一、概述

 

    機床是裝備制造業(yè)中的主要產品，也是各行業(yè)廣泛采用的加工設備。

國務院關于加速發(fā)展裝備制造業(yè)的若干意見中，加速發(fā)展數控機床是重點內容之一。機床的結構件和許多主要部件都是以鑄件為坯料的，因此機床用鑄件的好壞，對機床的質量、壽命、精度保持性都有重要的影響。數控機床對鑄件則應有更高的要求。

 

    近十余年來，隨著機床行業(yè)主要企業(yè)的改組，以及各工業(yè)城市發(fā)展規(guī)劃的實施和鑄造專業(yè)化生產的發(fā)展，一些主要機床生產企業(yè)的鑄造部門紛紛走向分割獨立、異地遷建、改組或撤消，機床鑄件也在走向商品化、市場化。據不完全統(tǒng)計，現在向主要機床企業(yè)供應鑄件的鑄造企業(yè)有20 家左右。此外，尚有約1/ 5 的主要機床生產企業(yè)仍保有自己的鑄造部門。一些具有法人資格、獨立經營的鑄造企業(yè)，實際上仍在機床集團公司的控制之下，受到很多制約。由于受長期重冷輕熱傳統(tǒng)觀念影響，鑄件商品化的市場機制還未很好形成，加之鑄造企業(yè)自身又有很多不足，近年來鑄件質量和企業(yè)生產技術管理水平不僅未能隨我國機床行業(yè)的發(fā)展而同步提高,反而比過去有所下降，呈滑坡趨勢。雖然少數機床鑄造企業(yè)仍保持質量控制和工藝紀律的要求，但從總體上看來，與機床行業(yè)的發(fā)展是不相適應的，就是與加工、裝配相比也有很大的反差，與外資的鑄造企業(yè)相比有相當大差距，甚至是非常大的差距，這對我國機床行業(yè)今后的發(fā)展必將產生很大的負面影響。

 

    由于制造業(yè)迅速發(fā)展的拉動，我國對機床的需求不斷增長，近年來各種機床產量逐年大幅度增長，機床行業(yè)形勢喜人，2003 年全國機床產量比2002 年增加了33 %，達到了30. 68 萬臺，成為世界上的第一機床生產大國。

 

    在機床產量逐年大幅度增長的同時，我國機床的自給率卻在下降，機床進口量逐年增多，目前每年進口機床的總值在30 億美元以上，接近了自產機床的產值,檔次高一點的機床基本上都靠進口，按產值計，機床自給率只在50 % 左右。每當參觀機床展覽會，看到機床行業(yè)發(fā)展之快，心里非常高興，但細想起這些，就不免有悵然若失之感。

 

    造成這種情況的原因很多，本文對此不詳加分析,但從鑄造行業(yè)協(xié)會的角度看來，重視產量的增長而忽視鑄件質量，是導致國產機床存在外觀不盡如人意，保持精度性能差等問題的重要原因。為了進一步了解情況，近來我們走訪了一些主要機床鑄造企業(yè)，到現場進行了調查。雖然我們所見的只是粗淺的表面現象，但已令人心情十分沉重。以下就機床鑄件生產中存在的問題和相關的改進措施，提出我們的一些看法和意見。

 

    二、存在的問題

 

    近年來我國制造業(yè)的發(fā)展很快，一些原來基礎較好的機床公司把工作的重點轉到擴大規(guī)模和增加產量方面上，對鑄件的需求量逐年大幅度增長，在數量和質量難以兼顧的情況，就舍質量而求數量。原來一些為工藝過程控制提供基礎的檢測項目逐步被廢棄了，有些企業(yè)雖然還作一些，但大多是敷衍了事，并不對結果認真地分析，也更談不到進行過程控制。鑄造生產中如不認真實施工藝過程控制，是不能保證鑄件質量的，因此總體而言，現在我國機床鑄件的內在質量，較20 世紀50 年代中期不是有所提高，而是降低了。

 

    1. 外觀質量

 

    考察鑄件外觀質量的主要指標是尺寸精度、表面粗糙度和宏觀不直度。自20 世紀80 年代以來，我國機床行業(yè)生產中、大型鑄件已由過去的粘土砂干型工藝逐步改為樹脂自硬砂工藝，因而鑄件外觀質量有了明顯的改善。但是，由于大多數機床鑄造企業(yè)雖然都有I SO9000 認證的牌子，但實際沒有工藝過程控制，我國機床鑄件的外觀質量，與其他工業(yè)國家的產品相比，與采用樹脂自硬砂應達到的水平相比差距還相當大，這是很不應該的。用樹脂自硬砂造型時，認真地舂實砂型對保證鑄件質量是至關重要的。由于機床鑄件大多為中型鑄件，絕大多數工廠都未裝備震實臺，尤其應該認真地做好人工輔助舂實。實際上，我們走訪的企業(yè)中，除北京一機床鑄造廠等少數企業(yè)比較認真地舂實外，其他許多鑄造企業(yè)造型作業(yè)都有待進一步加強。

 

    由此，在澆注過程中鑄型開裂、鑄件表面粘砂、沖砂等缺陷十分常見，導致鑄件外觀質量很差，不僅加大了清理、精整的工作量，而且和外國產品一比就相形見絀。尺寸精度究竟能達到什么等級，是要根據大量檢測數據擇定的，我們走馬看花，無從確定。宏觀不直度( 直線度) 本來應該是檢測項目，但大多數企業(yè)都未能提供檢測數據，據我們草草看來，能達到每米長度上的不直度≤1. 5mm 的為數不多。表面粗糙度一般不是必檢項目，但鑄造廠應自行控制。由于不是必檢項目，所以我們所到的企業(yè)沒有一家用標準樣塊進行評定，因而也就無從知道自己與他人有多大差距。對于這項質量指標，大多數企業(yè)都不予理睬的。外觀質量固然仍有待提高，但我國機床鑄件質量與其他工業(yè)國差距更為重要的是內在質量方面。

 

    2. 大多數機床鑄造企業(yè)的金相組織失控

 

    按照我國《JBn3997 —1985》機床灰鑄鐵技術文件,金相組織不作為驗收依據，但對機床鑄件的生產企業(yè)而言，必須作為最重要的自控項目。因為機床鑄件對強度、保持尺寸精度的能力、剛性、耐磨性和切削性能都有很高的要求，而灰鑄鐵的這些性能必有良好的金相組織來保證，而良好的金相組織則是靠嚴格的過程控制來保證的，如嚴格的爐料管理、合理的爐料配比、最佳的熔煉控制、認真的孕育處理和適當的澆注溫度等，缺一不可。金相組織失控，表明我國大多數機床鑄造企業(yè)中工藝過程控制是不嚴格的，具有很大的隨意性。

 

    我們走訪的一些主要機床鑄造企業(yè)中，多數企業(yè)都具有金相檢查手段，但都沒有人認真對檢查結果加以分析并將分析結果反映到工藝過程控制體系中。有的廠檢查后簡單地在紀錄本上寫一個結論，有的在表格上填寫一個結論提交質檢部門，成為敷衍了事的官樣文章。我們曾到一個廠，看到最近的一份質檢報告中簡單地寫了“石墨形態(tài)A 型”，而調出樣品在顯微鏡下觀察才發(fā)現,試樣中A 型石墨只有43% ，而試驗人員說: “只要其中有A 型的，我們就寫A 型”。這樣的檢查比形同虛設更為可怕，實際上是自我安慰，自欺欺人。有一些廠則干脆取消了對金相組織的檢測。只有個別廠認真檢測金相組織，保持產品質量上乘。

 

    3. 沒有一家企業(yè)控制鑄鐵的彈性模量灰鑄鐵的彈性模量是影響鑄鐵的剛度和尺寸穩(wěn)定性的重要性能指標，對機床鑄件來講尤為重要。影響灰鑄鐵彈性模量的主要因素是組織中石墨的形態(tài)、長度等級及其在鑄鐵中所占的體積百分數。因此,加強孕育處理，控制金相組織是提高彈性模量的關鍵。國外生產機床鑄件，都將彈性模量作為重要的自控項目，由于其過程控制嚴格，冶金質量較好，灰鑄鐵的彈性模數指標相當高。過去，我國鑄鐵的冶金質量較差，相同牌號的灰鑄鐵，彈性模量都低于其他工業(yè)國的指標，數據見附表。

 

    現在，我國機床鑄造企業(yè)中已經沒有人考慮這一重要的性能了，這應引起行業(yè)人士的關注。近幾年我國機床行業(yè)發(fā)展很快，不僅產量大增，而且還兼并了某些工業(yè)國家的老機床企業(yè)，但是從以上所談到的三方面來看，作為機床件的鑄件質量不但沒有相應提高，反而呈滑坡趨勢，與其他工業(yè)國家的差距越來越大。目前我國鑄件產量很大，但其鑄件在國際上的競爭能力還有待加強。現在我們的迫切任務是發(fā)奮圖強,盡快改變這種狀況，而不是喊口號，空談什么“達到國際先進水平”。在國家號召自主創(chuàng)新的情況下，不少企業(yè)掛出了“研究開發(fā)中心” 的牌子，有的還是省級的中心，實際上連企業(yè)的基礎鑄造技術工作都不做，這種徒有虛名的情況應盡快改變。

 

    三、對盡快提高機床鑄件質量的幾點建議

 

    為使我國機床質量早日達到國際先進水平，希望機床行業(yè)領導摒棄重冷輕熱的傳統(tǒng)觀念，把提高鑄件質量當作振興行業(yè)的一項大事來抓，將其說成是一場革命也未嘗不可。

 

    1. 盡快制定關于鑄件質量要求的機床行業(yè)標準建議以此前已制定的有關機床鑄件的質量標準( 如JBn3997 —1985 ，JB/ GQ1021 —1981 ，JB/ GQ1022 —1981 )和相關的國家標準為基礎，參照國外對機床鑄件的技術要求，盡快制定符合當前技術發(fā)展要求的機床鑄件質量標準，特別是數控機床的鑄件。在標準經試行、修訂后，應大力貫徹執(zhí)行。凡不符合標準要求的鑄造企業(yè)，不得接受機床鑄件的訂貨。不符合要求的鑄件，一律不得用于正規(guī)的機床產品。新標準對鑄件質量的要求，應略高于此前的行業(yè)標準為好。

 

    ( 1) 外觀質量方面 機床鑄件的尺寸精度，按國家標準GB/ T6414 —1999 應達到CT8 級到CT10 級，允許的錯型量應嚴格按GB/ T6414 —1999 的規(guī)定檢查。重要鑄件( 如導軌面) 的宏觀不直度，每米長度上不得> 1mm。表面粗糙度應列為重要的自檢項目，按國家標準GB/ T15056 —1994 評定。重要鑄件的輪廓算術平均偏差( Ra) 不應> 50μm，一般鑄件Ra 不應>100μm。

 

    ( 2) 力學性能方面 力學性能按國家標準GB/T9439 —1988 的規(guī)定，但應補充以下要求。導軌面應有嚴格的硬度要求，而且同一鑄件上的硬度差不應> 20HBW。彈性模量應作為企業(yè)考核鑄件材質的項目，定期測定，目標值如下:灰鑄鐵牌號彈性模量( MPa)

    HT250 115000

    HT300 130000

    HT350 140000

 

    ( 3) 金相組織方面 按國標準GB/ T7216 —1987 ,石墨形態(tài)應為A 型，石墨長度4 ～5 級�；�體組織中珠光體含量應不少于95% 。珠光體片的間距，在放大500 倍觀察時應≤1mm。碳化物數量不多于3% 。

 

    2. 加強鑄造專業(yè)人才的培養(yǎng)

 

    表面上看來，鑄造是一種勞動密集型產業(yè)，只要有力氣就能干，多年來這種淺薄之見，影響了我國制造業(yè)的發(fā)展，害處極大。實際上，鑄造是一門涉及多種學科的技術，鑄造企業(yè)如果沒有高素質的骨干人才，一定會使生產中不斷出現問題，根本就談不上進步和發(fā)展。德國為保證其產品的技術含量，多年來一直保有一套完整的培育鑄造專業(yè)人才的體系。

 

    在中國經濟快速增長的條件下，日本為保持其技術上的領先地位，體現其產品與中國產品的差別，2005 年就由產業(yè)界、大學和政府協(xié)力制訂并實施了為鑄造行業(yè)培養(yǎng)骨干專業(yè)人才的宏大規(guī)劃，并由經濟產業(yè)省給予財政支持。

 

    機床行業(yè)的鑄造企業(yè)，本來就存在原有專業(yè)人員年事已高、后繼無人的問題，加之主要鑄造企業(yè)都自城市遷出擴建，往往都是規(guī)模成倍擴大，需要更多的人，而遷出卻導致原本不足的專業(yè)人員進一步流失。其結果是技術水平隨生產的發(fā)展而下滑，以至于鑄件質量低于20世紀50 年代中期的水平。這種情況是相當普遍存在的,并非個別企業(yè)偶爾出現了失誤。

 

    因此，要改變機床行業(yè)鑄件質量低劣的狀況，必須盡快制訂計劃，為鑄造企業(yè)培養(yǎng)不同層次的專業(yè)人才，包括企業(yè)領導、管理人員、技術人員和骨干工人。只有在提高職工素質的基礎上，企業(yè)才可能生存和發(fā)展，隨之就能逐漸具有研究開發(fā)能力，才能談得上“自主創(chuàng)新”，并擁有自己的專有技術，認真實施“自主創(chuàng)新、研究開發(fā)” 的口號。

 

    3. 在提高技術水平的同時兼顧環(huán)保和改善作業(yè)條件

 

    由于歷史的原因，鑄造企業(yè)的生產條件總是比冷加工差得多，造成煙霧、砂塵彌漫，既有害于作業(yè)人員的健康，也影響周圍的環(huán)境。同時，生產中需排放的廢砂、廢渣也相當多。機床行業(yè)的鑄造企業(yè)都是在國內鑄造行業(yè)中有影響的企業(yè)，不能等同于小型民營企業(yè)�？傊�，我國的鑄造企業(yè)在遷建、擴建、改造和提升技術水平的同時，應體現可持續(xù)發(fā)展的精神，在改善作業(yè)條件和保護環(huán)境方面安排必要的投入，要認真落實ISO14000 和OSHMS 18000 兩項標準的要求，決不可做花錢買認證的事。另外，對于廢砂、廢渣的循環(huán)再利用，也要作為鑄造企業(yè)的課題。