¿Qué es la industria de la fundición?

Empresas que producen piezas fundidas, la industria que produce piezas fundidas se denomina industria de fundición

Situación actual de la industria de fundición

En el rápido desarrollo actual de la ciencia y la tecnología , debido a la mejora de la tecnología de conformado por fundición. Ventaja especial: actualmente no existen otros procesos de fabricación que puedan reemplazar algunas piezas estructurales complejas. El proceso de fundición sigue siendo el proceso de conformado de metales más económico y conveniente. Con la integración de la economía global, a medida que la cooperación internacional se vuelve cada vez más estrecha y la competencia se vuelve cada vez más feroz, la industria de fundición de automóviles de China debería aprovechar al máximo sus ventajas de recursos de fundición y desarrollar su propia industria de fundición.

Con el rápido desarrollo actual de la ciencia y la tecnología, debido a las ventajas especiales de los procesos de fundición y conformado, actualmente no existen otros procesos de fabricación que puedan reemplazar algunas piezas estructurales complejas. El proceso de fundición sigue siendo el proceso de conformado de metales más económico y conveniente. Con la integración de la economía global, a medida que la cooperación internacional se vuelve cada vez más estrecha y la competencia se vuelve cada vez más feroz, la industria de fundición de automóviles de China debería aprovechar al máximo sus ventajas de recursos de fundición y desarrollar su propia industria de fundición.

1. Situación actual de la industria de fundición de China

China es el mayor productor de fundición del mundo en la actualidad. Según los datos, el valor de producción de los productos de fundición de mi país representa aproximadamente el 1%. de la economía nacional. En los últimos años, el comercio de importación y exportación de piezas fundidas ha crecido rápidamente y la producción de piezas fundidas ha alcanzado aproximadamente el 9%. Hay más de 20.000 fundiciones en mi país y hasta 1,2 millones de empleados en la industria de la fundición. La producción de fundición en la región del "delta del río Yangtze" representa 1/3 del total del país. La región está dominada principalmente por empresas privadas. El desarrollo de la industria del automóvil y sus piezas de automóvil ha promovido fuertemente el desarrollo de la industria de la fundición. Wanfeng Auto es la empresa de llantas de aleación de aluminio más grande de Asia, con un valor de producción anual de más de mil millones de yuanes y un volumen de exportación de 6.000 dólares estadounidenses. Kunshan Fujihe Machinery Co., Ltd. produce piezas fundidas para motores de automóviles y sistemas de frenos, con una producción anual de 40.000 toneladas y unos ingresos por ventas de 550 millones de yuanes. East China Tekesi es un fabricante avanzado y moderno de piezas fundidas de bloques de cilindros con una capacidad de producción anual de 1 millón de piezas de piezas fundidas de bloques de cilindros para automóviles. Shanxi es una provincia rica en recursos de fundición, rica en arrabio, carbón, aluminio y magnesio, electricidad y recursos laborales. La industria de fundición de Shanxi tiene ventajas únicas. Tiene 500 empresas de fundición, el 80% de las cuales son empresas privadas. La producción anual de Shanxi International, Hejin Shanlian y Shanxi Huaxiang alcanza las 40.000 toneladas, 20.000 toneladas y 120.000 toneladas respectivamente. Empresas automotrices clave en las "tres provincias orientales", como FAW Group y Hafei Group, han impulsado el crecimiento de la producción de fundición de automóviles. FAW Group Casting Company ha establecido una capacidad de producción de 400.000 toneladas de piezas fundidas. Liaoning Northern Crankshaft Co., Ltd. formará una base de producción de cigüeñales con una producción anual de 150.000 motores, 1 millón de cigüeñales y un valor de producción de 2 mil millones al final del "Undécimo Plan Quinquenal". Se desarrolla la industria de la fundición a presión en el "delta del río Pearl", con más de 700 empresas de fundición a presión con una producción anual de 200.000 toneladas. Dongfeng Nissan, Guangzhou Honda, Guangzhou Toyota y las empresas de repuestos han promovido fuertemente el desarrollo de la industria de fundición a presión. La producción de piezas de fundición a presión para bloques de cilindros y culatas de automóviles de pasajeros ha aumentado año tras año.

2. Situación actual de la industria de fundición extranjera

En los últimos años, la industria de fundición mundial ha seguido creciendo. En 2004, la producción de fundición aumentó un 8,4% con respecto al año anterior. produjo 22,42 millones de toneladas de piezas fundidas, ocupando el primer lugar a nivel mundial, con un aumento del 23,6% respecto al año anterior. La producción y la tasa de crecimiento de los diez principales países productores de fundición del mundo se muestran en la Tabla 1. Como puede verse en la Tabla 1, la producción de fundición de China representó aproximadamente 1/4 de la producción mundial de fundición en 2004. La producción de fundición de Brasil fue la que creció más rápidamente, alcanzando el 25,8%. Los países con tasas de crecimiento superiores a los dos dígitos incluyen Brasil, China, México e India, todos los cuales son países en desarrollo. La tasa de crecimiento de las piezas fundidas en los países desarrollados es generalmente baja. La producción de fundición estadounidense ha quedado relegada al segundo lugar desde el año 2000. En 2004, la producción total de piezas fundidas en los Estados Unidos fue de 12,31 millones de toneladas, de las cuales las piezas de hierro gris representaron el 35%, las piezas de hierro dúctil el 33%, las piezas fundidas de acero el 8,4% y las piezas de aleación de aluminio el 16%. . Desde la perspectiva de la demanda, la demanda de piezas de fundición de hierro dúctil y de aluminio está creciendo. En 2003, las piezas fundidas importadas representaron el 15 por ciento de la demanda total, y el precio de las piezas fundidas importadas era entre un 20 y un 50 por ciento más bajo que el de los Estados Unidos. En los últimos años, debido a los altos requisitos ambientales para la fundición, el alto consumo de energía y la costosa mano de obra, se han cerrado las fundiciones de las grandes empresas automotrices estadounidenses que producen piezas fundidas de automóviles comunes, y la producción de piezas fundidas se ha trasladado gradualmente a países en desarrollo como China, India, México y Brasil. La industria de fundición de Japón está en crisis y su fuerza laboral está disminuyendo. En 2004, la producción total de fundición del Japón fue de 6,39 millones de toneladas, de las cuales las piezas de hierro gris representaron el 42 por ciento, las piezas de hierro dúctil el 30 por ciento, las piezas fundidas de acero el 4 por ciento y las piezas de aleación de aluminio el 21 por ciento. Desde la perspectiva de la demanda, la demanda de piezas de fundición de hierro dúctil y de aluminio está creciendo.

La industria de fundición japonesa ha trabajado mucho en innovación tecnológica y ha desarrollado arena de fundición esférica de baja expansión, materiales de hierro fundido con alta absorción de vibraciones, hierro dúctil resistente al calor con contenido medio de silicio y otros materiales. Sus piezas fundidas al vacío se pueden soldar y tratar térmicamente, y la producción de piezas fundidas semisólidas se utiliza para ruedas de aluminio para automóviles, lo que mejora la resistencia y el alargamiento. La fundición a presión de aleaciones de magnesio se ha desarrollado aún más y ha reemplazado a la fundición por gravedad, con un rendimiento mejorado y costos más bajos.

3. La dirección del desarrollo de la tecnología de fundición de automóviles

La tecnología automotriz se está desarrollando hacia el peso ligero, la digitalización y la protección del medio ambiente. Según informes relevantes, por cada reducción del 10% en el peso del vehículo, el consumo de combustible se puede reducir en un 5,5%, la economía de combustible se puede mejorar entre un 3% y un 5% y las emisiones se pueden reducir en aproximadamente un 10%. Hay dos formas principales de reducir el peso de las piezas fundidas. Una es utilizar piezas fundidas de aleaciones no ferrosas como aluminio y magnesio. Según las estadísticas de los Estados Unidos, en 2003, 2/3 de las piezas fundidas de aluminio se utilizaron en automóviles, alcanzando los 107 kg por vehículo. El segundo es reducir el espesor de la pared de las piezas fundidas, diseñar piezas fundidas combinadas de varias piezas, producir piezas fundidas compuestas de alta resistencia y paredes delgadas y reducir los márgenes de mecanizado para producir piezas fundidas con una forma casi neta. Con el rápido desarrollo de la tecnología automotriz, para acortar el ciclo de preparación de la producción de piezas fundidas y reducir el riesgo de desarrollo de nuevos productos, se requieren tecnología de moldeo rápido, simulación por computadora, modelado tridimensional y tecnología CNC. La producción limpia y el reciclaje de residuos son las tendencias de desarrollo de la industria de la fundición, y la reducción del consumo de energía es el tema de su desarrollo sostenible. La industria de fundición de automóviles de mi país debe seguir el camino de la alta eficiencia, el ahorro de energía, el ahorro de materiales, la protección del medio ambiente y la fundición ecológica, porque el país y la sociedad requieren un control estricto de los grandes consumidores de energía y contaminadores en la industria de fundición de automóviles para mejorar el calor. Trabajo , sucio y agotador de la industria de fundición. Ambiente laboral para empleados en industrias intensivas.

4. Tendencias de desarrollo de la tecnología de fundición automotriz

Hay muchas tendencias de desarrollo de la tecnología de fundición automotriz en el país y en el extranjero. Solo presentaremos brevemente algunas tecnologías de fundición y tendencias de desarrollo en ensamblaje en masa. Línea de producción en la industria automotriz.

4.1 Tecnología de conformado por fundición en arena

La forma del molde húmedo se compacta manualmente: choque + compactación → alta presión + compactación por microchoque → compactación con punzón de aire → compactación con presión estática en varias etapas de desarrollo . La esencia de la tecnología de moldeo por presión estática es el "preapriete + compactación en el aire", que tiene las siguientes ventajas: contorno claro del molde, dureza superficial alta y uniforme, ángulo de inclinación pequeño, alta utilización de la plantilla y bajo desgaste del equipo de proceso. La rugosidad de la superficie del molde de fundición es baja y la tasa de desperdicio del molde de fundición es baja. Por lo tanto, es el proceso de modelado más reciente y avanzado y se ha convertido en el proceso de endurecimiento principal en la actualidad. En la actualidad, el moldeo a alta presión y el moldeo por chorro de aire simple se han reemplazado gradualmente por el moldeo por presión estática. La línea de moldeo a alta presión original y las máquinas principales de la línea de moldeo por chorro de aire se han actualizado gradualmente a la tecnología de moldeo por presión estática. es la primera opción para las nuevas fundiciones. En la actualidad, los fabricantes extranjeros más famosos de equipos de moldeo por presión estática incluyen la empresa alemana KW, la empresa HWS y la empresa italiana Savelli. La mayoría de los fabricantes nacionales de fundición de automóviles utilizan equipos fabricados por HWS Company o KW Company, como FAW Foundry Company, Dongfeng Motor Foundry, Shanghai Sandman Casting Company, East China Texi, Shanxi Sanlian, Guangxi Yuchai, Wuxi Diesel Engine Factory, etc.

4.2 Tecnología de forma casi neta

(1) Proceso de formación de fundición de espuma perdida

La fundición de espuma perdida también se denomina fundición en molde gasificado, fundición en molde sólido y fundición sin molde. Fundición de cavidades. La precisión dimensional de este proceso es de hasta 0,2 mm y la rugosidad de la superficie puede alcanzar Ra5μm~Ra6μm. La industria de la fundición lo elogia como "una nueva tecnología de fundición en el siglo XXI" y un "proyecto ecológico en fundición". " Este método de proceso utiliza tecnología de vacío y arena seca sin aglutinantes. Según estadísticas de 2003, 150 empresas de mi país utilizan este proceso para producir tres categorías principales de piezas fundidas: cajas, accesorios de tuberías y cuerpos de válvulas, y aceros aleados resistentes al calor y al desgaste, con una producción total de más de 100.000 toneladas. . Algunas fundiciones de automóviles nacionales utilizan líneas de producción de fundición nacionales: algunas utilizan líneas de producción simples o producción con una sola máquina; otras utilizan líneas de producción de fundición importadas del extranjero; En 1993, FAW Group Corporation introdujo las mesas vibratorias de modelado de la American Fukang Company para producir máquinas de preespumado y máquinas de moldeo para moldes de EPS y otros equipos para producir tuberías de entrada de aire para automóviles. La planta general de motores de Changsha introdujo líneas de fundición automatizadas desde Italia para producir bloques de cilindros y piezas fundidas de culatas de aleación de aluminio. Hefei Forklift Group produce piezas fundidas de cajas complejas mediante un proceso de unión de cuatro secciones de moldes de espuma en un todo. La precisión dimensional puede alcanzar el nivel CT7-CT8 y los productos se exportan a los Estados Unidos. Chengdu Chenggong Group produce transmisiones de cargador mediante un proceso de unión de ocho piezas de molde de espuma en un todo. La masa de fundición alcanza los 320 kg. En comparación con la fundición en arena, el peso de la pieza en bruto se reduce en un 15% y la tasa de rendimiento alcanza más de 95. %.

El proceso de espuma perdida se ha desarrollado significativamente en los Estados Unidos en los últimos años. General Motors ha invertido en la construcción de 6 líneas de producción de fundición de espuma perdida para producir en masa bloques de cilindros y piezas fundidas de culatas de aluminio. En el futuro, la tecnología de moldeo rápido y la tecnología de simulación se utilizarán ampliamente en este proceso para acortar el ciclo de preparación de la producción y lograr una producción rápida de piezas fundidas. La dirección del desarrollo futuro debe ser moldes de alta gama con buena calidad, complejidad, precisión y larga vida útil. Mejorar el nivel técnico de los materiales de los moldes, la tecnología de conformado, la tecnología de recubrimiento y los equipos de herramientas de esta tecnología brindará a las piezas fundidas de EPS una perspectiva de desarrollo más amplia.

(2) Proceso de conformado de fundición de precisión por inversión

La tecnología de fundición por inversión para automóviles de mi país ha logrado grandes avances y la tecnología de forma casi neta se puede utilizar para producir productos de fundición sin márgenes. Los procesos de fundición de precisión por inversión incluyen el proceso de fabricación de carcasas de vidrio soluble, el proceso de fabricación de carcasas compuestas y el proceso de fabricación de carcasas de sol de sílice. Los materiales de los productos automotrices incluyen acero al carbono, acero aleado, aleaciones no ferrosas y hierro dúctil. Hay aceros de alta aleación y materiales de superaleación en el extranjero. El equipo de fundición en el país adopta hornos de frecuencia media ordinarios y rápidos; en el extranjero, se utilizan hornos de vacío, hornos de volteo y tecnologías de hornos de alta frecuencia. La rugosidad de la superficie de las piezas que utilizan el proceso de fabricación de carcasa de sol de sílice puede alcanzar Ra1,6 μm, la precisión dimensional puede alcanzar el nivel CT4 y el espesor mínimo de pared puede alcanzar 0,5 ~ 1,5 mm. Países como Europa, Estados Unidos y Japón han comenzado a prestar atención a la aplicación y expansión de las fundiciones de precisión en la industria automotriz. La demanda del mercado de piezas fundidas de precisión para automóviles en mi país también está creciendo y desarrollándose rápidamente. En 2003, la producción de piezas fundidas de precisión fue de 600.000 toneladas, con un valor de producción de 11.000 millones de yuanes. Dongfeng Motor Precision Casting Co., Ltd. utiliza un proceso de fabricación de carcasas compuestas de sol de sílice y vidrio soluble para producir productos de alta tecnología y alto valor agregado. Diseña y fabrica estructuras originales de fundición, forja, mecanizado y ensamblaje de piezas múltiples. una fundición integral de precisión, con lo que se reducen significativamente los costes de fabricación.

La tendencia de desarrollo futuro de la tecnología de conformado por fundición a la cera perdida es que los productos de fundición se están acercando cada vez más a los productos de componentes. Las piezas fundidas de precisión tradicionales solo se utilizan como piezas en bruto y ya no son adecuadas para los rápidos cambios en el mercado. La complejidad y el nivel de calidad de los productos componentes son cada vez mayores, los métodos de I + D son cada vez más fuertes, la colaboración profesional está comenzando a aparecer y la aplicación de CAD, CAM y CAE se ha convertido en la principal tecnología para el desarrollo de productos componentes. Como líderes en la industria de fundición de precisión de China, las empresas de fundición de precisión de Dongfeng Motor Corporation y FAW Group Corporation seguramente podrán desarrollarse rápidamente gracias a sus sólidas capacidades de investigación y desarrollo y su tecnología avanzada.

4.3 Tecnología de fabricación de núcleos

En la actualidad, existen tres procesos de fabricación de núcleos para núcleos de fundición de automóviles en el país y en el extranjero, los principales procesos que a menudo se utilizan en paralelo en los automóviles modernos. Las piezas fundidas son fabricación de núcleos de caja de núcleo caliente, fabricación de núcleos de carcasa, fabricación de núcleos de caja de núcleo frío, etc., se ha eliminado la fabricación tradicional de núcleos de resina sintética o arena bituminosa. La tecnología de caja de núcleo frío tiene dos características: primero, tiene una velocidad de endurecimiento rápida, alta resistencia inicial y alta productividad; segundo, el núcleo de arena tiene una alta precisión dimensional, lo que puede cumplir con los requisitos para la producción de núcleos de arena para paredes delgadas; y piezas fundidas de alta resistencia. Por lo tanto, la tecnología del proceso de fabricación de núcleos tiene una tendencia de desarrollo dominada por la tecnología de caja de núcleos fríos. FAW Foundry Company, Dongfeng Motor Foundry, Shanghai Shengdeman Casting Company, East China Texi, Shanxi International Casting Company, etc., utilizan tecnología de fabricación de núcleos de cajas con núcleo frío. La máquina para fabricar núcleos de cajas de núcleo frío de 110L avanzada y contemporánea se muestra en la Figura 1.

El proceso de fabricación de núcleos más avanzado es un centro de fabricación de núcleos que combina tecnologías clave de núcleo y caja de núcleo frío. Todo el disparo de núcleos, la toma de núcleos, el recorte de rebabas y el posicionamiento de múltiples núcleos están integrados. Uno, el recubrimiento, el secado y otros procesos se completan automáticamente utilizando una o más máquinas y robots de fabricación de núcleos. Los fabricantes extranjeros más famosos de centros de fabricación de núcleos incluyen la empresa española LORMENDl, las empresas alemanas Laempe y Hottinger, así como la empresa italiana FA, etc. Dongfeng Motor Foundry, FAW Foundry Company, Shanghai Sandeman Foundry Company, East China Tekesi, Shanghai Diesel Engine, Luotuo Second Railway, Weichai, Jiangxi Isuzu, etc., utilizan tecnología de centro de fabricación de núcleos de caja de núcleo frío.

4.4 Tecnología de fundición de hierro fundido

Actualmente, existen dos métodos principales de tecnología de fundición de hierro fundido en el país y en el extranjero: uno es el proceso de fundición dual de un gran horno de cubilote de eliminación de polvo con aire caliente. y horno de mantenimiento de frecuencia eléctrica; adopta tecnología de fusión de horno de inducción de frecuencia media; La tecnología de hornos de frecuencia intermedia producida por Inda Company y Bile Company en los Estados Unidos ha comenzado a recibir cada vez más atención. Esta tecnología es cada vez más madura. Sus ventajas de limpieza, protección ambiental, ahorro de energía, alta eficiencia y seguridad son sobresalientes. y es la dirección del desarrollo futuro.

Por lo tanto, el hierro fundido ha pasado gradualmente de ser fundido en hornos de frecuencia industrial a utilizar hornos eléctricos de frecuencia media eficientes y que ahorran energía.

1. Steam Casting Company y Dongfeng Motor Company han adoptado la tecnología de horno de frecuencia intermedia y horno de retención producida por Inda Company y Bile Company, y han desarrollado y aplicado agentes esferoidizantes, inoculantes, agentes reptantes y otros productos aditivos diversos para formar una estandarización comercializada. , estandarización y serialización. La inoculación de hierro fundido utiliza una máquina de inoculación de seguimiento de flujo con control fotoeléctrico. El nuevo método de esferoidización con alimentación de alambre y el proceso SINTER CASTZ combinados con la moderna tecnología de detección son un proceso muy ventajoso para el tratamiento de esferoidización y vermigación del hierro fundido, y el número de usuarios aumenta día a día. La carga de metal extraño se tritura, purifica y pesa, lo que mejora en gran medida la eficiencia de la fusión y la calidad del hierro fundido. Fundiciones nacionales como Tianjin Toyota, Tianjin Qinmeida y Suzhou Qinmeida han adoptado procesos de trituración de materiales de hornos.

4.5 Tecnología de fundición a presión de culata y bloque de cilindros de aleación de aluminio

La aleación de aluminio es el metal ligero más rápido y más utilizado en los automóviles, porque el rendimiento de la aleación de aluminio en sí ha alcanzado el Nivel de peso ligero, requisitos de alta resistencia y resistencia a la corrosión. Inicialmente, las aleaciones de aluminio sólo se utilizaban para algunas piezas que no estaban sujetas a impactos. Posteriormente, al fortalecer los elementos de aleación, la resistencia de las aleaciones de aluminio mejoró enormemente. Debido a su peso ligero, buena disipación de calor y otras características, puede cumplir con los requisitos de los pistones, bloques de cilindros y culatas de motores que trabajan en ambientes hostiles. La tecnología central de fundición a presión de culatas y bloques de cilindros de aleación de aluminio puede mejorar el control de calidad de materiales como la purificación, el refinamiento, el refinamiento y el deterioro, haciendo que la calidad de las piezas fundidas de aluminio sea consistente y estable. Con el desarrollo de la industria automotriz de mi país, especialmente el rápido aumento de los automóviles familiares y el aumento de las exportaciones de repuestos para automóviles, las piezas fundidas de aluminio para automóviles tendrán un gran crecimiento. La producción total de fundición de mi país en 2003 fue de 19,87 millones de toneladas, de las cuales 1,17 millones de toneladas fueron de aleación de aluminio y magnesio, lo que representó el 5,8% de la producción total. Toyota espera aumentar el bloque de cilindros de aluminio del actual 35% al ​​50% en los próximos dos años. Nissan planea utilizar materiales de aluminio para los bloques de cilindros del 70% de sus sedanes de gasolina para 2010, y casi el 100% de sus culatas y cajas de transmisión. Ya en 1994, Honda Motor Company reemplazó todos los bloques de cilindros de los motores de gasolina por bloques de cilindros de aluminio. Los metales no ferrosos, como los bloques de cilindros y las culatas de aleación de aluminio, utilizan principalmente fundición a presión (incluida la fundición a presión al vacío), fundición a presión a baja presión, fundición a presión a alta presión, fundición a presión por gravedad de metales y prometedoras piezas semisólidas. tecnología de conformado por fundición. Los talleres de fundición a presión de aluminio de Dongfeng Honda Engine Company y Dongfeng Nissan Engine Branch utilizan máquinas de fundición a presión de 2500 toneladas para producir bloques de cilindros de aluminio y lograr la localización. Hay dos procesos principales de conformado de culatas de aluminio: uno es el proceso de conformado por fundición por gravedad representado por Europa y Estados Unidos. Shanghai Pierburg, Nanjing Texi y otras empresas eligen la máquina de fundición por gravedad de la empresa italiana Fata para producir culatas de aluminio; es el proceso de conformado por fundición por gravedad basado en Japón y Corea del Sur. Como representante del proceso de conformado por fundición a baja presión, el taller de fundición a presión de aluminio de Dongfeng Nissan Engine Branch, Guangdong Zhaoqing Casting Company y Tianjin Toyota Casting Company utilizan baja presión. -Máquinas de fundición a presión de empresas japonesas sintoístas y de otras empresas para producir culatas de aluminio.

4.6 Tecnología de formación de aleaciones de magnesio

La resistencia específica y la rigidez específica de las aleaciones de magnesio son mayores que las de las aleaciones de acero y aluminio, y mucho mayores que las de los plásticos de ingeniería. Las aleaciones de magnesio también tienen resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y resistencia a la fluencia. El magnesio es actualmente el metal más ligero utilizado en la industria automotriz: es 1/3 más liviano que el aluminio, 3/4 más liviano que el acero y 1/5 más liviano que los plásticos no metálicos. Por lo tanto, la aleación de magnesio es un material ideal para reducir el peso de los automóviles. Las piezas de fundición a presión de aleación de magnesio pueden reemplazar algunas piezas estructurales complejas, como el marco del tablero. Se estampan y sueldan docenas de piezas. Si se cambia a aleación de magnesio, las piezas de fundición a presión se forman mediante fundición a presión de una sola vez, con una masa de solo 4 kg, lo que reduce considerablemente los costos de producción. Con el desarrollo continuo de nuevos materiales de aleación de magnesio y la mejora de la tecnología de procesamiento, las aleaciones de magnesio continuarán expandiéndose y creciendo de manera constante en el mercado automotriz. La producción de aleaciones de magnesio se basa principalmente en la tecnología de moldeado a presión, que siempre ha sido el foco de la industria automotriz. La demanda de piezas de fundición a presión de aleaciones de magnesio representa el 80% de la demanda de aleaciones de magnesio de la industria automotriz. Los materiales de fundición para automóviles, además de cumplir con los requisitos de resistencia a altas temperaturas y resistencia a la fluencia, también deben considerarse plenamente el diseño, el procesamiento, el tratamiento de superficies y los procesos de formación de fundición a presión relacionados. Debido a las destacadas ventajas de la fundición a presión de aleaciones de magnesio en términos de capacidad de fundición, el espesor de la pared de fundición puede alcanzar de 1 a 1,5 mm y el ángulo de inclinación es de 1°-2°. Aunque el enfoque de la fundición de aleaciones de magnesio todavía está en la fundición a presión. fundición, todavía existen problemas con el rendimiento y los costos de las aleaciones de magnesio de fundición a presión. Por lo tanto, surgió un nuevo proceso: la tecnología de procesamiento semisólido de aleaciones de magnesio. Este proceso técnico se ha utilizado principalmente para producir piezas fundidas integradas de aleaciones de magnesio y aluminio. Las aleaciones extranjeras de magnesio tienen amplias perspectivas de aplicación en los automóviles. La producción de piezas de fundición a presión de aleaciones de magnesio en Europa y Estados Unidos está creciendo a una tasa anual del 25%.

La carcasa de la transmisión del sedán Audi A6 está hecha de fundición a presión de aleación de magnesio, con un peso de sólo 14,2 kg. Audi fue el primero en utilizar piezas fundidas de magnesio para el marco del panel de instrumentos. Ford Motor Company utiliza una aleación de magnesio para producir armazones de asientos en lugar de armazones de acero, lo que reduce la masa del asiento de 4 kg a 1 kg. Ford está investigando el uso de aleaciones de magnesio para producir bloques de cilindros. La Corporación Mitsubishi de Japón colaboró ​​con el Departamento de Ciencia y Tecnología de Australia para desarrollar un motor de aleación de magnesio ultraligero que pesa sólo 7,5 kg. El bloque de cilindros de aleación de magnesio de seis cilindros en línea de BMW se ha puesto en producción en masa. American General Motors produce colectores de admisión de aire fundidos a presión de magnesio. Renault ya produce llantas de aleación de magnesio. Dongfeng Motor Foundry produce en masa piezas de fundición a presión de aleación de magnesio. Actualmente, Dongfeng Motor Corporation y FAW Casting Company están desarrollando y llevando a cabo proyectos científicos y tecnológicos clave del Ministerio de Ciencia y Tecnología, como cajas de transmisión, cubiertas de cámaras de engranajes y válvulas. cubiertas de cámara y marcos de volante. Shanghai Qiantong Automotive Accessories Co., Ltd. tomó la iniciativa en la producción de piezas de fundición a presión de carcasas de transmisión de aleación de magnesio para automóviles de pasajeros. En los últimos años, se han establecido en China algunas empresas de fundición a presión de magnesio a gran escala con financiación extranjera, como Shanghai Magnesium y Suzhou GF.

4.7 Tecnología de fundición a presión semisólida

La tecnología semisólida se originó en los Estados Unidos, donde básicamente ha madurado y ocupa una posición de liderazgo en el mundo. Esta tecnología se considera la tecnología de formación de materiales más prometedora del siglo XXI. Alumax tomó la iniciativa en convertir esta tecnología en productividad. El tamaño de la pieza en bruto del cilindro maestro de freno automotriz de aleación de aluminio producida es cercano al tamaño de la pieza y el volumen de procesamiento representa el 13% de la calidad de fundición del mismo metal. La fundición en molde representa el 40% de la calidad de la fundición. Desde la década de 1980, los países europeos y otros han realizado muchos trabajos de investigación y aplicación en aplicaciones semisólidas. Italia es uno de los primeros países en aplicar tecnología de procesamiento de semisólidos. Stampal-saa utiliza esta tecnología para producir cubiertas de cajas de cambios y piezas de balancines para Ford Motor Company. En la actualidad, la empresa japonesa Speed ​​​​Star Wheel ha utilizado esta tecnología para producir piezas fundidas de cubos de ruedas de aleación de aluminio que pesan aproximadamente 5 kg. La tecnología de procesamiento de metales semisólidos de mi país comenzó tarde, a fines de la década de 1970. En comparación con países extranjeros, la investigación de mi país en el campo de la tecnología de conformado de metales semisólidos todavía está rezagada. A juzgar por el estado actual de la investigación en nuestro país, la tendencia de desarrollo de esta tecnología es que la tecnología de tixoconformado de metales básicamente ha madurado, mientras que el desarrollo de la tecnología de conformación por flujo es lento. Por lo tanto, más investigadores recurrirán a la investigación sobre la teoría y las aplicaciones de la reoformación en el futuro. En la actualidad, la tecnología de formación de metales semisólidos se utiliza principalmente en la formación de metales de bajo punto de fusión, como el aluminio, el magnesio y el plomo, y rara vez se utiliza en metales ferrosos de alto punto de fusión. Esta es la dirección del futuro. investigación. En la actualidad, académicos nacionales y extranjeros han desarrollado software de simulación numérica para el proceso de conformado de semisólidos, pero aún existen deficiencias y es necesario fortalecer la aplicación de la tecnología informática.

4.8 Material de hierro fundido

(1) Tecnología de fundición de hierro gris de alta resistencia y paredes delgadas

La producción total de fundición de mi país en 2003 fue de 19,87 millones de toneladas. de las cuales fundiciones de hierro gris fueron 10,49 millones de toneladas, lo que representó el 53% de la producción total. La gran cantidad de aplicaciones de las piezas fundidas de hierro gris en automóviles se debe al menor costo del material y a las buenas ventajas de rendimiento de la fundición. Con los requisitos de peso ligero de la tecnología automotriz, el crecimiento y desarrollo de la fundición gris se verá afectado hasta cierto punto. Por lo tanto, su tendencia de desarrollo es fortalecer el desarrollo y la aplicación de tecnología de fundición de culatas y bloques de cilindros de alta resistencia y paredes delgadas. . La dificultad de la tecnología de fundición de culata y bloque de cilindros de alta resistencia de paredes delgadas es hacer que la sección del cuerpo con el espesor de pared más delgado de solo 3-5 mm tenga una diferencia de dureza de <40HBS y una estructura fina y uniforme. Los bloques de cilindros de automóviles y los bloques de cilindros de motores diésel de alta potencia y las piezas fundidas de culatas tienen altos requisitos técnicos para estructuras metalográficas como dureza, contenido de perlita, contenido de carburo y morfología de grafito. Por ejemplo, el bloque de cilindros y la culata de los motores diésel de alta potencia requieren durezas del cuerpo de 170-228 HBS y 179-235 HBS respectivamente, requisitos de alta resistencia y tamaño, y rugosidad de la superficie Ra <50 pm. Los grados de material de hierro fundido gris mejoran constantemente. Se ha utilizado HT300 en la producción de bloques y culatas de cilindros, y algunos productos pueden llegar a HT350. Las fundiciones de automóviles nacionales han trabajado mucho en tecnología de materiales, tecnología de fundición, tecnología de moldeo, tecnología de fabricación de núcleos, tecnología de fabricación de moldes, tecnología de pruebas, etc., y han aplicado estas tecnologías a bloques de cilindros de automóviles y bloques de cilindros de motores diésel de alta potencia. , culatas, etc. en la fundición.

(2) Tecnología de fundición de grafito compactado

El hierro fundido de grafito compactado tiene la resistencia del hierro dúctil y tiene propiedades antivibración, conductividad térmica y fundición similares a las del hierro fundido gris. Tiene buenas propiedades de plasticidad y resistencia a la fatiga térmica que pueden resolver el problema de las grietas por fatiga térmica en las culatas de cilindros de alta potencia. La temperatura de trabajo del hierro vermicular con cuerpo de ferrita puede alcanzar los 700 ℃; la temperatura de trabajo del hierro vermicular con alto contenido de silicio puede alcanzar los 870 ℃. El hierro de grafito compactado no sustituirá al hierro dúctil, ni sustituirá a la fundición gris. Un enorme mercado potencial para la aplicación generalizada del hierro de grafito compactado es la industria automotriz, y sus principales productos son bloques de cilindros de motores y culatas de motores diésel de alta potencia. Con el aumento del peso ligero y la potencia específica (potencia/desplazamiento) de los automóviles, la temperatura de trabajo del bloque de cilindros y la culata es cada vez mayor, y la temperatura de trabajo de muchas piezas supera los 200 °C. A esta temperatura, la resistencia del aluminio. La aleación aumenta significativamente y el hierro vermicular tiene una gran ventaja. Se convertirá en el único material avanzado para motores de automóviles que puede cumplir los requisitos técnicos, medioambientales y de rendimiento. Debido a que el hierro de grafito compactado tiene las características de alta resistencia y pared delgada, puede reducir la masa. La investigación de Opel muestra que si el bloque de cilindros del motor de la misma potencia está hecho de hierro vermicular, el espesor de la pared se puede reducir de los 7 mm originales a 3 mm, y la masa de fundición se puede reducir en un 25%.

El alcance del tratamiento de vermicularización del hierro fundido con grafito vermicular es muy limitado y la tecnología principal es adoptar la tecnología de producción adecuada y el agente vermicularizante correspondiente. Los bloques de cilindros de los motores extranjeros de BMW Motor Company, Daimler-Chrysler Automobile Company y DAF se fabrican con hierro fundido de grafito compactado. Ford se asoció con Sinter para producir 100.000 bloques de cilindros por año en Brasil en 1999. La fundición Halberg en Alemania fabrica bloques de cilindros de fundición vermicular V8 para Audi desde 1991. El espesor de pared es de 3,5 mm y el bloque de cilindros de 147 kW tiene una masa de sólo 74 kg. La fundición de Dongfeng Motor Corporation produjo oficialmente en masa tubos de escape de hierro de grafito compactado en la línea de montaje en mayo de 1984, convirtiéndose en la primera fábrica en mi país en producir en masa piezas de hierro de grafito compactado en la línea de montaje. A principios de la década de 1990, desarrolló con éxito una carcasa de transmisión de hierro vermicular y un tubo de escape para el sedán Volkswagen Santana de Shanghai. La sucursal de motores diesel de Wuxi de FAW Foundry Company comenzó la producción en masa de culatas de hierro vermicular en la década de 1980. Shanghai Sandman Casting Co., Ltd. produce tubos de escape de hierro vermicular de molibdeno y silicio medio para Shanghai Volkswagen.

(3) Tecnología del hierro dúctil

El hierro dúctil todavía tiene un gran desarrollo en el mercado de la automoción debido a su alta resistencia, alta tenacidad y bajo precio. La producción de hierro dúctil en nuestro país también continúa creciendo. En 2003, la producción representó el 24% de la producción total. Al mismo tiempo, se formularon muchas normas de hierro dúctil y se adaptaron procesos avanzados a la producción en masa de hierro dúctil. Se investigó y desarrolló el hierro en la línea de ensamblaje, como cucharas agitadoras, desulfuración neumática, en molde, recubrimiento de bolas, diversas incubaciones instantáneas, tecnología de detección de análisis térmico, audio y ultrasónica. Actualmente, en los países industrialmente desarrollados, la producción de fundición dúctil representa más del 25% de la producción total de fundición. En Estados Unidos, la producción de fundición dúctil en 2003 representó el 33% de la producción total de fundición. Las tendencias de desarrollo de la tecnología de productos de hierro dúctil en la industria de fundición de automóviles incluyen los siguientes cuatro aspectos.

El primero es perlita fundida, cigüeñales de camiones y automóviles de alta resistencia (QT700-2, QT740-3), ferrita fundida, alto alargamiento (QT400-18, QT440-10), tubos de escape de automóviles y chasis de carcasa de eje. piezas fundidas. También se están desarrollando y aplicando grados superiores QT800-2 y QT900-2.

El segundo son las piezas fundidas de seguridad. Las condiciones materiales y técnicas para los muñones de dirección de los automóviles producidos en estado fundido son muy estrictas y requieren cero defectos en las piezas fundidas y pruebas 100 % no destructivas. En la producción se utilizan tecnologías de prueba.

El tercero son las piezas de hierro dúctil resistentes al calor, a saber, molibdeno con alto contenido de silicio, molibdeno con contenido medio de silicio y hierro dúctil con alto contenido de níquel producidos con este material que tienen buena resistencia a altas temperaturas: actualmente los fabrican empresas automotrices nacionales. La fábrica ha producido accesorios para tubos de escape de hierro dúctil, ferrita de silicio y molibdeno medio fundido.

El cuarto es el hierro dúctil Aubert. Las propiedades materiales únicas de este material se han convertido en el foco de la industria de la fundición. Se trata de un material con un gran potencial de desarrollo y aplicación, y se utiliza principalmente en la producción de. cigüeñales y otros productos.

Además de lo anterior, las fundiciones de automóviles han producido árboles de levas de choque en frío de hierro dúctil fundido.

4.9 Tecnología de aplicación informática en el proceso de fundición

Con el rápido desarrollo de la tecnología de fundición automotriz, para acortar el ciclo de preparación de la producción de fundición y reducir el riesgo de desarrollo de nuevos productos, se requiere la creación rápida de prototipos. Se utilizan cada vez más tecnología y simulación por computadora. La simulación, el modelado tridimensional y la tecnología de control numérico se utilizan cada vez más. La aplicación de la tecnología de creación rápida de prototipos en la producción de piezas fundidas ha logrado grandes avances.

Además de utilizar moldes para la producción de prueba de nuevos productos y patrones de cera para fundición a la cera perdida, también puede fabricar moldes y núcleos de carcasa de resina fenólica, que se pueden ensamblar directamente en moldes de arena. Después de que las empresas extranjeras reciben datos CAD tridimensionales de los clientes, pueden proporcionar piezas fundidas a los clientes en tan solo tres semanas en función de diferentes estructuras de productos. El proceso de moldeo simulado se está convirtiendo en una de las áreas de frontera de preocupación en las fundiciones de automóviles internacionales. La Universidad de Tsinghua, Shinto Industries de Japón, etc., han simulado el proceso de compactación con arena verde. Vale la pena señalar que la Universidad RWTH de Aquisgrán y la Universidad de Tsinghua en Alemania están realizando simulaciones de datos sobre el proceso de filmación del núcleo. El diseño y desarrollo integrado CAD-CAM-CAE en la industria nacional de fundición de automóviles se ha aplicado en su totalidad, especialmente la tecnología virtual de simulación de solidificación CAE, que utiliza el software Magma y Huazhu para simular y analizar el campo de temperatura y el campo de flujo del llenado de la fundición y Solidificación de nuevos productos. Predecir y analizar defectos de fundición. El sistema experto en fundición se ha aplicado además en áreas como la gestión de la calidad de la arena de moldeo, el análisis de defectos de fundición, el diseño de parámetros del proceso de fundición a presión y el diagnóstico de defectos.

4.10 Tecnología de inspección de piezas fundidas

La tecnología de inspección de piezas fundidas es un medio clave para garantizar la calidad de las piezas fundidas. Para la inspección dimensional de piezas fundidas, existen dispositivos de inspección y placas de sujeción de uso común, así como dispositivos de inspección especiales. Para piezas complejas como bloques de cilindros y culatas, se utiliza un instrumento de coordenadas tridimensionales para medir automáticamente el tamaño de las piezas fundidas y un instrumento ultrasónico para detectar el espesor de la pared de las piezas fundidas. La aplicación de tecnología de prueba no destructiva se está generalizando cada vez más. Las partículas magnéticas fluorescentes se utilizan a menudo para detectar grietas superficiales en partes importantes; las ondas ultrasónicas o de audio se utilizan para detectar la tasa de esferoidización del hierro dúctil; la estructura de la matriz (contenido de perlita) de las piezas fundidas. Para cumplir con los requisitos de prueba de piezas importantes, los tres instrumentos de prueba anteriores se pueden combinar en una línea de prueba automática. Los rayos X se utilizan para detectar cavidades por contracción y defectos de porosidad dentro de las piezas fundidas. Japón Honda utiliza la detección de defectos por rayos X en el 100 % de las piezas fundidas de muñón de dirección de hierro dúctil: se utilizan endoscopios industriales para detectar la calidad de la cavidad interna de las piezas fundidas y detectar aire. fuga de estanqueidad. Para la detección de la composición química, los espectrómetros de lectura directa al vacío y los analizadores de carbono y azufre se utilizan ampliamente en la calidad del hierro fundido antes y después del horno. Se ha prestado atención al análisis de oligoelementos y elementos gaseosos N, O y H: rápido. Se ha promovido y aplicado el análisis térmico frente al horno. Predice rápidamente el equivalente de carbono-silicio, el efecto de inoculación, la estructura de la matriz y las propiedades mecánicas del hierro fundido.

4.11 Tecnología Green Casting

"Green Casting" es el proceso de reducir el impacto negativo en el medio ambiente durante todo el ciclo de vida del producto, desde el diseño, la fabricación, el embalaje, el transporte y el uso hasta Desguace. Mínimo impacto y máxima eficiencia de recursos. La industria de la fundición siempre se ha considerado una industria que consume mucha energía y es altamente contaminante. Se deben desarrollar continuamente nuevos materiales de fundición que ahorren energía, sean limpios, con bajas emisiones y poca contaminación para su uso en producción. Para la resina, es necesario encontrar formas de reducir el contenido de sustancias nocivas como formaldehído libre y fenol libre aumentar gradualmente la aplicación de la tecnología de caja de núcleo frío para reducir el impacto de la arena de resina en el medio ambiente y lograr estándares de emisión: reducir el solidificación de la caja de núcleo caliente y la arena del núcleo de cáscara Temperatura, el proceso de fabricación del núcleo se cambia del método de caja de núcleo caliente al método de caja de núcleo caliente para ahorrar energía. Las fundiciones de automóviles de mi país consumen casi 10 millones de toneladas de arena nueva cada año y se ven abrumadas por la contaminación emitida por la arena vieja y el consumo masivo de recursos de arena nueva. Por lo tanto, la tecnología de reciclaje de arena vieja es imperativa. Las emisiones de arena residual en los países industriales avanzados se han reducido a menos del 10%, y la antigua tecnología de reciclaje de arena se ha utilizado ampliamente en Europa, Japón y otras regiones. Harbin Dongan Automobile Engine Company introdujo equipos de regeneración térmica de Italia y ya los ha aplicado en producción. FAW Casting Company introdujo tecnología japonesa, que combina la regeneración térmica y la regeneración mecánica para procesar arena para núcleos y moldes y arena mixta para núcleos, que se ha aplicado en la producción. Actualmente, Dongfeng Motor Corporation también está acelerando el desarrollo y la aplicación de tecnología de reciclaje de arena usada. Incrementar la utilización de chatarra de acero y materiales reciclados para reducir el consumo de nuevos recursos de hierro y aluminio. La tecnología de fundición de la industria de fundición de automóviles para la economía circular debe basarse en las 3R de la economía circular como directriz de la industria, es decir, reducir, reutilizar y reciclar.

5. Problemas que enfrenta la industria de fundición de automóviles de mi país

La industria de fundición de automóviles de mi país ha experimentado un inicio, estabilidad y desarrollo en el proceso de transición de la "economía planificada" a la "economía planificada". economía de mercado", 4 etapas de madurez, y logró resultados notables. Sin embargo, debemos comprender claramente las responsabilidades históricas de la industria de fundición de automóviles y la brecha real con los países desarrollados, captar firmemente las tendencias de desarrollo de la tecnología de fundición nacional y extranjera, adoptar tecnología de fundición avanzada de manera oportuna y adecuada e implementar el desarrollo sostenible. Estrategia de la industria de la fundición En la actualidad, la industria de la fundición de automóviles se enfrenta principalmente a los siguientes problemas.

Existe una gran brecha entre la escala promedio y la escala económica de las empresas de fundición y las de países extranjeros.

Aunque la producción de fundición de mi país ha ocupado el primer lugar en el mundo durante cinco años consecutivos y hay varias empresas grandes y medianas con una producción relativamente alta, la mayoría de las empresas de fundición son de pequeña escala. En lo que respecta a toda la industria de la fundición, su situación actual sigue siendo la de fábricas dispersas (más de 20.000 fundiciones), muchos empleados (hasta 1,2 millones de personas) y baja eficiencia (el promedio de piezas fundidas por fábrica es de sólo 500 t/año), lo que sólo equivale a 1/9-1/4 de los países industrialmente desarrollados como Estados Unidos, Japón, Alemania, Francia e Italia.

Existe una gran brecha entre el nivel técnico y de equipamiento general de las empresas de fundición y los países extranjeros. Existe una gran brecha en el nivel de equipamiento técnico entre las empresas. El nivel de equipamiento técnico de los talleres de producción individuales de unas pocas empresas está cerca o alcanza el nivel avanzado internacional, pero el nivel general no es alto. Según las estadísticas, mi país ha importado más de 210 líneas de moldeo automático del extranjero y más de 250 líneas de producción de moldeo nacionales. Estas líneas de producción se concentran principalmente en empresas de producción en masa de piezas de combustión interna para automóviles.