tǒng),另一個是拋丸室系統(tǒng)。機械手的夾緊裝置可以適應形狀、尺寸不同的鑄件而不需要更換夾具。此設備主要用于發(fā)動機缸體、缸蓋等拋丸清理。今天,我國鑄造機械制造業(yè)體系已經(jīng)日臻完善,鑄造機械產(chǎn)品結(jié)構