铸造装备自动造生产线的应用

铸造装备自动造生产线的应用

近年来，中国的许多制造企业购买了国际先进的制造设备。在中国的许多地方，dis1200、fmefa-sd6造型线、多功能芯中心、智能机器人等现代造设备已经可以在世界一流的造船设备中看到。但从总体上来讲,我国的铸造装备仍比较落后,铸造生产的机械化、自动化、信息化水平较低,缺乏节能、环保设备。国内铸造装备生产行业也存在着自主创新能力薄弱,产品可靠性不高,以及市场竞争无序等诸多问题。一、制造设备的应用1.国产自动造生产线是国产骨干铸造企业的一种采用自动造型生产线用于铸造生产,不仅可以提高生产效率和产品质量,更可改善劳动条件和生产环境,效果是非常明显的。近几年来,自动造型生产线增加较快,主要有三个特点:首先,采用自动造型生产线的企业不再仅限于大型骨干铸造企业。例如,在河南西峡的两个铸造厂,都分别拥有4~5条自动造型生产线。过去用土法生产的乡镇企业改造成采用自动造型生产线的铸造厂已不鲜见,而是有一批企业了。现在,虽然沿海地区的江苏、山东、辽宁等省的铸造产业仍占较大的比重,但中西部地区也已有相当多的企业采用了自动造型生产线;其次,国产的自动造生产线已开始可以稳定地供应装备铸造企业了,在国内生产水平分型自动造型线的己有四五个制造厂。但在全部自动生产线中国产的仍然是少数,且低档次的较多;第三,自动造型生产线已经不少了,但能按照生产线设计能力充分发挥作用的铸造企业还是少数,既存在还不能充分掌握运用自动造型生产线的问题,也有其他工序不能与生产线的能力和节拍有效匹配的问题。2.砂芯铸造技术的进步近几年制芯设备发展迅速,已从单机作业发展到多工序的机械化,进而发展到自动生产线。制芯设备发展的趋势是自动化程度越来越高,正逐步向采用机器人作业、组成自动化制芯单元的方向发展。近年来,我国铸造厂制芯装备及制芯技术水平得到大幅提高,单就国内顶尖制芯设备水平而言,由于国内整体工艺水平和工业基础的大幅提高,虽与国外制芯设备在运行可靠性等方面仍存在距离,但现在差距已大大缩小。目前国内铸造厂除机器人制芯中心仍以选购国外设备为主外,其余制芯设备基本选购国内制芯设备生产厂家的产品。(1)制芯设备领域取得的重大进步近几年,制芯设备方面已逐步发展成由单机或制芯线构成的安全、高效、可靠制芯单元和交钥匙制芯工程,且在国内首家创造性地将制芯设备拓展至砂型的射制,实现精密砂芯铸造,并以其经济的投资和运行成本,以及优异的质量成为造型方式的一种新选择。在制芯方面,目前铸造生产用制芯方式主要有热芯盒、冷芯盒、自硬砂、壳芯及各类油砂。其中三乙胺固化冷芯盒制芯工艺以其高效、低耗、尺寸精度高等特点发展最为迅速。它是在常温下将作为粘结剂的酚醛树脂和异氰酸酯与砂混合后,通过射芯机射入芯盒内再通入三乙胺迅速固化的工艺。随着三乙胺冷芯盒工艺的发展,冷芯盒组芯造型已开始替代覆膜砂壳型铸造,并有取代造型线的先天优势(质量、成本、上马速度及产品改型等方面)。(2)国内制芯设备存在的问题和发展趋势相比国外制芯设备而言,目前国内绝大多数厂家生产的制芯设备仍存在水平低下、能耗高,以及运行可靠性差等诸多需要改善的地方。制芯设备行业要根据我国铸造厂众多、发展水平参差不齐,以及具体的产品和工艺特点,开发出符合先进、科学、环保、低耗及实用发展趋势的制芯装备。按现在的发展趋势看,国内主要应开发三乙胺冷芯盒法抗湿性及抗铸件脉纹技术,以节约粘结剂,减少污染和铸件缺陷,降低成本;改进和提高垂直分型无箱射压造型机和空气冲击造型机的性能,控制系统的功能,同时对造型线辅机应按通用化、系列化原则进行开发,提高配套水平;抓紧开发适合于形状复杂模样造型或多品种批量生产所需要的个性化、实用型气流压实造型机。提高砂处理设备的质量、技术含量、技术水平和配套能力,尽快填补包括旧砂冷却装置和适于运送旧砂的斗式提升机在内的技术空白,努力提高砂处理系统的设计水平;研制多样化、使用效果好、寿命长的树脂自硬砂成套设备,增加品种,提高性能;着重开发冷芯盒射芯机系列产品及芯砂混制和送砂设备。面对国际市场激烈的竞争局面,制芯设备行业要根据我国国情,结合生产实际的需要,产学研相结合,开拓创新,下大力气开发先进、科学、高效、低耗和实用,且具有自主知识产权的制芯新产品,为改变我国大多数铸造企业工艺技术装备的落后面貌闯出一条投资小、见效快的捷径。3.冲天炉及其以上冲天炉(1)冲天炉据不完全统计,我国现有冲天炉40000多台,其中熔化率3~5t/h的冲天炉超过70%以上,熔化率6~9t/h(主要为7t/h炉)的冲天炉约300~350台,10~12t/h熔化率的冲天炉约有200~250台,而15t/h及其以上冲天炉,全国不足30台。冲天炉由于具有熔化效率高等诸多优点,是我国铸造行业的主要熔炼设备。冲天炉的发展趋势为高熔化效率(熔化率>10t/h)、水冷长炉龄、外热风及富氧送风等。另外,冲天炉-电炉双联熔炼也在推广中。(2)电炉感应电炉是目前铸造厂常用的熔炼设备,按电源频率可分为高频炉(>10000Hz)、中频炉(50～10000Hz)和工频炉(50Hz)三类;按工艺目的可分为熔炼炉、保温炉和热处理设备等。常用的感应电炉习惯上归纳为有芯感应熔炼炉、无芯感应熔炼炉、真空感应熔炼炉和感应淬火设备等。目前国内外采用中频感应电炉熔炼非常普遍,其发展方向是:提高比功率,实现电效率和热效率的双高与快速熔炼;功率连续可调,以适应不同升温和保温条件的需求;采用变频技术;双供电;动化管理,实现编程作业等。4.企业环保设备我国的铸造业在节能环保方面的投入还很少,除少数企业配备完善的环保设备外,多数企业没有配备环保设备或环保设备相当简单,铸造厂用于环保投资占整个铸造厂设备投资的5%~8%(工业发达国家一般是20%~30%)。铸造专用的除尘设备、旧砂再生设备、浇注烟气处理设备、炉料准备设备及余热再利用设备的应用等起步较晚。二、国产静压自动造型线情况我国现有铸造装备生产企业400多家,绝大多数为中小型企业,70%以上集中在山东、江苏、上海、浙江及河北等省市。2003年以来国产静压自动造型线情况见表1。铸造设备的未来发展趋势是大容量、专业化、高精度、节能、环保及低噪声。中国铸造协会2008年向国家发改委推荐的节能减排设备列于表2。三、铸造设备的进口价格我国铸造装备出口增长迅速,但出口的多为一般铸造设备,而同期进口的多为技术含量高的关键铸造设备,且其进口价格多为出口价格的数倍(见表3)。四、发展环境友好型铸造业的条件在整体上,我国铸