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熱點訪談:一體化壓鑄成型、壓鑄機超大型化趨勢,推動壓鑄技術革新與行業(yè)發(fā)展

上汽通用汽車有限公司技術經(jīng)理朱昱(左二),博世(中國)投資有限公司高級鑄造專家丁翊偉(右二)以及邁格碼(蘇州)軟件科技有限公司高級應用經(jīng)理劉琪明(右一)做客熱點訪談“直播間”。
“第十六屆上海國際壓鑄展暨2021上海國際有色鑄造展”已于2021年7月7-9日在上海新國際博覽中心成功舉辦。展會期間,主辦方中國機械工程學會鑄造分會(下稱 “鑄造學會”)、《壓鑄周刊》聯(lián)合推出“對話行業(yè)專家:熱點訪談”節(jié)目,邀請兩組圓桌論壇專家走進“直播間”,就“新能源車零部件一體化成型、壓鑄機超大型化的趨勢,推動壓鑄技術及應用革新”和“低壓/重力/擠壓鑄造、半固態(tài)成型、高真空壓鑄等鋁鑄造新工藝變革與推廣應用”兩個話題展開探討,本期針對第一個話題節(jié)選刊登。
1 嘉賓簡介
朱昱:上汽通用汽車有限公司,技術經(jīng)理
丁翊偉:博世(中國)投資有限公司,高級鑄造專家
劉琪明:邁格碼(蘇州)軟件科技有限公司,高級應用經(jīng)理
2 對話內(nèi)容
《壓鑄周刊》:2021年度壓鑄行業(yè)創(chuàng)新技術與產(chǎn)品評選”中,十項創(chuàng)新中三項是超大型壓鑄機,一體化成型、壓鑄機超大型化趨勢之下,鑄造行業(yè)發(fā)展受到怎樣的影響?壓鑄企業(yè)如何快速進入新領域?
朱昱:“減少裝配的數(shù)量,簡化裝配的工藝方式”,這兩條在裝配制造領域早已提出過,特斯拉引領大家充分運用這個概念,并在壓鑄行業(yè)取得了突破性的進展。這個突破性的進展不僅僅是壓鑄機的大小,還有壓鑄模具的大小,隨之而來的工藝技術升級,以及一些檢測設備,這些都是處于超大型設備和一體化成型的趨勢當中。受其影響,國內(nèi)的新能源車企,一些合資品牌和個別合資廠的自主品牌,形成了一個將參與第二波大型一體化壓鑄成型趨勢的團體。這個團體的形成進一步增強了整個行業(yè)對這個方向發(fā)展的信心,進一步推動了壓鑄件大型一體化成型的進程,更加大了投資力度。通訊5G市場的發(fā)展,零部件廠也需要擴能。勢必要大型化來適應物流的周轉,各方面的升級都是為了潛在的大型化壓鑄件市場。國內(nèi)許多模具廠出現(xiàn)擴廠,以適配大型模具制造,零部件生產(chǎn)廠擴能,從設備、模具到工藝設計,需要不斷的技術升級,并始終堅持產(chǎn)品的可制造性。
丁翊偉:博世發(fā)展中有一個理念是合作共贏,博世和供應商是合作伙伴,合作伙伴采用大量的壓鑄結構件,鋁合金、鎂合金壓鑄件以及鑄鐵件等,合作交流是雙向的,同時也會對合作伙伴進行支持。針對大型化、一體化成型的趨勢,企業(yè)自身要做到三方面提升:第一,壓鑄企業(yè)要同以往一樣注重精益性,推行精益生產(chǎn)模式,從產(chǎn)品設計開始,包括對產(chǎn)品的工藝制造設計,產(chǎn)品的結構分析等,確保產(chǎn)品的工藝性是適用的、可制造的;第二,希望壓鑄企業(yè)把數(shù)字管理的理念導入到企業(yè)管理中去,實現(xiàn)數(shù)字化、精細化、可視化經(jīng)營,把可變動的因素導入到數(shù)字的因素來管控它,這樣壓鑄的指標會更加量化;第三,希望壓鑄同仁和企業(yè)拓寬全球視野,更大的格局會讓合作走得更遠。
劉琪明:針對大型一體壓鑄結構件,結合我之前做過的報告,對其認識重點在于溫度、真空、成型方案、工藝參數(shù)、后處理、原材料幾個方面。模具的溫度主要通過兩方面控制,一方面模具表面噴涂,另一方面模具內(nèi)部通過冷卻系統(tǒng),目前真空方面可以達到超級真空30mbar,這一方面可以滿足我們的質(zhì)量要求。結構件成型時需要保證流態(tài)穩(wěn)定,減少卷氣等等。配備后處理可以直觀看到質(zhì)量,一些微觀組織,以及力學性能如屈服強度、抗拉強度延伸率,軟件可以呈現(xiàn)出成本的降低以及效率提高。壓鑄企業(yè)在提升自身的能力之余,可以結合模擬等方式進行研發(fā)與生產(chǎn)。
《壓鑄周刊》:在2019年上半年時,國內(nèi)最大的壓鑄機是4500噸左右,隨后2019年底力勁推出6000噸設備,至今年四月份力勁又推出9000噸巨型壓鑄機,超大型化趨勢形成迅速,顛覆整個壓鑄行業(yè)原來的生態(tài),基于這樣背景下,大型一體化成型發(fā)展將給整車廠、產(chǎn)品開發(fā)以及模擬等領域帶來哪些機遇和挑戰(zhàn)?
朱昱:從整車角度來看,一體化成型帶來的挑戰(zhàn)主要有以下兩方面:一方面,行業(yè)發(fā)展初期,一體化成型如何做到兼具功能性與工藝性;第二,國內(nèi)車廠情況不盡相同,某些車廠處于擴能階段,某些車廠處于產(chǎn)能富余階段,還有一些整車廠自身可以壓鑄生產(chǎn),它具有一定的人員和技術的儲備。對于這類企業(yè)而言,更容易走向一體化這樣的道路。而有一部分企業(yè),需要外購鑄件和鍛件,在壓鑄方面,不具備研發(fā)團隊或者系統(tǒng)的儲備,這類企業(yè)很難從傳統(tǒng)的已經(jīng)掌握非常成熟的技術上面脫離開來,因而他們走向一體化這樣的道路具有一定難度的。對于不同的車企面對的情況不一樣。同時帶來的機遇也是很明顯的,輕量化增加產(chǎn)品的競爭力,降低制造成本。同時,作為第一波、第二波進入或者引領潮流的車企在一體化的道路上,從兩方面提升其品牌的影響力,一方面是消費市場上,其它企業(yè)會認為這樣的品牌是高科技的品牌,增加了企業(yè)的形象。另一方面是在資本市場上,同樣會引起企業(yè)的關注,對于崛起的新能源汽車是非常關鍵的。
丁翊偉:站在我的角度,新能源引起的大型結構件開發(fā),具有很多優(yōu)勢,減少工件數(shù)量和工序,降低制造成本,壓鑄成型精度較高,壓鑄件重量較輕,降低整車的能耗。一體化成型是大趨勢。在此之上,建議企業(yè)可以結合三個方面更好的應對這一趨勢:第一,繼續(xù)進行精細管理,從產(chǎn)品設計開發(fā),包括產(chǎn)品結構性、工藝優(yōu)化、結構優(yōu)化、模流分析,早期預判產(chǎn)品的缺陷,在早期消滅缺陷,加強精益性;第二,要有信息化管理,要做數(shù)字化生產(chǎn)的轉型;第三,提高從業(yè)人員素質(zhì)。壓鑄行業(yè)當前的發(fā)展非常迅速,需要企業(yè)追上來,這樣會得到更好的發(fā)展。
劉琪明:以我們公司為例,一體化成型帶來新的銷售機遇,此同時也帶來一些挑戰(zhàn)。針對結構件,它需要的壁厚很均勻、很薄,模擬計算的時候增加計算的量,大型結構件尺寸增大,更加增加計算的量。除此以外,目前情況,模具廠傳達給設計部的開發(fā)周期僅有一周,包括模擬出方案、開模,模擬的時間僅剩余半天至一天,時間明顯不足,這兩方面對于所有模擬公司均是挑戰(zhàn)。
《壓鑄周刊》:一體化壓鑄成型大規(guī)模的應用推廣還有多長的路要走?企業(yè)發(fā)展需要在哪些方面加強?如何突破瓶頸?
朱昱:具體需要多久無法給出定論。結合硬件和軟件具備的條件來看,壓鑄機廠家的產(chǎn)能非常緊張,最好的超大型模具廠今年交付約10副大型模具,對于實際廠家的需求來講遠遠不夠。另外,根據(jù)模具廠的生產(chǎn)結構,大概今年最早一批投入的新的廠房到明年年底能夠開始投產(chǎn),增加的數(shù)量仍然有限,并且對硬件要求越來越高,早期希望的是4500噸發(fā)展至今為9000噸,對壓鑄設備要求越來越大。為了突破這一瓶頸,可以從兩方面著手,第一,設備改造升級,不斷革新,設計出并利用好大型設備;第二,提高壓鑄相關從業(yè)者身的技術水平,加大對大型化發(fā)展的了解以及加緊大型化設備設計的學習,不斷更新自身的知識。
劉琪明:目前形勢從技術角度來看,完成從無到有的突破,“沒有壓鑄,到出現(xiàn)壓鑄,再到多方向壓鑄”,完成了從0到1的過程,并且在接近于1的路上,已經(jīng)有成功的車廠特斯拉并且已經(jīng)具備一定的產(chǎn)量,剩下需要做的是突破式的增長。目前已經(jīng)建立很好的團隊協(xié)作意識,例如已經(jīng)存在案例,車廠將一級供應商、零件廠、模具廠以及輔助配套的材料、真空、模擬、熱處理各個方向的專家匯聚到一起,一起集思,獻言獻策。材料方向的廠家盡最大努力,設計熱處理材料,解決成型過程中氣泡問題,真空方向最大限度讓氣體方面的問題得到一個解決,壓鑄機廠呈現(xiàn)其規(guī)劃,車廠提出自身的需求,各個方向專家介紹其的能力,彼此合作,未來發(fā)展更需要加緊團結協(xié)作來面對不同角度的問題,來滿足不同層面的需求。
《壓鑄周刊》:如何看待一體化壓鑄的成本優(yōu)勢和技術成熟度?
丁翊偉:關于成本優(yōu)勢,據(jù)行業(yè)統(tǒng)計經(jīng)驗,與傳統(tǒng)沖壓焊接成型相比,一體化壓鑄減少零部件數(shù)量和工序,減少生產(chǎn)設備減少人員消耗,綜合來看,大概節(jié)省20~30%左右成本。關于技術成熟度問題,大型壓鑄在內(nèi)的任何一種新型技術,均有嬰兒期到青少年期的過程,但行業(yè)中特斯拉實現(xiàn)了一體壓鑄,我們已經(jīng)出現(xiàn)這樣的技術,雖然沒有具體量化技術成熟度如何,但是它會指引行業(yè)中從業(yè)者向前行進。而我們行業(yè)其他從業(yè)者所需做的是加大這方面的力度,努力發(fā)展得更好,將一體化壓鑄普及。
朱昱:關于成本問題,其中一部分是質(zhì)量成本,制造中熱加工的零件從開發(fā)、投產(chǎn)到穩(wěn)定量產(chǎn),工程師需要花費很大的精力進行管理,即料廢降低和產(chǎn)量爬坡的過程。而對于這類大型化結構件在投產(chǎn)的時候做到多少的廢品率?需要花費多久能達到穩(wěn)定的狀態(tài)?這是我們作為質(zhì)量工作者比較關注的,而這一方面仍有待于提高;另外一個是碳中和層面,國家最高領導人習近平主席在聯(lián)合國大會上全世界做出的承諾,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。許多的機構已在評估政策,怎么制定政策能夠滿足2030年的碳達峰。同時政策要提前公布政策,給予企業(yè)響應的時間,這個我們目前一個階段需要面對和解決的問題。整體來看,壓鑄成型一體化縮短制造工序,降低能耗及制造成本,同時也契合國家的發(fā)展方向,是對我們國家大政策層面的加持,是對全人類發(fā)展有益的。
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