近年来,我国模具制造业获得了快速发展,作为模具制造业的基础,我国模具钢行业发展的现状怎样?能否满足和适应模具行业的高速发展?徐进认为,新中国成立以后,我国模具钢的生产技术取得了迅速的发展,经历了从无到有,从仿制到自行开发的过程。我国在短短的50几年内,根据对国内15家特殊钢厂的统计,2008年,合金工具钢的产量已达38万t。其中,合金模具钢的产量超过30万t,我国模具钢产量已居世界前列。绝大部分国外的标准钢号和在科研试制中的模具钢号,我国也都进行了生产和研制工作。通过几次钢种整顿和标准修订,已初步形成了具有我国特色的模具钢系列,在模具钢生产技术、品种质量、科研开发和应用工作等方面,都取得了很多新的成就,不但能基本满足国内模具制造业的需要,而且有部分出口。 众所周知,模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外,主要受模具材料和热处理的影响。从近年来我国模具进出口统计分析数据结果来看,我国模具企业出口的模具产品绝大部分是中低端模具产品,而大部分高等级模具却主要依赖进口。这与我国模具钢材料生产能力不足有很大关系吗?我国模具钢产业与发达国家相比,存在的差距体现在哪些具体方面?徐进表示,我国的模具钢产业在生产技术、品种质量、科研开发和应用工作等方面,从无到有,取得了很多成就,基本上能满足国内模具制造业的需求。但是,由于我国模具钢产业发展时间较晚,还在以下几方面存在一些问题,并与模具钢产业发达国家形成差距。 首先,在钢种发展方面,钢种系列不够充实完整,有的钢种(如粉末冶金高合金模具钢)尚属空白,有待进一步完善;又如用量很大的塑料模具钢,在国标中只纳入了3Cr2Mo和3Cr2NiMo,2个钢号显然不能满足各种不同塑料模具钢的要求;另外在钢种产品结构和选用上也很不合理。 其次,在模具钢品种规格方面,我国的模具钢钢材的品种单一, 90%左右是黑皮锻轧钢,精料和制品的比例很低。在以后的模具加工中,加工余量大、材料利用率低,而且严重影响模具的加工周期。 再次,在模具钢生产和工艺方面,我国几个主要的模具钢生产厂家虽已掌握了炉外精炼、电渣重熔、快锻、精锻、可控气氛热处理等新工艺技术,但后步工序和质量检测手段落后,缺乏先进的真空热处理设备、深度加工设备和在线质量检测设备,缺少生产高性能粉末冶金模具钢的设备;在生产效率、产品内在质量,尺寸精度和表面质量方面,与国外产品都存在一定的差距。 国际模协钢材专业委员会顾问李光超表示,在专业化生产方面,我国模具钢分散在10多家特钢厂生产,由于生产分散,所以未能集中力量尽快建成技术先进的模具钢生产线和科研开发中心,科研装备落后,研发力量不足。 我国模具钢产业在上述几方面存在的问题,在一定程度上,拖了模具产业高速、高水平发展的后腿,这也是我们模具钢产业工作者应该正视的问题和努力要做的工作。不可否定的是,我国模具钢的产量早已位居世界的前列,近20年来发展了不少适应新要求的新钢种。在冷作模具钢中,所发展的材料有以下几种: (1)高韧性、高耐磨性模具钢。我国自行开发的有Cr8Mo2V、7Cr7Mo2V2Si(LD钢)和9CrW3Mo2V2(GM钢)等,分别用于冷挤压模具,冷冲模具及高强度螺栓的滚丝模具。 (2)低合金空淬微变形钢。我国自行研制的Gr2Mn2SiWMoV和8Cr2MnMoWVS等钢种也属于低合金空淬微变形钢,后一种钢号还兼备优良的切削性。 (3)火焰淬火模具钢。如东风汽车公司采用我国研制的7CrSiMiMoV火焰淬火钢制造汽车大型覆盖件镶块冲模刃口材料,取得了很好的使用效果;在热作模具钢中新发展的有以下几种: ①高淬透性特大型锻压模块用钢。如4Cr2MoVNi、3Cr2MoWVNi等。 ②高热强性模具钢。如3Cr3Mo3W2V、6Cr4Mo3W2VNb、7Mnl0Cr8Nil0Mo3V2等。 塑料模具钢由原国标中的3Crl2Mo(P20)和3Cr2NiMo两个钢号发展成由有以下7大类构成的塑料模具用
钢系列: (1)非合金塑料模具钢。如SM45、SM55等碳素模具钢。 (2)预硬型塑料模具钢。如SM3Cr2Mo和SM3Cr2NiMo等。 (3)时效硬化型塑料模具钢。如SM2CrNi3MoAl等。 (4)渗碳型塑料模具钢。如SM1CrNi3等。 (5)整体淬硬型模具钢。如SMCrl2MolVl(D2)和SM4Cr5MoSiVl等热作模具钢。 (6)耐蚀塑料模具钢。如SM3Cr17Mo等。 (7)无磁塑料模具钢。如7Mnl5Cr2A13V2WMo等。 此外,为了适应塑料模具制造过程中的一些对钢的工艺性能的特殊要求,发展了以下4类专用的特种
塑料模具钢种: (1)镜面磨削用塑料模具钢。如SM3Cr17Mo等。 (2)非调质型预硬塑料模具钢。如3Cr2MnMo-VS钢等。 (3)易切削塑料模具钢。如5NiCaS等。 20世纪70年代以来,为了提高模具钢质量,国内陆续推广了炉外精炼、电渣重熔、快锻、精锻等新工艺技术,采用新技术生产的部分模具钢产品内在质量可与国外实物质量相当。近十几年来,为了适应我国模具钢工业的发展,生产的模具钢产品,我国生产模具钢的骨干企业如宝钢特钢、抚顺钢厂等均做了技术装备改造工作。 如今,这些企业在冶炼、热加工等主机设备方面与国际的模具钢专业生产厂如瑞典的乌德霍姆、日本的日立金属等已经不相上下,但是生产线还不配套,主要是后步生产工序还不完善。但由于发展历史短,很多方面还处于初创阶段,还需一定的时间配套、掌握、适应和完善。特别是热处理技术装备和机械加工等后步工序和质量检测手段落后,缺乏深度加工和在线质量检测设备。所以总体来看,在生产效率、产品质量,特别是尺寸精度和表面质量方面,我国模具钢行业与国外产品尚存一定的差距。急需对薄弱环节进行技术改造填平补齐,尽快建成技术先进、完整的模具钢生产线,生产优质的模具钢产品。 在标准化方面,我国通过引进和自己研制开发工作,逐步形成了我国的模具钢钢种体系,1952年引进苏联国家标准,制定了我国重工业部部颁的合金工具钢标准;1959年,根据我国资源情况,制定了我国冶金工业部部颁标准YB7-59。到1977年,在整顿原来钢种系列的基础上,吸收我国历年来科研工作的成就,对YB7-59进行了修订,制定了我国个合金工具钢国家标准GB1299-77,1985和2000年又对该标准进行了修订,颁布了GB1299-85和GBT1299-2000,2009年又非等效采用了ASTMA681-94和NADCA207-90制定合金模具钢标准。初步建立起具有我国特色的、接近世界先近水平的,包括冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢和无磁模具钢的模具钢种系列,基本上可以适应我国模具生产部门的大部分使用需求。 我们要清楚地认识到,在模具钢制造水平先进的国家,只是把国际标准和行业标准作为标准,他们真正贯彻或执行的是比这些标准更高的“行业标准高”、“企业标准”或“内控标准”,如日本日立金属公司和奥地利百乐(Bohler)公司均有非常严格的企业标准。北美压铸协会对压铸模具用的H3钢制定了严格的行业标准(NADCA207-90),这些标准更能适应模具钢的要求。为此,我国模具钢的国家标准应尽可能地向国际先进标准靠拢,并逐步制定出严格管理的行业和企业标准,以促进我国模具钢水平的提高,改变我国模具钢质量较低的现象。 现阶段我国的模具钢钢材的弱点恰恰是品种单一, 90%左右是黑皮锻轧钢,精料和制品的比例很低。在模具产业圈内,有一些这样的企业,我们姑且称之为“模具钢后步工序专业加工商”。这类企业的主要业务是,先利用资金优势从模具钢生产厂批量购进模具钢黑皮棒料,然后利用设备优势对钢材进行改锻、预硬、热处理和切削等后步加工,把模具钢粗钢加工成精料、制品和模架等标准件,再销售给模具厂,从而获取营业收入。“模具钢后步工序专业加工商”的存在是对现阶段我国的模具钢钢材精料和制品的比例低的一种补充和完善。另外,由于它们在生产中一般大批量采购原材料钢材,可降低采购和运输成本;在加工过程中,还由于主要采用龙门机床、加工中心等大型、先进的加工设备进行生产,变单件、小型机械、小批量生产方式为多件、大型机械、大批量生产方式,大大提高了生产效率,降低了生产成本。
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