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2011德国GIFA和NEWCAST展览会技术趋势评析
http://cn.newmaker.com 5/21/2012 9:30:00 PM  佳工机电网
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铸造机械/压铸设备展厅
造型机, 压铸机, 消失模铸造设备, 混砂机, 烘砂机, ...
2011 年6 月29 日至7 月10日,中国机械工程学会铸造分会代表团一行50 人赴欧洲参观了GIFA&NEWCAST, 并于展会后参观了几家欧洲有代表性的铸造企业和研究机构。考察团全体成员真切地感到学习到很多,开阔了视野,收获颇丰。

回国后,笔者约请了部分随团成员及参展的中国企业代表,请他们谈及本次出访参观和参展的体会与收获,并对本届展会上的部分展出内容进行了点评。在此,愿与各位读者分享。

一、展会概况

四年一届的国际铸造展览会暨技术论坛(GIFA)、国际精密铸件展览会(NEWCAST)、国际冶金技术展览会暨学术论坛(METCE)和国际热处理展览会暨技术论坛(THERMPROCESS)于2011 年7 月2 日在德国杜塞尔多夫市落下了帷幕。这四个展会的共同主题是Bright World of Metals,共同口号是ecoMetals-Efficient Process Solution,以强调金属热加工领域的努力方向将是提高能源与自然资源的使用效率。

据查找到的GMTN 新闻中心统计资料,2007 年四大展会总参展商为1 754 家、展出净面积72 704 平方米、观众总人数78 041 人,其中铸造展商1 045 家(占总数64%)、铸造展出面积46 964 平方米(占总数70%)、铸造观众54 347 人(占总数75.5%)。相比于2007 年,世界经济经过四年的逐步恢复,特别是新兴经济体国家的快速进步,本届展会参展商总数达到了1 958 家,吸引了来自83 个国家和地区的79 000 多名观众。在这样一个背景下,GIFA 和NEWCAST不仅成为全球铸造界最大、最重要的聚会,更是当今铸造技术前沿潮流与技术的综合演练场,各大展商除了传统的优势产品和技术外,更是带来了能够提升企业形象的新技术和新产品,展示出了未来铸造技术的发展趋势。

二、观展体会

模拟技术向定量预测和自主优化发力

研究与发展铸造模拟技术的根本目标是使铸造技术人员能够方便快捷地利用铸造模拟软件获得合理的铸造工艺方案,节省铸造工艺的开发成本、缩短新产品的开发周期。所以铸造模拟技术的发展方向也应该瞄准这个目标。

代表团成员、华中科技大学华铸软件中心周建新教授介绍说:“本届GIFA 共有8 个铸造模拟软件供应商参展,MAGMA、PROCAST 等世界著名供应商都展示了其最新版本的商品软件。与2010 年5 月北京国际铸造展览会上展示的技术相比,铸造模拟技术已经有了较大的进步,尤其是在智能化铸造工艺设计与优化、模拟结果后处理3D 动画显示技术等方面取得了可喜的进展。”他认为,铸造模拟技术亟待进一步深入研究的方向有:1)缺陷的定量化预测技术;2)热物性参数及反求技术;3)智能化铸造工艺设计与优化技术;4)铸件全生命周期模拟;5)铸造模拟技术与ERP、PDM 技术的集成。

据悉,华铸软件中心已开发了英文版的“华铸CAE/InteCAST”软件,并出口到多个国家与地区。从2011年上半年开始,华铸软件中心与济南圣泉集团合作,由圣泉负责华铸英文版软件的国外销售业务,本届GIFA 上,“华铸CAE/InteCAST”携手圣泉首次亮相。华铸未来的发展目标是放眼国际、立足国内,与国内外同行一道努力使铸造模拟技术对铸造行业的进步与发展发挥更大、更重要的作用。

MAGMA 铸造科技公司推出的MAGMA 射砂模块———MAGMAcore+mold、有关模具寿命的模块———MAGMAdielife、MAGMA 有色模块———MAGMAnonferrous等最新技术,可以将模拟结果的两个不同版本在同一界面作显示对比;MAGMA5.2 版首次将3D 概念引入到模拟结果和三维几何体显示中来,用户可以像看3D 电影一样,查看立体的模拟结果和几何体。

对于铸造模拟技术的发展趋势,迈格码(苏州)公司余永吉先生认为应该是“自主优化”。他说:“优化———被称为未来的模拟技术,MAGMA 今后将更着力在‘自主优化’方面。通过自主优化,铸造者可以使用模拟在质量和成本上达到预期的目标。自主优化为正确的铸造布局或最佳工艺参数提供建议。计算机的虚拟铸造测试将使得影响参数的参数变更和系统检查达到最优配置。”

两年来,MAGMA 在中国大陆地区除江浙沪外,还在南部、中西部及东北地区相继有了新的客户群。应国内客户要求,除销售软件和技术支持外,MAGMA还增加了培训服务。余先生表示,明年5 月的北京国际铸造展上,MAGMA 将结合在本届GIFA 上推出的“自主优化”概念,与大家分享最新研究成果。

装备更具个性,机器人大行其道

为了解和学习铸造装备前沿技术,无锡锡南铸机参展并参观了展会,朱以松先生总结观展感受说:“目前来说,自硬砂工艺没有大的突破,决定了自硬砂装备也没有大的改变。中国自硬砂装备现在主张强调产品的特殊功能和利益,争求尽快展现样版工厂来证明装备的先进性是对的;但是,在全球范围内,以德、意公司为主的铸造装备公司,以产品艺术和视觉效果为设计理念,为客户量身打造,已经做到了在某一领域的独特性,并且通过整合各种营销手段实现了第一品牌形象。中国铸造装备公司的当务之急是,形成强势的企业核心竞争力,进行独特的品牌创新,建立良好的品牌竞争力,并努力开辟国内外市场。”他表示,意大利IMF 公司在全球不懈地推行大件铸造在线装备是锡南铸机要学习的,为此他们购置了6 300 mm 宽、28 000 mm长的大型车铣龙门加工中心,把自硬砂铸造装备的大型化定位为公司的产品战略,试图通过自身的努力及成果,带动中国自硬砂装备的进一步崛起。

代表团成员、一汽铸造有限公司高级顾问邢敏儒女士指出:“压铸机结构和性能有了较大进步。除了吨位已达到4 400 t,可以生产诸如车门之类的大型压铸件外,在真空系统方面也有了很大改进。为提高吨位、减少占地面积、节省材料,布勒采用了单模板压铸机;布勒压铸机还采用双真空系统,既在型腔抽真空,还在压室中抽真空,以确保压射时没有气体卷入合金。富莱压铸机展出的一款高真空大吨位压铸机取消了浇注机械手,用模具上的真空阀将铝合金通过插入保温炉中的升液管吸入到压室中,然后再用冲头进行压射,从而保证铸件在高真空条件下生产出来。该设备已在欧洲汽车件压铸厂正规投产使用,能够确保压铸件内在性能,并且可焊接,可热处理。IDRA 压铸机模板也有较大改进。”

铸造业环境非常恶劣,在这样的环境中长期工作,会对人体健康造成很大影响,采用机器人来代替人的工作,可以有效地降低人的劳动强度,提高设备的安全性能,便于设备的管理;同时,机器人还可以完成人体所不能完成的大量重复性的工作,减少人为误工,可以更好地提高产品质量,使生产效率、产能大幅提升。

围绕库卡、ABB、法那科、川琦等国际知名机器人应用而衍生开发的自动化应用装备大量应用于铸造流程的各个环节,令人目不暇接,体现了较高的装备制造技术水平。在制芯过程中,只要加上防护罩,机器人就可以在有灰尘和有刺激性气体的环境下得到很好保护,它可以不知疲倦地工作,同时还能保证很高的精确度。采用机器人来浇注已经成功地应用于铝合金及铜合金小铸件的金属型铸造中。机器人正在逐步取代铸件清理过程(诸如去除浇冒口,去除毛边、飞刺,打磨)中的人工劳动。美国FILL 公司的双浇包自动浇注系统、缸盖取件振砂搬运一体化单元体现出较高的技术含量;MOSSIN 公司展示出了在铸件清理、去毛刺切割单元方面的应用案例;CLANSMAN、MAUS公司的黑色铸件清理单元在黑色铸造方面大有用武之地;LORAMEND 公司的砂芯取件单元,快速轻巧、效率奇高,体现了机器人良好的柔韧性与自动化优势;由中国轻工集团公司二级企业长沙长泰机械股份有限公司和德国徕斯机器人公司共同合资组建的长泰徕斯机器人有限公司展出了为德国大众定制的缸盖重力机与机器人取件系统,提供了重力机与机器人配合的样板演示。

然而,虽然近年来工业机器人铸造自动化方面发展迅速,但在工业机器人辅助作业的复杂流水线设计与制造方面仍有大量提升空间。

合金产品及技术向专业化和集成化两极发展

铸件生产中所使用的铸造辅助合金材料虽然量并不多,但其影响铸件最终质量的能力极为震撼,其处理技术也越来越讲究。仅从这一角度,说铸造是精细工种一点也不为过。在GIFA 上,众多中国铸造企业熟悉的辅助合金产品及技术国际供应商(如Elkem、FOSECO、SUPERIOR GRAPHITE、SinterCast 等)悉数亮相。

Elkem展出的热分析技术可以对生产现场的冶金质量进行即时监控和对缺陷风险进行预先评估,其预处理产品在高强度灰铁、高质量球铁和ADI 上也获得了非常成功的应用,而且他们针对铸铁件个性质量诉求开发的几种新型孕育剂正在全球的一些铸造工厂进行最终的实际应用和效果分析评估,有望很快就投入市场。Elkem公司高杰先生说:“我觉得现在铸造行业正在向着分工专业化和高度集成化的两极发展。分工专业化是指现在铸造行业内的分工越来越细致,铸造厂家所需的各种原料以及工装、设备等都有很多厂家进行专业化生产和研发,而很多铸造厂则致力于开发某个领域的铸件产品并专注于这些产品的大批量生产加工,铸件品种越来越精,质量也越来越棒;而高度集成化则是指铸造领域有实力的一些公司,致力于为客户提供整套的技术工艺、成熟的设计和应用方案,从而使得铸造厂家可以很快地投产并取得效益。”

FOSECO 公司也许正是金属液处理技术和产品集成化的一个典型。现场见到了他们的金属液熔化、转运以及浇注过程整体解决方案。他们集合了炉料配料优化软件FURNACALC、最新随流孕育装置MSI DC+、热分析仪器ITACA 及连续测温和显示装置ACCUMATRIX等,最大限度地将铁液熔炼和处理过程可控化。其中INITEK 球铁液处理技术是本届展览会上的一大亮点。

INITEK 球铁液处理技术整合福士科的专利球化处理包INITEK Convertor、专利预处理剂INODEX 和专利包衬材料KalteK ISO 18S 于一体,可以在一个包内进行预处理和球化两项工艺。它消除了金属液中氧含量波动带来的负面作用,同时大大减少了镁合金的加入量和大幅度降低了金属液的出炉温度及浇注温度。据福士科中国公司陈子华先生介绍,利用福士科的INITEK 处理工艺,可以把镁的吸收率由冲入法的40%~50%提高到85%~95%,将球化剂的加入量在冲入法基础上降低30%~50%,而且完全取消了包内孕育。由于其包衬的绝热性,加之球化剂量的减少,在保证相同浇注温度的前提下,出炉温度可以至少降低30~50 ℃;另外,由于使用了特制的预处理剂INODEX,在球化剂加入量降低30%~50%的情况下,抗衰退能力还大幅度提高,铁液中MgO、MgS 夹杂大幅度减少,铁液的洁净度提高,流动性改善,同时铁液的夹杂倾向、白口倾向、缩松倾向大幅度降低,铁液的冶金质量得以充分改善。

FOSECO 的INITEK 球铁液处理技术,对于降低球化剂、孕育剂资源的消耗,降低铸件的能耗具有极大的意义,可以毫不夸张地说,这是全球铸造球铁生产领域的一大革新。目前,福士科正在全球范围内推广应用该项新技术。

FOSECO 特别在自己的展区内辟出了一个演讲区,在固定时间段发表他们的最新研究成果和演示其产品与技术的DVD。每一次经过,都能发现那里总是人潮如织。

除了传统的石墨增碳剂产品外,SUPERIOR GRAPHITE 这次带来了最新研发的新型石墨孕育剂。此孕育剂可以部分替代普通孕育剂,而且可以极大地改善灰铁和蠕铁的组织均匀性和石墨形态。SUPERIOR GRAPHITE 专注于用石墨产品为铸造产业服务的理念由此可见一斑。

造型材料强调环保和高效

能源和材料的节约使用正在成为越来越重要的市场竞争因素。造型材料展区大户ASKCHEMICALS和圣泉集团的产品明显显示了这一方向。圣泉的环保型铸造树脂在混砂、造型、制芯和浇注过程中挥发的各种有害有毒有机物的量都比较低,能达到欧洲要求的标准水平;其新开发的碳质和锆质过滤网具有更高的高温强度,过滤效果更佳;而高效补缩发热冒口套除可以进一步提高冒口的补缩效率外,还能使冒口金属液的重量降低三分之二和使清理工作更加容易简单。

说到造型材料(包括过滤及补缩等铸造材料)的前景,圣泉集团副总裁祝建勋先生说:“只要铸造业发展,铸造材料就一定有好的前景,当然,应区别不同国家或市场来考虑这个问题。欧、美、日发达国家,在铸造材料的需求总量上不会有什么增长,但其技术在环保和效率上的要求会越来越高;而对于发展中国家,在先满足技术要求的条件下,铸造材料的需求总量可能会有很高的增长。总体上,铸造材料会朝着优质、绿色、高效的方向发展;同时也会结合不同铸件和不同工艺要求,向产品多样化方向发展。”

本届GIFA 和NEWCAST 共占居了8 个展馆,其中1.5个展馆展出了精密铸件,这些铸件展商大部分来自中国。对于“可否由此认为中国精密铸件的质量和技术已能代表国际水平”的提问,一汽铸造有限公司高级顾问邢敏儒女士回答:“我不认为有很多参展商就是铸造能力强,相反,我倒觉得中国铸造也像汽车一样,数量很大,但是档次却很一般。而且,令人不安的是,有很多耗能高、价值低的铸件也在高调展示。”

作为我国资深汽车有色铸造领域专家,邢敏儒女士认为,目前汽车轻量化是全世界都关注的问题,因而汽车件以轻合金铸件代替原铸铁件和钢板焊接件的趋势越来越明显。在展会上,除了发动机缸体缸盖大部分用铸铝合金生产外,其他很多结构件也采用铸铝合金或镁合金来生产,尤其是作为高效率的压铸工艺和真空压铸工艺在汽车件上得到了更广泛的应用,真空压铸的副车架等可做热处理和焊接的轻合金件是本届会展的一大亮点。

代表团成员、暨南大学教授李卫先生说:“较多中国铸造厂参展,说明国内企业铸件质量提高,迫切希望走向国际市场,这也能使国外同行和客户认识到中国铸件走出来了。然而,虽然有许多中国铸件参展,但因参展是自由的,还不能由此认为中国铸件的质量和技术已能代表国际水平,最多只是部分中国铸件的质量和技术已达到国际先进水平。”由于一直从事耐磨材料领域的研究工作,就耐磨钢铁铸件,李老师进行了评论:“展会上的耐磨铸件展商有南非、土耳其、马其顿、斯洛文尼亚、捷克等国的企业,但未见国际著名的耐磨铸件企业,说明NEWCAST 展览会有一定局限性。国内有4 家耐磨钢铁铸件企业参展,很遗憾他们没能带较大铸件实物。与国外几家企业的耐磨铸件相比,国内外耐磨材料选材大同小异,我国较好的一些企业耐磨铸件表面质量有过之无不及,这说明我国耐磨铸件表面质量是可以走向世界的。但我也确实感到,国内许多中小企业的耐磨铸件表面质量较差,主要原因是综合投入少和技术水平较低,另外有错误观念认为磨损消耗件可以不考虑表面质量。”

Elkem公司高杰先生分享观展感受时说:“我觉得GIFA 在教育培训等方面很有特点。在我们公司的展台附近是一家德国公司的展台,他们可能与GIFA 组织者有相关的协议,安排了专职人员接待观展的学生并进行现场培训。从不同材质的金相观测、新技术新材料的介绍到实际动手制型、合箱、浇注、清理等均有涉及。在展会上安排这样的培训,非常新颖,应该也会取得非常好的培训效果。”

三、展后交流

中国机械工程学会铸造分会代表团展后访问了德国最大的独立汽车零部件镁压铸厂(PowerCast Zitzmann)、德国轻金属技术开发公司(Arge etallguss)、法国PSA(标致)集团Sept-Fons 工厂。尽管上述几个工厂无法代表欧洲铸造企业全貌,但工厂的产品、设备以及管理水平仍留下了深刻印象。

印象较深的是工厂的产品质量一流。据同行的中国第一汽车集团技术人员讲,法国PSA(标致)集团Sept-Fons 工厂生产的缸体铸件尺寸精度尤其是壁厚均匀性优于国内工厂生产的同类产品。

沈阳铸造研究所陈瑞研究员认为,“这几个工厂的管理水平高,机械化程度高。所参观的几个工厂,多数设备并不很先进,也可见到部分上世纪80 年代设备。尽管如此,仍然不仿碍生产出一流的产品,这一点对我们的启发很大。所参观的几个工厂并不象想象的那样华丽,就连供人参观的安全通道也很狭窄,没占用主要场地,看来老外也讲实用。看来,国内多数企业的决策者普遍求洋求新的观点有待进一步反思。”暨南大学李卫教授感慨道:“展会和工厂参观印象较深的是铸造厂自动化程度越来越高,特别是清整工位自控机械手的广泛应用,明显减少了人工,提高了铸件清整质量,改善了工作条件,这方面国内工厂还有相当大的差距,需要以人为本和加大投入。”

四、结束语

铸造技术的发展必然要为社会进步和经济发展的大局所左右,“绿色铸造”的概念体现了高速发展着的文明进程的人性化特征和经济可持续发展的总体要求。本届GIFA 给笔者最深刻的感受是:包括工艺设计、炉料配方、金属液熔化、制芯造型、清理、质量检测及商务活动等在内的铸造生产经营全过程已全部可以实现智能化;铸件从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个“产品生命”周期中,对环境的负面影响最小、资源效率最高,从而使企业经济效益和社会效益达到最优化,将是未来铸造技术的体现方式,这对企业信息化运作水平提出了相当高的要求。因而,拥有铸造基础理论知识、铸造生产实践经验和计算机运用三方面能力的人才将是中国铸造业趋强的必然渴求。(袁亚娟执笔,刘秀玲整理)

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