2.1汽车模具制造业的发展推动了我国实型铸造工艺进步

       近十几年来，中国汽车模具从设计到制造产生了跨越式的发展，同时对汽车模具制造业的基础        ——实型铸造生产提出了更高的要求，同时也为实型铸造技术在中国的进步和发展提供了有利时机。目前新型轿车覆盖件模具正向高效、长寿、大型化和高精度方向发展，模具的形状越来越复杂， 如此的发展，对实型铸造生产无论从铸造工艺还是铸造材质方面都提出更高的要求。轿车大型拉延成型模具常用灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁或铸钢件制造，模具的外形尺寸达5～6m，模具单重达20～30t。

       另外，拉延成型模不仅对加工精度要求极高，而且有的模具工作型面还要进行表面淬火、离子渗氮或电镀处理，要求模具工作型面要具有极高的光洁度和硬度，要求铸件表面必须极其干净，不允许出现任何气孔、砂眼、夹砂、夹渣及积碳等缺陷，所以对铸造工艺和材质都提出了极高的要求。同仁们皆知，实型铸造企业不同于传统的铸造工厂，是集科研创新与生产为一体的技术密集型企业，两者缺一则难以发展。近几年，中国汽车模具制造业无论是生产装备还是设计、生产技术等方面都实现了突飞猛进的发展，可以说是日新月异，为其配套服务的实型铸造行业紧跟其后也迈开了迅猛前进的步伐。前几年，一些著名模具企业聘请外国技术人员主持设计，认为对于高端汽车模具和一些高难度的模具铸件中国大陆不能够铸造，因此中国模具制造商不得不花大价钱将上述铸件移交德国、日本和韩国生产，或投放到在大陆境内的外资企业生产，这种做法未必是崇洋媚外，而是我们在实型铸造生产方面，的确不如他们的资历深、经验成熟，对于一些高难度模具铸件不能确保铸造一次100%成功（铸造失败，白模损失、延误工期），如此现状激发了我国实型铸造技术工作者的创新激情。

       经过几年的努力，目前，如河北长城精工铸造、芜湖瑞鹄铸造、浙江金奥铸造、天津京泊模具铸造等公司，实型铸造能力均已超过1万t/年，铸件质量能达到出口模具要求的水准，无论是高牌号高端汽车模具铸件还是高难度的大型模具铸件，上述国内几个实型铸造公司都能够做到一次铸造成功，铸件质量与一些国际著名铸造公司的产品相差无几，均能达到汽车模具制造企业的要求，也得到一些       主持模具设计的外国工程师的赞许。

2.2 汽车模具制造业的发展推动实型铸造材质的进步

       中国汽车模具设计水平提高与制造技术的发展令世人瞩目，中国大陆的材料资源与劳动力资源更令境外企业向往，目前，成批的国外模具制造项目涌向中国，这是有目共睹的事实。国外世界顶尖的数控加工设备和加工技术不断引进中国，使中国模具加工业的发展如虎添翼，突飞猛进。如天津汽车模具加工中心、中国一汽模具制造公司、上海亿森模具公司、上海洪旭模具公司、河北兴达模具、芜湖瑞鹄模具等均已成为车身模具制造的知名企业，他们承揽的许多是涉外模具业务，他们对汽车模具铸件的要求多是按照国外标准执行，因此，对实型铸造提出了很多新的课题，如近几年来高速切削加工技术和“一次过”技术（One Pass Machining）的应用，（高速切削是常规切削速度的10倍以上；“一次过”技术为工件一次性装夹完成型面的粗、精加工）。上述高端技术的开发与应用，对铸件提出了更高的要求，要求铸件内部组织和硬度必须均匀一致，铸件内部不得有任何气孔、缩孔、砂眼、渣孔等缺陷。另外，模具的使用寿命主要取决于模具材料、制造和装配精度以及模具表面的耐磨性，这些年来，我国模具寿命普遍反映偏低，其主要原因是我国模具材料性能与发达国家还存在较大差距，还有很大提升空间。为赶超世界先进汽车模具水平，国家在政策和经济上给与了很大扶持和支持，广大科技工作者进行了不懈的努力探索，实型铸造工作者协同合作、共同努力，几年来研制开发出了很多涉外模具项目的新材质,如：GGG70L、D6510、EN-JS2070、GM241、GM246、GM190、50CD4、GP4M、 1.2769s、1.2333、1.2370等一大批模具行业应用的新牌号铸铁类或铸钢类材质，并相继成批投放市场。天津京泊模具铸造有限公司注重增强技术实力，创新进取，在研制开发新材质新产品方面高度重视，不惜投入，在新材质新产品方面走在前列，该公司2010年被中国铸协评为首届全国铸造行业排头兵企业、2011年被中国铸协评为全国铸造行业重点骨干企业、被天津市科委评为科技型中小企业。发展中的中国实型铸造行业不断进行新材质新产品的研制开发，丰富了中国实型铸造理论，锻炼了一批中国年轻实型铸造工作者，也成就了部分中国实型铸造研究者，不仅为企业创造了明显的经济效益，同时也为社会做出了应有的贡献。

3、中国实型铸造的进步为中国汽车模具设计者提供了广阔的空间

       实型树脂砂铸造工艺在我国是近十几年发展起来的铸造工艺，是用泡沫塑料板（EPS）经数控加工制作成与铸件结构、形状完全相同的模样，表面涂刷涂料烘干后，埋入树脂砂型中，待砂型硬化后浇入金属液，EPS模样受热气化，金属液取而代之凝固成型的铸造方法。其主要特点是：模样与铸件形状完全一样，无分型面、分模面、拔模斜度等。模具的三维设计加工数字化是实现集成化的基础，而实型铸造生产过程中3D泡沫模型成型技术使白模制作过程中的编程与数控加工同模具制造实现了无缝联接，能充分及时体现模具工程师的设计思想和技术要求，使汽车模具精细化制造成为可能。同时，实型铸造工艺能够及时、准确地满足对汽车模具拉延模等复杂模具的生产要求。提高了汽车模具的制造开发效率，使汽车开发商要求缩短整车开发周期的愿望成为可能。

       实型铸造模样直接采用数模应用自动化数控加工中心制作，模样形状及尺寸基本趋近真实铸件，最大可能地减小无谓的加工余量，为节省高昂的高速切削加工费用创造了有利条件，进而减小了整车开发的高额费用，使汽车模具设计者可以更加开阔思路。

       目前，市场不仅要求汽车车身美观、大方、而且要求提高整车的刚性和强度及较高的整车耐撞击能力。目前汽车车身一般采用的材料抗拉强度多在500MP左右的IF系列钢板,，今后将被高强度钢板所取代，低合金合金钢将被双相钢和超高强度钢所替代。汽车设计单位有关人士指出，目前迅速掌握高强度钢板的冲压技术是我国汽车模具行业亟待解决的一个重要问题。解决冲压高强度钢板技术问题，首当其冲的问题是要提高模具材料的强度和硬度。业内人士皆知模具材料的质量和性能是影响模具质量、寿命和成本的重要因素，国外在中大型冲压模具上多选用高强度的合金球墨铸铁材料是一个值得关注的发展趋势， 合金球墨铸铁具有强韧性、较高的耐磨性和可加工性。然而，在中国进行该类铸件生产过程中，经常被夹渣、碳缺陷所困惑，一度该类铸件业务好似成了某些外资企业的专利，很多中国实型铸造厂家望而生畏不敢承接。

       由于铸件生产成本问题，迫使一些中国模具厂家只得改用其他材料。功夫不负有心人，经过反复研究与试验，该材质铸件在中国东风铸锻厂和天津京泊铸造公司首先相继研制成功，随之中国上述一些实型铸造企业也都试制成功了如：GGG70L（如图3所示）；D6510;EN-JS2070 等高难度合金球墨铸铁拉延模铸件。芜湖瑞鹄铸造有限公司不仅在开发合金球墨铸铁件产品方面取得了显著的成绩， 而且在实型铸造工艺方面做了很多创新，在解决大型球墨铸铁件夹渣、碳缺陷等疑难问题方面进行了有益的尝试，并取得了较好的成绩。使实型铸造不仅能够成功浇注高强度合金球墨铸铁拉延模铸件，而且能够保证铸件表面光洁、内部无夹渣、碳缺陷，为模具制造公司提供了廉价优质的服务，为我国汽车模具设计者关于模具材料的选用提供了广阔余地。

       目前阶段，困扰我国汽车模具界的另一个重要问题是模具精度低的问题，虽然影响模具精度的因素是多方面的。汽车模具越来越向大型化发展，由此引出由于模具变形导致模具精度降低的问题便上升到了较高的层面，有的模具制造厂家在制造完成时验模检查，模具各项指标均达到要求，但存放一段时间，待模具交付使用复验时，却发现模具变形了，出现了模具精度指标超差。如此因模具变形引发的纠结事故时有发生。笔者认为，模具变形问题，应该从多方面查找，从模具结构、模具铸件、热处理工艺以及冷加工工艺等诸因素方面分析查找，作为模具铸件的提供者首先要考虑到铸件材质及其铸造应力。铸造时的冷却方式和保温时间、铸件的时效处理，甚至有的材质相变应力问题都对变形产生影响。因此铸件质量及其精度保持性无疑是重要影响因素,金属液从液态到固态的凝固过程，伴随着液态收缩、固态收缩和石墨化膨胀，尤其大型模具铸件浇注时铁水充填过程、型腔内温度场分布等因素，都是引起铸件变形问题不容忽视的因素，往往一般实型铸造工厂仅限于该件可否铸造成件而缺乏针对各个铸件进行铸造工艺性分析，缺乏巧妙使用各种工艺措施防止铸件产生过大应力、变形、开裂的经验。芜湖瑞鹄铸造公司在巧妙使用铸造经验和技术有效解决铸件变形导致尺寸不稳定的问题上正进行试验和探索。期望为汽车模具制造如何保持模具精度问题提供有益的参考。

图3 铸造拉延模毛坯（材质：EN-JS2070）