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罗百辉,金模网(gmold.info)CEO、深圳市金模整合营销顾问有限公司董事长、模力时代会议展览(深圳)有限公司总经理、美国格理专家团资深投资顾问、国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务副会长兼秘书长、深圳市模具技术学会专家委员、深圳市管理咨询行业协会会员、华通咨询公司特聘培训专家、《国际模具机械产业》杂志社长,多家工业媒体专家顾问/编委、价值中国最具影响力百强专家、中国谋士联盟实战派谋士,国内“段位式”新概念管理创导者,清华大学盛景商学院MBA,制造业资深职业经理人。

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模具钢材由量到质提升六大基本途径详解  

2011-02-10 16:45:39|  分类: 质量管理 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 模具钢材质量内涵

  我国钢铁业经过“十一五”发展,占世界钢产量的比例由31%提高到45%,已经是名副其实的钢铁大国。但我国钢铁工业一系列问题依然存在,主要是生产能力过剩、产品质量不高、资源保障差、环保滞后和效益低下。罗百辉指出,我国钢铁企业在应尽可能短的时间内高效率、低消耗地为顾客提供个性化高质量产品的能力,这已成为钢铁企业提升国际竞争力的一个标志。模具质量包括以下几个方面:

  ⑴制品质量:制品尺寸的稳定性、符合性,制品表面的光洁度、制品材料的利用率等等;

  ⑵使用寿命:在确保制品质量的前提下,模具所能完成的工作循环次数或生产的制件数量;

  ⑶模具的使用维护:是否属最方便使用、脱模容易、生产辅助时间尽可能的短;

  ⑷维修成本、维修周期性等等。

  钢材由量升质:“十二五”转型重点

  中央“十二五”规划建议提出,今后要重点发展先进装备制造业,调整优化原材料工业,促进制造业由大变强;要培育发展包括高端装备制造在内的战略性新兴产业,基本建成快速铁路网和高速公路网等。这些产业快速升级和发展,对钢铁工业的要求已不是产量或品种,而是质量和性能。德国、日本、美国等国家能够成为先进装备制造业的强国和大国,关键在于它们具有生产优质钢材的坚实基础支持现代产业体系的发展。中国冶金工业经济发展研究中心副主任刘海民日前表示,提高钢材质量是我国“十二五”钢铁业重中之重。

  长期研究中国钢铁工业,跟踪世界钢铁企业步伐的罗百辉表示,近年来,我国高速铁路发展迅速,动车组车速达到国际先进水平,但国产车轮跟不上提速要求,至今全部从日本、德国进口。我国开发的“大飞机”设计很先进,节油15%,引起世界关注,已开始批量订货,但飞机发动机、起落架、液压管等以及涉钢铁材料的各种零部件,现在全部依靠进口。动车组车箱用高强度、高韧性钢板尚未开发出来,车辆制造厂等不及,只好用铝合金板代替,成本很高。

  我国铁路桥梁已向大跨度、轻结构、耐腐蚀、长寿命方向发展,但目前传统的低合金桥梁板已不适应现代桥梁建设要求。建筑钢筋是我国用量最多的钢材品种。使用低档钢筋一旦发生地震,会造成房屋粉碎性倒塌。上世纪全球因地震死亡120万人,其中中国死亡60万人。近两年我国汶川8级地震死亡7万人,智利8.8级地震死亡700人,新西兰7.2级地震零死亡。这些事故都与钢材质量有一定关系。

  我国风力发电机用齿轮、轴承,虽然转速不高,不是“高、精、尖”产品,但它们是在荒漠、高原或海域80米以上高空运行,很难维修,坏一个小零件等于报废整台机组。因此,风电设备要求钢材质量必须百分之百稳定和均一,保证20年不维修。但国产钢材质量不稳定,用户不敢采用,基本靠进口。据机械行业统计,全国每年进口高档齿轮耗用约50亿美元,相当于齿轮行业销售收入的三分之一。我国的齿轮钢、轴承钢、模具钢总体是低档过剩,高档进口,国产钢制成品寿命只有进口货的1/2—1/3。

  诸多事实表明尽管我国已是钢铁大国,但钢材产品强度低、性能差等问题亟待解决,提升钢材质量形势紧迫。

  提高模具质量六大基本途径

  世界范围内制造业的竞争变得越来越激烈,企业在尽可能短的时间内高效率、低消耗地为顾客提供个性化高质量产品的能力,已成为企业竞争能力的一个标志。罗百辉表示,模具质量的高低,将直接影响到产品的质量、产量、成本、新产品投产及老产品更新换代的周期、企业产品结构调整速度与市场竞争力,因此经济形势对模具的质量提出了越来越高的要求。如何才能更合理地提高模具质量,是制造业实现飞跃的关键。怎么样才能让模具在高精度、低成本、高效率条件下,更长时间地、更多模次地生产出质量合格的制件。这已经越来越成为人们关注的焦点。

  1、研发优质替代钢材

  钢材是不可替代的高能耗产品。提高质量和性能实现减量化用钢带来的节能减排效果,要远远大于钢铁生产过程中的潜力。近几年,中国钢铁业节能减排并取得了显著成效,但中国钢铁业最大的节能潜力已不在钢材生产过程,而在提高钢材质量,减少钢材消耗。这是因为我国钢材质量和性能普遍较低,用户为了保证使用性能不得不以粗代细。以汽车为例,我国乘用车使用优质高强钢材的比例仅占21%,比国际平均水平40%—50%低一倍,比欧洲先进水平(47%—80%)低一到三倍。由于多用了钢材,国产乘用车自重比欧、日车高10%以上,平均百公里耗油8.13升,比欧洲(6.6升)高23.2%,比日本(5.9升)高37.8%。我国造船业与此相似,每载重吨平均耗钢300公斤,比日本平均耗钢(220公斤)高36%。同样增加运行油耗。模具领域同样存在巨大的节材节能潜力。如以中高档钢材取代低档钢标兵可节约钢材10%—20%;模座用轻质高强合金工具钢替代普通钢可节约钢材30%—50%。据罗百辉表示,2010年我国消费6亿多吨钢材基础上减少1亿吨是完全可能的。如果实现这一目标,仅钢材生产过程中至少可以少耗能6200万吨标准煤,减排二氧化碳1.6亿吨以上。同时,钢铁行业将减少6亿—7亿吨物料运输,车船等运输工具会因使用高强钢而减重从而降低油耗,这些都可以大大降低能耗和减少污染排放。另外,减少1亿吨钢材还可减少铁矿石消耗1.5亿吨以上,相当于去年进口矿石的四分之一,可大大缓解钢铁行业进口矿石的困境。

  2、优化工艺结构方案

  制件的设计者要考虑到制件的技术要求及其结构必须符合模具钢材制造的工艺性和可行性。

  3、注重模具钢材选材

   这是提高模具钢材质量的最重要的一步,需要考虑到很多因素,包括模具钢材材料的选用,模具钢材结构的可使用性及安全性,模具钢材零件的可加工性及模具钢材维修的方便性,这些在设计之初应尽量考虑得周全些。

  ① 模具钢材材料的选用既要满足客户对产品质量的要求,还需考虑到材料的成本及其在设定周期内的强度,当然还要根据模具钢材的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。

  ② 模具钢材结构设计时,尽量结构紧凑、操作方便,还要保证模具钢材零件有足够的强度和刚度;在模具钢材结构允许时,模具钢材零件各表面的转角应尽可能设计成圆角过渡,以避免应力集中;对于凹模、型腔及部分凸模、型芯,可采用组合或镶拼结构来消除应力集中,细长凸模或型芯,在结构上需采取适当的保护措施;对于冷冲模,应配置防止制件或废料堵塞的装置(如:弹顶销、压缩空气等)。与此同时,还要考虑如何减少滑动配合件及频繁撞击件在长期使用中磨损所带来的对模具钢材质量的影响。

   ③ 在设计中必须减少在维修某一零部件时需拆装的范围,特别是易损件更换时,尽可能减少其拆装范围。

  4、重视制造过程的加工精度

  这也是确保模具钢材质量的重要一环,模具钢材制造过程中的加工方法和加工精度也会影响到模具钢材的使用寿命。各零部件的精度直接影响到模具钢材整体装配情况,除掉设备自身精度的影响外,则需通过改善零件的加工方法,提高钳工在模具钢材磨配过程中的技术水平,来提高模具钢材零件的加工精度;若模具钢材整体装配效果达不到要求,则会在试模中让模具钢材在不正常状态下动作的几率提高,对模具钢材的总体质量将会有很大影响。

  为保证模具钢材具有良好的原始精度—原始的模具钢材质量,在制造过程中首先要合理选择高精度的加工方法,如电火花、线切割、数控加工等等,同时应注意模具钢材的精度检查,包括模具钢材零件的加工精度、装配精度及通过试模验收工作综合检查模具钢材的精度,在检查时还需尽量选用高精度的测量仪器,对于那些成形表面曲面结构复杂的模具钢材零件,若用普通的直尺、游标卡就无法达到精确的测量数据,这时就需选用三坐标测量仪之类的精密测量设备,来确保测量数据的准确性。

  5、表面强化成形零部件

  这样可以提高模具钢材零件表面耐磨性,从而更好地提高模具钢材质量。

  对于表面强化,要根据不同用途的模具钢材,选用不同的强化方法。另外,近几年发展起来的一种称为FCVA真空镀金刚石膜技术,能在零件表层形成一层与基体结合异常牢固又十分光滑均匀密实的保护膜,这种技术特别适合于模具钢材表面保护性处理,也是提高模具钢材质量的一种效果显著的方法。

  6、正确使用与维护模具钢材

  模具的安装调试方式应恰当,在有热流道的情况下,电源接线要正确,冷却水路要满足设计要求,模具在生产中注塑机、压铸机、压力机的参数需与设计要求相符合等等。在正确使用模具时,还需对模具进行定期维护保养,模具的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注润滑油,对于锻模、塑料模、压铸模之类模具在每模成形前都应将润滑剂或起模剂喷涂于成形零件表面。对模具进行有计划的防护性维护,并通过维护过程中的数据处理,则可预防模具在生产中可能出现的问题,还可提高维修工作效率。罗百辉认为,要想提高模具的质量,首先必须每个环节都要考虑到对模具质量的影响,其次还须通过各部门的通力合作。模具的质量是模具企业自身实力的真实体现。

  质量是一个古老而又常新的话题!模具的质量,无论是模具的设计者和制造者、制件的设计者,还是模具的使用者都应积极关心的问题,随着技术的不断创新、新材料的广泛采用、加工工艺的不断变革,使用与维护条件的差异等等都不同程度的影响模具的质量。

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