《铸造行业“十三五”技术发展规划纲要》——压铸篇
2023/5/15
“十二五”期间，我国在铸造技术创新、行业进步等方面取得了显著成果。2014年我国铸件总产量达到4620万吨，较2013年的4450万吨增长了3.8%，连续15年位居世界铸件产量第一大国。但是仍未解决我国铸造行业“大而不强”的问题，一方面在大量出口低端铸件的同时，仍需要进口大量高端铸件产品；另一方面在国防和国家重点工程建设急需的重大技术装备的研发过程中，由于国外技术封锁，关键铸件常常成为制约相关领域发展的瓶颈。
“十三五”时期是深入实施创新驱动发展战略，加快建设创新型国家的关键时期。对于在装备制造业中发挥重要作用的铸造业，是科技提升、产业转型、提升核心竞争力的重要机遇期。为了清晰认识国际铸造科技发展大势，规划铸造技术发展方向，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》、《国家“十三五”科学和技术发展规划》和《中国制造2025》提出的目标和任务，结合我国铸造行业科技发展实际，编制了《铸造行业“十三五”技术发展规划纲要》（以下简称《纲要》）。
《纲要》由18个部分组成：铸钢、铸铁、铸造有色合金、铸造金属基复合材料、铸造耐磨材料、快速铸造、熔模铸造、压铸、反重力铸造、挤压铸造、消失模铸造、数值模拟、网络制造、造型材料、铸造装备与检测技术、环保与安全、汽车铸件、铸造标准。其中《纲要》中的13个领域的规划内容涉及到《中国制造2025》全部五个重大工程，覆盖了高端装备创新工程10大领域中的8个领域。
《纲要》结合国内外铸造技术发展现状，结合发展热点问题和中国铸造技术发展需求，指出了发展目标和发展重点，提出了重点发展的项目及关键技术。《纲要》突出了战略性和宏观性，具有针对性和可操作性，可作为中国铸造行业2016—2020年铸造技术发展的指南。
第八章着重介绍了压铸的技术发展规划，特此摘录，供读者阅读。
1 国内外发展现状及发展趋势
1.1 国内发展现状及发展趋势
压铸是铸造工艺中应用最广、发展速度最快的金属热加工成形工艺方法之一。压铸作为一种先进的有色合金精密零部件成形技术，适应了现代制造业中产品复杂化、精密化、轻量化、节能化、绿色化的要求，其产品已遍及汽车、机械、家电、通讯、五金等许多领域。
国内压铸从20世纪50年代开始起步，前30年内年增长率超过10%。1990年至今，年均增长15%以上，2012年产量达318万吨。经过多年的努力，我国已构建起一个完整的压铸产业及其配套产业链和若干较为发达的压铸工业基地，产量世界最大，成为世界压铸大国。
1.1.1 压铸件合金材料
压铸件合金材料主要以有色金属及其合金为主，压铸铝合金用量最为突出。我国除传统压铸铝合金范围扩大外，还有试验采用压铸新技术以某种变形铝合金来生产较高力学性能的受力件，以及汽车结构件所需的特殊铝合金也在国内压铸生产中开始采用。压铸镁合金材质和性能的研究进一步深入，对汽车镁合金压铸件的应用开发进一步加大。国际上先进国家对高硅、特种铝合金、结构件用铝合金的应用和研究比国内领先较多，镁合金研究与国内相当。此外，国际上对材料基础性的研究要较国内更广泛和深入，成果显著，国内对此方面投入较小。锌合金压铸件的产量逐渐减少，多属中小零件。铜合金压铸件的产量很少，中小零件较多。黑色金属及其合金压铸件在我国的起步与国外相近，但国内外的发展已较长时期都处于几近停顿状态。
1.1.2 压铸设备
汽车工业的高速发展，大型和高端压铸件需求增加，推动了国产压铸机技术的提高，高压射速度、较短的建压时间、实时控制压射系统、4000 t大型压铸机、自动化周边配套设备和压铸单元等陆续推出市场，拉近了与国外先进设备的差距。但国产设备在稳定性、密封元件耐用性、精度重复性等方面与国外先进设备还有较大的差距。大型两板机占领国内市场，给传统压铸机市场带来极大冲击，国内有些厂家已开始两板机的研制。镁合金热室压铸机与国外差距较大，目前大多依赖进口。在压铸机自动化集成方面国内厂家开始涉足，但配套资源和处理方式上与先进厂家还有不小差距。近年来，国内自主研发了压铸与挤铸两用的设备，成为国际上创新的新机种。
1.1.3 压铸模具
国内压铸模具方面随着压铸专业的突飞猛进，也取得了很大的进步。以发动机缸体、变速箱壳体为代表的精密复杂模具的开发和制造及市场使用，奠定了国内厂家的地位。在模具设计上，模拟分析软件应用普遍，但缺少的是具有丰富工艺技能和实践经验的优秀设计师，模具出口优势不强。模具加工方法（设备）和手段已逐渐与国际靠拢，差距在缩小，但高精尖加工设备大多依赖进口。模具钢材料方面还需加紧确立国产材料在行业中的地位。此外，在模具材料热处理技术、提高模具寿命手段、模具冷却技术、模具表面处理技术、模具适应自动化和提高生产效率降低故障等问题上，还需加大研发的力度和投入。
1.1.4 压铸工艺
对各种压铸合金材料的铸造性能、物理性能、使用条件等试验研究比过去有了较大进展，尤其镁合金的研究更为深入，对受力结构件合金材料的试验研究加大了投入。压铸机控制系统更加完善与易于使用，速度、压力、时间、位移、温度、脱模剂、冷却等参数设置和调整方便和快捷。但与国外相比，设置点（段）位还有差距，浇注、排溢、填充、真空系统的试验研究不够。国际上，在压铸工艺技术出现了较多新的变化，如局部挤压工艺技术、点冷和局部超强冷却、超低速压铸、半固态压铸、模具表面激光焊接技术等，对行业有较大促进作用。合金材料和压铸工艺国家标准已完成编制，但标准的基础数据试验研究还不够充分和详实。
1.1.5 压铸件质量控制和检测技术
压铸质量控制和检测技术在越来越多生产企业得到重视，许多企业配备了从材料检测的光谱分析、密度和密度指数、金相检验、力学性能，到产品检测的X光检验、工业CT检验、尺寸和光洁度检测、清洁度检测、密封检测、孔隙率检测的国产或进口仪器和设备，提高了压铸专业整体的检测水平和能力。在压铸专业为之服务的配套下游工序如热处理、抛丸、表面处理和涂覆、浸渗、辅助材料都有了较大的发展和提高。
1.1.6 压铸作业的节能与环保
压铸生产过程的能源消耗较大。合金熔化除了用电以外，还有用油、气或燃料的。目前，国产压铸机和熔化炉均有节能效果较好的面市供应。压铸生产属于热加工作业，防暑降温很重要。在生产过程中会产生工业污染物，需要加以综合治理。国内有的压铸企业已经采取措施，主要是先从废气与烟雾、废油与废水的治理做起。
1.2 国外发展现状及发展趋势
国外重点针对汽车轻量化要求，开发新技术生产高品质汽车铝合金压铸件替代钢铁材料的零部件。这类压铸件突破传统压铸工艺限制，可以进行热处理和焊接，达到很高延伸率和足够的强度。典型零件包括减震塔，底盘件，车门框板，副车架，空间支架以及自动变速箱等。对铝合金压铸的材料和工艺研究一直处于较重要的位置，发展较快，市场应用广泛。国外铝合金压铸件消除内部气孔，能够进行T6热处理和焊接，伸长率可以达到10%以上，拉伸强度可以达到210 MPa以上。国外压铸生产效率较高，如汽车四缸缸体压铸可达到15万件/年。高性能压射系统，实时控制技术以及两模板合模系统是当前压铸设备先进性重要体现。大型压铸设备性能稳定，技术成熟。
1.3 国内外的差距
当前，我国压铸业在高端压铸装备、材料性能、铸件质量、模具开发及设计、智能化程度、生产效率等方面均与国外有较大差距。
（1）企业竞争力不强，技术实力欠缺；
（2）科研项目的投入不够，课题的设立与当前实际需要不紧密；
（3）先进技术的推广应用不够普及；
（4）国产压铸设备的参数范围与精度还有差距。在大型压铸机（2000吨以上）的设计制造与国外差距较大，主要体现在设备稳定性和压射性能等方面。
1.4 问题分析与解决思路
从上述的差距来看，主要问题大致为：专业技术人员和生产操作人员严重缺乏；有关铸造方面的相关产业没有组成互相关联的整体，产业链不够紧密；对于国外的先进技术，国内有能力接受的企业不多。因此，需要大力推行压铸生产实现自动化、智能化，创造良好的生产环境。吸引有更多的从业人员，加紧培养专业人才；根据我国的条件与能力，选择适合的研发项目。
2 发展目标
总的发展目标——配合《中国制造–2025》，建设压铸强国，压铸企业要向“高端型、智能型、外向型、服务型”进军，并涌现一批高端压铸设备和压铸生产企业。
（1）开展先进压铸工艺技术的试验；
（2）向更高熔点金属压铸迈进；
（3）推进半固态加工技术发展，扩展复合材料的加工；
（4）设立压铸操作站。
3 发展重点
3.1 技术路线
（1）通过实现大项目的成果，作为示范性的可复制的标杆，建立孵化基地；
（2）建立产学设计研发团队，参与上游客户产品联合设计，使之尽可能适应压铸工艺性，产品快速成型技术和3D打印技术在产品设计上的应用，薄壁和厚大壁压铸件的设计与压铸工艺技术开发；
（3）开发铝合金薄壁结构件的压铸成套技术装备，与汽车工业联手，由国内自行设计，其后各个环节，先立足国内，必要时由国外进行配套。
3.2 技术研究
3.2.1 共性技术研究
（1）薄壁结构件设计与压铸工艺技术；
（2）与高效率相适应的精密复杂模具制造技术、模具温度自动控制技术、延长模具寿命等的试验研究和开发；
（3）填充模拟技术的研究推广，压铸浇口技术、压铸参数的优化及选用、缺陷、模具热状态分析；
（4）高性能、高可靠和高精度的自动化压铸机单元及附属设备研究和开发，结合多项高端压铸技术。
3.2.2 关键技术研究
（1）压铸工艺基础技术及特殊压铸工艺技术的研究和应用。如真空压铸、半固态压铸、慢压射技术、预填充技术、盐芯技术、结构件压铸技术（双真空）、挤压铸造、局部增压技术等；
（2）压铸合金材料和熔炼技术研发。进一步提升有色合金材料的压铸性能和使用性能试验研究，开发新的合金品种，如复合材料、结构件合金材料、高延展性能材料等，提高熔炼设备热效率的研发及产品应用；
（3）高性能和可靠性自动化压铸机及附属设备研发。高可靠性实时控制压射系统和参数自动控制调整系统的研发应用，所有附属配套设备的自动化集成技术应用，适应多种先进工艺技术推广的压铸设备开发；
（4）精密复杂模具制造技术开发。高效冷却技术，模具材料的改进及开发新的钢材，模具温度自动控制技术与装备，延长模具寿命方法的试验研究及推广，模具表面处理技术的研究；
（5）压铸模拟技术的研究推广。如金属填充、速度、压力、温度、凝固、缺陷（气孔、缩松）、热状态分析（模具表面温度场、温度梯度）；压铸参数的优化及选用。
4 重点项目
为达到“十三五”的发展目标，建议创建的重点项目有：
（1）高档压铸设备——压铸机实时控制（数控）压射系统及全自动化机器人的压铸单元；
（2）开发铝合金薄壁结构件的压铸成套技术装备——与汽车工业联手实施产、学、研、用相结合；
（3）绿色压铸——创建可复制的示范性企业。
5 政策建议
（1）在环保治理方面，给予适当的扶持政策；
（2）有条件的，可采用合金材料集中熔炼，降低能源消耗及污染物排放，国家应在税收上适当减免或补贴；
（3）加强对投资大、见效慢的压铸专业基础性技术研究的扶持，可建立产学研机构重点攻关及推广；
（4）规范行业的统计工作，制止盲目的、无序的统计数据发布。
“十三五”时期是深入实施创新驱动发展战略，加快建设创新型国家的关键时期。对于在装备制造业中发挥重要作用的铸造业，是科技提升、产业转型、提升核心竞争力的重要机遇期。为了清晰认识国际铸造科技发展大势，规划铸造技术发展方向，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》、《国家“十三五”科学和技术发展规划》和《中国制造2025》提出的目标和任务，结合我国铸造行业科技发展实际，编制了《铸造行业“十三五”技术发展规划纲要》（以下简称《纲要》）。
《纲要》由18个部分组成：铸钢、铸铁、铸造有色合金、铸造金属基复合材料、铸造耐磨材料、快速铸造、熔模铸造、压铸、反重力铸造、挤压铸造、消失模铸造、数值模拟、网络制造、造型材料、铸造装备与检测技术、环保与安全、汽车铸件、铸造标准。其中《纲要》中的13个领域的规划内容涉及到《中国制造2025》全部五个重大工程，覆盖了高端装备创新工程10大领域中的8个领域。
《纲要》结合国内外铸造技术发展现状，结合发展热点问题和中国铸造技术发展需求，指出了发展目标和发展重点，提出了重点发展的项目及关键技术。《纲要》突出了战略性和宏观性，具有针对性和可操作性，可作为中国铸造行业2016—2020年铸造技术发展的指南。
第八章着重介绍了压铸的技术发展规划，特此摘录，供读者阅读。
1 国内外发展现状及发展趋势
1.1 国内发展现状及发展趋势
压铸是铸造工艺中应用最广、发展速度最快的金属热加工成形工艺方法之一。压铸作为一种先进的有色合金精密零部件成形技术，适应了现代制造业中产品复杂化、精密化、轻量化、节能化、绿色化的要求，其产品已遍及汽车、机械、家电、通讯、五金等许多领域。
国内压铸从20世纪50年代开始起步，前30年内年增长率超过10%。1990年至今，年均增长15%以上，2012年产量达318万吨。经过多年的努力，我国已构建起一个完整的压铸产业及其配套产业链和若干较为发达的压铸工业基地，产量世界最大，成为世界压铸大国。
1.1.1 压铸件合金材料
压铸件合金材料主要以有色金属及其合金为主，压铸铝合金用量最为突出。我国除传统压铸铝合金范围扩大外，还有试验采用压铸新技术以某种变形铝合金来生产较高力学性能的受力件，以及汽车结构件所需的特殊铝合金也在国内压铸生产中开始采用。压铸镁合金材质和性能的研究进一步深入，对汽车镁合金压铸件的应用开发进一步加大。国际上先进国家对高硅、特种铝合金、结构件用铝合金的应用和研究比国内领先较多，镁合金研究与国内相当。此外，国际上对材料基础性的研究要较国内更广泛和深入，成果显著，国内对此方面投入较小。锌合金压铸件的产量逐渐减少，多属中小零件。铜合金压铸件的产量很少，中小零件较多。黑色金属及其合金压铸件在我国的起步与国外相近，但国内外的发展已较长时期都处于几近停顿状态。
1.1.2 压铸设备
汽车工业的高速发展，大型和高端压铸件需求增加，推动了国产压铸机技术的提高，高压射速度、较短的建压时间、实时控制压射系统、4000 t大型压铸机、自动化周边配套设备和压铸单元等陆续推出市场，拉近了与国外先进设备的差距。但国产设备在稳定性、密封元件耐用性、精度重复性等方面与国外先进设备还有较大的差距。大型两板机占领国内市场，给传统压铸机市场带来极大冲击，国内有些厂家已开始两板机的研制。镁合金热室压铸机与国外差距较大，目前大多依赖进口。在压铸机自动化集成方面国内厂家开始涉足，但配套资源和处理方式上与先进厂家还有不小差距。近年来，国内自主研发了压铸与挤铸两用的设备，成为国际上创新的新机种。
1.1.3 压铸模具
国内压铸模具方面随着压铸专业的突飞猛进，也取得了很大的进步。以发动机缸体、变速箱壳体为代表的精密复杂模具的开发和制造及市场使用，奠定了国内厂家的地位。在模具设计上，模拟分析软件应用普遍，但缺少的是具有丰富工艺技能和实践经验的优秀设计师，模具出口优势不强。模具加工方法（设备）和手段已逐渐与国际靠拢，差距在缩小，但高精尖加工设备大多依赖进口。模具钢材料方面还需加紧确立国产材料在行业中的地位。此外，在模具材料热处理技术、提高模具寿命手段、模具冷却技术、模具表面处理技术、模具适应自动化和提高生产效率降低故障等问题上，还需加大研发的力度和投入。
1.1.4 压铸工艺
对各种压铸合金材料的铸造性能、物理性能、使用条件等试验研究比过去有了较大进展，尤其镁合金的研究更为深入，对受力结构件合金材料的试验研究加大了投入。压铸机控制系统更加完善与易于使用，速度、压力、时间、位移、温度、脱模剂、冷却等参数设置和调整方便和快捷。但与国外相比，设置点（段）位还有差距，浇注、排溢、填充、真空系统的试验研究不够。国际上，在压铸工艺技术出现了较多新的变化，如局部挤压工艺技术、点冷和局部超强冷却、超低速压铸、半固态压铸、模具表面激光焊接技术等，对行业有较大促进作用。合金材料和压铸工艺国家标准已完成编制，但标准的基础数据试验研究还不够充分和详实。
1.1.5 压铸件质量控制和检测技术
压铸质量控制和检测技术在越来越多生产企业得到重视，许多企业配备了从材料检测的光谱分析、密度和密度指数、金相检验、力学性能，到产品检测的X光检验、工业CT检验、尺寸和光洁度检测、清洁度检测、密封检测、孔隙率检测的国产或进口仪器和设备，提高了压铸专业整体的检测水平和能力。在压铸专业为之服务的配套下游工序如热处理、抛丸、表面处理和涂覆、浸渗、辅助材料都有了较大的发展和提高。
1.1.6 压铸作业的节能与环保
压铸生产过程的能源消耗较大。合金熔化除了用电以外，还有用油、气或燃料的。目前，国产压铸机和熔化炉均有节能效果较好的面市供应。压铸生产属于热加工作业，防暑降温很重要。在生产过程中会产生工业污染物，需要加以综合治理。国内有的压铸企业已经采取措施，主要是先从废气与烟雾、废油与废水的治理做起。
1.2 国外发展现状及发展趋势
国外重点针对汽车轻量化要求，开发新技术生产高品质汽车铝合金压铸件替代钢铁材料的零部件。这类压铸件突破传统压铸工艺限制，可以进行热处理和焊接，达到很高延伸率和足够的强度。典型零件包括减震塔，底盘件，车门框板，副车架，空间支架以及自动变速箱等。对铝合金压铸的材料和工艺研究一直处于较重要的位置，发展较快，市场应用广泛。国外铝合金压铸件消除内部气孔，能够进行T6热处理和焊接，伸长率可以达到10%以上，拉伸强度可以达到210 MPa以上。国外压铸生产效率较高，如汽车四缸缸体压铸可达到15万件/年。高性能压射系统，实时控制技术以及两模板合模系统是当前压铸设备先进性重要体现。大型压铸设备性能稳定，技术成熟。
1.3 国内外的差距
当前，我国压铸业在高端压铸装备、材料性能、铸件质量、模具开发及设计、智能化程度、生产效率等方面均与国外有较大差距。
（1）企业竞争力不强，技术实力欠缺；
（2）科研项目的投入不够，课题的设立与当前实际需要不紧密；
（3）先进技术的推广应用不够普及；
（4）国产压铸设备的参数范围与精度还有差距。在大型压铸机（2000吨以上）的设计制造与国外差距较大，主要体现在设备稳定性和压射性能等方面。
1.4 问题分析与解决思路
从上述的差距来看，主要问题大致为：专业技术人员和生产操作人员严重缺乏；有关铸造方面的相关产业没有组成互相关联的整体，产业链不够紧密；对于国外的先进技术，国内有能力接受的企业不多。因此，需要大力推行压铸生产实现自动化、智能化，创造良好的生产环境。吸引有更多的从业人员，加紧培养专业人才；根据我国的条件与能力，选择适合的研发项目。
2 发展目标
总的发展目标——配合《中国制造–2025》，建设压铸强国，压铸企业要向“高端型、智能型、外向型、服务型”进军，并涌现一批高端压铸设备和压铸生产企业。
（1）开展先进压铸工艺技术的试验；
（2）向更高熔点金属压铸迈进；
（3）推进半固态加工技术发展，扩展复合材料的加工；
（4）设立压铸操作站。
3 发展重点
3.1 技术路线
（1）通过实现大项目的成果，作为示范性的可复制的标杆，建立孵化基地；
（2）建立产学设计研发团队，参与上游客户产品联合设计，使之尽可能适应压铸工艺性，产品快速成型技术和3D打印技术在产品设计上的应用，薄壁和厚大壁压铸件的设计与压铸工艺技术开发；
（3）开发铝合金薄壁结构件的压铸成套技术装备，与汽车工业联手，由国内自行设计，其后各个环节，先立足国内，必要时由国外进行配套。
3.2 技术研究
3.2.1 共性技术研究
（1）薄壁结构件设计与压铸工艺技术；
（2）与高效率相适应的精密复杂模具制造技术、模具温度自动控制技术、延长模具寿命等的试验研究和开发；
（3）填充模拟技术的研究推广，压铸浇口技术、压铸参数的优化及选用、缺陷、模具热状态分析；
（4）高性能、高可靠和高精度的自动化压铸机单元及附属设备研究和开发，结合多项高端压铸技术。
3.2.2 关键技术研究
（1）压铸工艺基础技术及特殊压铸工艺技术的研究和应用。如真空压铸、半固态压铸、慢压射技术、预填充技术、盐芯技术、结构件压铸技术（双真空）、挤压铸造、局部增压技术等；
（2）压铸合金材料和熔炼技术研发。进一步提升有色合金材料的压铸性能和使用性能试验研究，开发新的合金品种，如复合材料、结构件合金材料、高延展性能材料等，提高熔炼设备热效率的研发及产品应用；
（3）高性能和可靠性自动化压铸机及附属设备研发。高可靠性实时控制压射系统和参数自动控制调整系统的研发应用，所有附属配套设备的自动化集成技术应用，适应多种先进工艺技术推广的压铸设备开发；
（4）精密复杂模具制造技术开发。高效冷却技术，模具材料的改进及开发新的钢材，模具温度自动控制技术与装备，延长模具寿命方法的试验研究及推广，模具表面处理技术的研究；
（5）压铸模拟技术的研究推广。如金属填充、速度、压力、温度、凝固、缺陷（气孔、缩松）、热状态分析（模具表面温度场、温度梯度）；压铸参数的优化及选用。
4 重点项目
为达到“十三五”的发展目标，建议创建的重点项目有：
（1）高档压铸设备——压铸机实时控制（数控）压射系统及全自动化机器人的压铸单元；
（2）开发铝合金薄壁结构件的压铸成套技术装备——与汽车工业联手实施产、学、研、用相结合；
（3）绿色压铸——创建可复制的示范性企业。
5 政策建议
（1）在环保治理方面，给予适当的扶持政策；
（2）有条件的，可采用合金材料集中熔炼，降低能源消耗及污染物排放，国家应在税收上适当减免或补贴；
（3）加强对投资大、见效慢的压铸专业基础性技术研究的扶持，可建立产学研机构重点攻关及推广；
（4）规范行业的统计工作，制止盲目的、无序的统计数据发布。
下一条：无
上一条：铸造与压铸的区别
版权所有：沈阳谷川金属有限公司
技术支持：优诺科技