近年來(lái)，隨著車身設(shè)計(jì)不斷集成與簡(jiǎn)化，未來(lái)整體車身制造與底盤制造，將朝向高度一體化集成的方向發(fā)展。一體化壓鑄作為實(shí)現(xiàn)集成的基礎(chǔ)與核心技術(shù)，應(yīng)運(yùn)而生，且景氣高增。一體化壓鑄的表意特征指采用特大噸位壓鑄機(jī)，將多個(gè)單獨(dú)、分散的零部件高度集成，壓鑄一次成型為幾個(gè)大型鋁鑄件，從而替代多個(gè)零部件先沖壓再焊接或鉚接組合一起的方式。
當(dāng)今，特斯拉正引領(lǐng)并推進(jìn)車身制造的集成變革。2020年9月22日，特斯拉一體壓鑄正式揭開面紗，馬斯克表示Model Y的后下車體將由大型壓鑄設(shè)備一體壓鑄成型，不再由70多個(gè)沖壓件、鑄造件通過(guò)焊接、鉚接而成。據(jù)報(bào)導(dǎo)采用一體壓鑄技術(shù)，Model Y后下車體總成的重量將降低30%，制造成本降低40%，制造時(shí)間由1-2小時(shí)革命性地縮短為約140秒。其終極目標(biāo)則是通過(guò)一體化壓鑄，將整個(gè)車輛的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為四個(gè)部分：①前艙一體化壓鑄總成②乘員艙結(jié)構(gòu)壓鑄總成③一體化電池結(jié)構(gòu)壓鑄總成④后底板一體化壓鑄總成。
顯然，一體壓鑄震動(dòng)了整個(gè)汽車制造業(yè)和壓鑄企業(yè)，傳統(tǒng)跨國(guó)大廠如奔馳、沃爾沃等，已經(jīng)確定跟進(jìn)。國(guó)內(nèi)造車新老勢(shì)力和一些壓鑄相關(guān)企業(yè)，也在積極謀劃，大手筆購(gòu)進(jìn)或制造相應(yīng)設(shè)備，躍躍欲試。很多非專業(yè)人士也在網(wǎng)上熱心宣傳一體化壓鑄帶來(lái)的成本控制和效率革命有多么驚人，溢美之詞令人不得不心動(dòng)與向往。大多談的是優(yōu)勢(shì)，如輕量化、集成化、產(chǎn)業(yè)鏈精簡(jiǎn)、開發(fā)高效等。
筆者不想對(duì)此贅述與置評(píng)，然作為粗通壓鑄雖已退休依然對(duì)壓鑄頗有感情的科技人員，還是希望從壓鑄專業(yè)的角度，談一點(diǎn)個(gè)人的思考與看法。畸輕畸重，懇請(qǐng)同仁們批評(píng)指正。
當(dāng)今科技革命迅猛發(fā)展，新產(chǎn)品日新月異，產(chǎn)業(yè)升級(jí)、材料換代步伐加快，結(jié)構(gòu)功能一體化、功能材料智能化趨勢(shì)明顯，低碳、綠色、可再生循環(huán)等環(huán)境友好特性倍受關(guān)注。一體化壓鑄正是順應(yīng)時(shí)勢(shì)的必然產(chǎn)物。然而如何審時(shí)度勢(shì)，因勢(shì)利導(dǎo)，最需要冷靜學(xué)習(xí)與思考，穩(wěn)慎權(quán)衡，謀遠(yuǎn)徐圖，才能做出理性的正確的決策。筆者認(rèn)為一體化壓鑄的優(yōu)點(diǎn)和至少目前令業(yè)界擔(dān)心的先天不足都很明顯，而我們自己手中究竟握有幾張可制勝的王牌？一旦上馬，被套牢，又有多少問(wèn)題受人鉗制甚至宰割？殷鑒不遠(yuǎn)，故在此，有一說(shuō)一，只想盡可能將自己能想到的問(wèn)題擺出來(lái)供同仁們參考。
落筆之前，不由得想起上個(gè)世紀(jì)九十年代后期，國(guó)際上半固態(tài)壓鑄技術(shù)風(fēng)生水起，當(dāng)時(shí)我的幾名碩士生和一名博士生的研究課題即與此關(guān)聯(lián)，于是筆者在1999年《鑄造》雜志第三期上發(fā)表了一篇綜述“半固態(tài)金屬鑄造工藝的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景 ”，主要是羅列和分析半固態(tài)工藝的優(yōu)點(diǎn)，鼓勵(lì)有遠(yuǎn)見的企業(yè)家及早布局。一晃二十幾年過(guò)去了，中國(guó)的壓鑄業(yè)迅猛發(fā)展，但半固態(tài)壓鑄技術(shù)的進(jìn)步卻比較遲緩，究其原因可能是多方面的，其中輿論導(dǎo)向是否用力過(guò)猛？若此，我是有愧疚的。當(dāng)一體化壓鑄的浪潮到來(lái)之時(shí)，我想還是盡可能多討論些科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，多挑點(diǎn)毛病，知不足而后勇，這樣來(lái)得踏實(shí)。
1）宏觀上需要清醒地看到，一體壓鑄不是壓鑄的根本變革，它有特定的產(chǎn)品指向和需求背景，僅僅是車身零部件眾多設(shè)計(jì)方案中的一種。筆者認(rèn)為其最大優(yōu)勢(shì)可能偏向于產(chǎn)業(yè)鏈的縮短。鑄造的先天優(yōu)勢(shì)原本就是可以實(shí)現(xiàn)任意形狀特征的設(shè)計(jì)，是現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)量產(chǎn)規(guī)模的其他制造工藝無(wú)法匹敵的，因此，零部件做到一體化不是神話，然而一旦集成化壓鑄，工藝技術(shù)難點(diǎn)必然迅速增多，全流程品控與穩(wěn)定將具有較高的技術(shù)壁壘，這是要實(shí)錘面對(duì)的。
2）對(duì)壓鑄機(jī)的鎖模力、模板尺寸、壓射量、壓射壓力以及速度控制等均需要更高的要求，具有很高的技術(shù)難度。
3）傳統(tǒng)壓鑄工藝中，需要使用到熱處理等工序來(lái)提高零部件的力學(xué)性能、耐腐蝕性能等。但加熱冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的熱脹冷縮效應(yīng)，勢(shì)必帶來(lái)零部件的形變誤差。對(duì)于一體化的大體積部件，若采用傳統(tǒng)鋁合金，必將進(jìn)一步放大變形風(fēng)險(xiǎn)，關(guān)鍵要自主開發(fā)出新型高強(qiáng)韌免熱處理且鑄造工藝性能優(yōu)良的鋁合金材料，手中有料，心里不慌。否則，一體化壓鑄就是無(wú)米之炊，無(wú)本之木，無(wú)源之水。
4）一體化壓鑄需要成熟的超高真空壓鑄工藝。高真空壓鑄是指壓力介于50 至100mbar之間，超高真空壓鑄則指壓力低于50mbar。一體化壓鑄要求壓鑄環(huán)境為 30mbar以下的超高真空，需要有至少比普通匹配要求兩倍以上能力的真空機(jī)。此關(guān)鍵貨源在哪里？
5）清潔鋁液供湯系統(tǒng)的精準(zhǔn)把控是一體化壓鑄效率與品質(zhì)保證的又一關(guān)鍵。精準(zhǔn)的定量和清潔的鋁液是保證超大型一體化壓鑄件成功的前端保障。在最短時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定重量?jī)艋X液的供給不是輕而易舉就可以克服的小障礙。
6）一體壓鑄車身零部件尺寸大，自動(dòng)化去毛刺難度高。比如后底盤總成零件產(chǎn)品正面、底面、兩側(cè)面均有去毛刺的區(qū)域，去毛刺部位多，加工尺寸范圍大，傳統(tǒng)的機(jī)器人去毛刺方案無(wú)法應(yīng)對(duì)。同時(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)若為薄壁結(jié)構(gòu)件，尺寸跨度大，變形量更大，當(dāng)變形量超過(guò)5mm，就很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化去毛刺。
7）為了保證大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中的高良品率﹑鑄件一致性與穩(wěn)定性，必須精準(zhǔn)控制鋁液充型溫度、壓鑄速度和壓力，維持模具溫度場(chǎng)的穩(wěn)定，避免凝固過(guò)程中發(fā)生變形等缺陷。此工藝管控的難度在傳統(tǒng)壓鑄中都是擾人且需要不斷調(diào)整處理的問(wèn)題。面對(duì)一體化壓鑄，若沒有嚴(yán)格的工藝規(guī)章和深度的經(jīng)驗(yàn)累積，沒有深度的傳輸機(jī)理的基礎(chǔ)性研究，是決然做不到的。
8）一體化壓鑄汽車結(jié)構(gòu)件，需選用低 Fe 含量的壓鑄鋁合金，即使添加較高的 Mn 元素，壓鑄合金對(duì)于模具的侵蝕現(xiàn)象仍然較為嚴(yán)重，模具壽命相比傳統(tǒng)壓鑄明顯降低，將導(dǎo)致制造成本明顯偏高。特別是大型化鑄件，對(duì)模具的挑戰(zhàn)越來(lái)越大。同時(shí)由于鋁合金中的鐵元素幾乎無(wú)法去除，低鐵含量的壓鑄合金必須采用電解鋁錠配制，原材料的成本﹑能耗和碳排放，相比傳統(tǒng)壓鑄件明顯偏高。因此，研究和開發(fā)對(duì)Fe元素容忍度更高的新型高強(qiáng)韌壓鑄合金，才能有利于控制成本，推動(dòng)再生鋁合金的循環(huán)應(yīng)用，形成行業(yè)內(nèi)部鋁合金資源自循環(huán)，減少外部資源重復(fù)投入，降低鋁合金材料獲取階段的碳排放。圍繞一體化壓鑄，如何實(shí)現(xiàn)材料全生命周期綠色化和資源能源的高效利用，同樣是不能回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
9）一體化壓鑄件的設(shè)計(jì)需要更多地顧及非均衡凝固帶來(lái)的性能差異，而目前有關(guān)多件組合設(shè)計(jì)，對(duì)材料的選擇﹑強(qiáng)度與厚度要求，均有足夠的設(shè)計(jì)優(yōu)化空間，可以實(shí)現(xiàn)重量、成本、性能的平衡優(yōu)化。但一體化壓鑄件則很難做到，可能的做法是放大設(shè)計(jì)冗余，加大安全系數(shù)。而且鑄件的結(jié)構(gòu)一旦需要調(diào)整，則牽一發(fā)而動(dòng)全身，設(shè)計(jì)變更成本會(huì)很高。
運(yùn)用計(jì)算材料科學(xué)，建立成分-工藝-組織-性能間的定量關(guān)系，計(jì)算出理想條件下鑄件的部分力學(xué)性能，結(jié)合現(xiàn)有的鑄造仿真分析軟件，針對(duì)模擬凝固冷卻后的組織及缺陷（如晶粒大小、枝晶、成份分布、夾雜、偏析、氣孔、縮松等），計(jì)算出鑄件的力學(xué)性能，用以支持目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)的CAE仿真分析。核心還是需要軟件能開發(fā)出這樣的計(jì)算功能，并具有足夠的精度。我們的技術(shù)儲(chǔ)備能否滿足？這是必須直面的挑戰(zhàn)。
10）盡管一體化壓鑄降低成本的想象空間很大，但筆者認(rèn)為，就單件成本來(lái)講，若將鑄件設(shè)計(jì)研發(fā)，模具壽命，合格率，設(shè)備投入等通盤測(cè)算，目前的大型一體化鑄件并不一定具備成本優(yōu)勢(shì)。隨著設(shè)計(jì)水平，材料鑄造性能、壓鑄裝備、工藝水平的提升，一體化壓鑄的優(yōu)勢(shì)方能真正凸顯。企業(yè)家是否有足夠的信心和實(shí)力去填補(bǔ)現(xiàn)實(shí)與愿景間的差價(jià)。
11）大鑄件售后維修的成本不容小覷。特斯拉選擇后地板作為推出大鑄件的切入點(diǎn)，應(yīng)有對(duì)售后維修問(wèn)題的明智考量，畢竟后端維修特別是大修的幾率相對(duì)要小很多。若一體化壓鑄件局部損壞需要維修，為了避免整體更換，必須未雨綢繆，研發(fā)經(jīng)濟(jì)節(jié)能的解決辦法，如3D打印，CMT冷金屬過(guò)渡焊接等。好的工業(yè)產(chǎn)品，不會(huì)是一錘子買賣，考慮的越周全，就越有生命力。
12）由于大型一體化鑄件熱處理變形問(wèn)題，后續(xù)整形難度以及報(bào)廢率將大幅提升。目前普遍采用真空壓鑄+熱處理工藝，性能基本可以達(dá)到屈服120MPA，抗拉200MPA，延伸率10%以上（鑄件本體取樣）。熱處理除了可以優(yōu)化材料性能，還可以改善壓鑄非平衡凝固過(guò)程引起的內(nèi)應(yīng)力、組織及成分分布的不均勻。傳統(tǒng) AlSi10MnMg合金的熱處理過(guò)程常常會(huì)導(dǎo)致壓鑄件出現(xiàn)變形與表面起泡等問(wèn)題。隨著一體壓鑄技術(shù)概念的提出與應(yīng)用落地，新型非熱處理壓鑄鋁合金的研究與應(yīng)用逐漸成為熱點(diǎn)，主要集中在Al-Si系和Al-Mg系兩大類。這兩類鋁合金本身普遍具備中等強(qiáng)度與韌性，新型壓鑄合金的開發(fā)要求提升其強(qiáng)度和（或）韌性，兼有良好的流動(dòng)性和鑄造性能?？赡芄P者退休后孤陋寡聞，對(duì)此自認(rèn)沒有多少底氣，但總不能靠買他國(guó)的專利（何況也未必成熟）來(lái)壯膽，關(guān)鍵是知己知彼，創(chuàng)新自強(qiáng)。
目前了解的一些用于非熱處理壓鑄結(jié)構(gòu)件的Al-Si系合金有:
#Castasil 37合金，AlSi9MnMoZr，（萊茵菲爾德公司開發(fā)），
#Aural 6合金，375.0，（麥格納公司開發(fā)，類似Castasil 37），
#C611 合金（美鋁公司開發(fā)），
#Aural 5 合金， 374，（麥格納公司開發(fā)，類似C611）。
#特斯拉在其 Model Y 車型上一體化壓鑄后部下車身所使用的專利新型鋁合金材料也是Al-Si系，其鑄態(tài)屈服強(qiáng)度和極限尖冷彎角分別大于135 MPa 和24°，以滿足鑄件的性能要求，同時(shí)還要求合金具有極好的流動(dòng)性能。通過(guò)控制 Cu/Mg 比例以利于析出 AlCuMgSi 相取代Mg2Si 和 Al2Cu 相來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度提升的同時(shí)不會(huì)引起塑韌性的明顯下降。此外，該合金中添加了 Sr元素對(duì) Si 相進(jìn)行變質(zhì)處理，添加 V 元素析出球狀的AlFeSi(Mn+V)相，減少了片狀的富鐵相，均有利于材料韌性的提升，同時(shí)也能夠容忍較高的 Fe 雜質(zhì)含量。
總體上看，相比于熱處理用壓鑄合金，其 Mg 含量均明顯降低，甚至要求不含Mg。除此之外，此類合金仍具備高強(qiáng)韌性壓鑄合金的共性特征，即低的Fe含量，高的Mn含量，添加Sr等元素對(duì)共晶硅進(jìn)行變質(zhì)處理等。
關(guān)于Al-Mg系非熱處理新型壓鑄合金主要可以細(xì)分為 Al-Mg-Mn、Al-Mg-Si-Mn、Al-Mg-Fe、Al-Mg-Mn-Cu等幾種類型，部分元素含量未披露。主要有:
#美鋁公司早期開發(fā)的C446F合金，即560，具有非常優(yōu)異的力學(xué)性能，然而由于其凝固溫度范圍太寬，導(dǎo)致壓鑄過(guò)程中的熱裂傾向非常高，因此對(duì)于復(fù)雜零件，特別是料厚變化較為明顯的零部件來(lái)說(shuō)，不是一個(gè)很好的選擇。
#為改善熱裂性能，美鋁在 C446F 合金基礎(chǔ)上開發(fā)出A152（低Mg）/A153(高M(jìn)g) 合金，適當(dāng)比例添加了Si 元素，以顯著縮短合金的凝固溫度范圍，從而明顯降低熱裂敏感性。系采用計(jì)算材料的方法，通過(guò)計(jì)算不同成分合金的熱裂敏感系數(shù)對(duì)比優(yōu)化，并通過(guò)熱裂傾向指數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，其中 A152 屈服強(qiáng)度150 MPa，抗拉強(qiáng)度265 MPa，斷后伸長(zhǎng)率 11%，A153 屈服強(qiáng)度170 MPa ，抗拉強(qiáng)度 280 MPa，斷后伸長(zhǎng)率 9%。
#Magsimal59合金，即AlMg5Si2Mn(萊茵菲爾德公司開發(fā)),因較難鑄造，在北美及國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。
#特別值得一提的是上海交通大學(xué)開發(fā)的SJTU-Al-Mg-Si-Mn 合金，該合金在增加 Mg、Si 元素含量并調(diào)控相對(duì)比例的同時(shí)，添加了Ti、Zr、V合金改善組織，并引入Re/Ca 復(fù)合變質(zhì)對(duì)共晶硅進(jìn)行細(xì)化，獲得屈服強(qiáng)度＞180 MPa，延伸率＞10%的力學(xué)性能。類似地SJ?TU-Al-Mg-Cu-Mn 合金則引入 Cu 元素進(jìn)行強(qiáng)化，同時(shí)引入 Y、Er、Ce 稀土元素來(lái)細(xì)化 Al2CuMg 相，獲得屈服強(qiáng)度＞180 MPa，抗拉強(qiáng)度＞320 MPa，延伸率＞8%的高強(qiáng)高韌的綜合力學(xué)性能。筆者對(duì)其用于一體化壓鑄充滿了期待。
#Castaduct 42，AlMg4Fe2（萊茵菲爾德公司開發(fā)），該合金是新型 Al-Mg-Fe 成分體系，高的 Fe含量可以避免壓鑄過(guò)程中的粘模問(wèn)題，但同時(shí)也導(dǎo)致 Si 元素成為需要嚴(yán)格限制的雜質(zhì)元素。其化學(xué)成分與車身沖壓結(jié)構(gòu)件常用的5XXX 系變形鋁合金有極高的相似性，例如5182（AlMg4.5Mn0.4）合金。與 C446F 亦具有很高的相似性，即高M(jìn)n 或 Fe，低 Si 的成分特征，因此其鑄造性能仍待驗(yàn)證。高 Fe 含量的合金成分設(shè)計(jì)可以較為容易地實(shí)現(xiàn)此類廢鋁的再生利用，減少 A00 電解鋁的使用比例，從而大幅降低鋁合金車身結(jié)構(gòu)件的碳排放。
#帥翼馳是國(guó)內(nèi)率先布局免熱處理鋁合金車身結(jié)構(gòu)件的企業(yè)。2020年，該公司獲得 美國(guó)美鋁EZCAST™系列的高強(qiáng)韌鑄造鋁合金在國(guó)內(nèi)的的獨(dú)家代理權(quán)，還引進(jìn)了 VersaCast、SupraCast、EverCast、Colorkast等多項(xiàng)鋁合金專利技術(shù)。
一旦免去熱處理工藝，直接在鑄態(tài)下獲得理想的組織和性能，就需要對(duì)材料成分設(shè)計(jì)及壓鑄工藝控制非常小心。因?yàn)殍T件性能對(duì)材料成分波動(dòng)很敏感，對(duì)壓鑄工藝波動(dòng)也很敏感，尤其是延伸率。
不難看出，材料是新興一體化壓鑄的關(guān)鍵基礎(chǔ)，也是一體化壓鑄發(fā)展的主要瓶頸。一代材料一代產(chǎn)業(yè)，人們一直夢(mèng)想可以面向?qū)嶋H需求進(jìn)行材料設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)從依賴于經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)“炒菜式”試錯(cuò)型摸索，向有理論依據(jù)的、可計(jì)算預(yù)測(cè)的科學(xué)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。但是材料的組分-結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)系不是線性的，而是復(fù)雜多變的，直接面對(duì)的挑戰(zhàn)就是如何面對(duì)眾多的已知信息，探索這些關(guān)系模式。目前，還沒有一種理論或?qū)嶒?yàn)?zāi)軌蛉?、?zhǔn)確獲取所有的必需信息。
材料基因工程是材料研發(fā)的最新理念，目標(biāo)在于變革材料研發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)按需設(shè)計(jì)，快速低耗創(chuàng)新發(fā)展新材料，將從根本上改變材料科學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)模式。相較于傳統(tǒng)的單個(gè)樣品“試錯(cuò)法”而言，這是材料科學(xué)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。在計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)輔助下，材料科學(xué)和工程領(lǐng)域的進(jìn)步可以加速實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，再輔以集成計(jì)算材料工程(ICME)方法，可以互利共贏，加速新合金、多材料設(shè)計(jì)和新型加工技術(shù)的發(fā)展。
自2011年6月美國(guó)啟動(dòng)“材料基因組計(jì)劃”后，歐盟、日本等國(guó)迅速啟動(dòng)了類似研究計(jì)劃。日本先后啟動(dòng)了“元素戰(zhàn)略研究（2007年）”、“元素戰(zhàn)略研究基地（2012年）”、“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室構(gòu)筑支援事業(yè)之信息統(tǒng)合型物質(zhì)材料開發(fā)（2015年）”等計(jì)劃，融合了物質(zhì)材料科學(xué)和數(shù)據(jù)科學(xué)的新型材料開發(fā)方法，進(jìn)行龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)積累和大數(shù)據(jù)解析。歐盟以高性能合金材料需求為牽引，于2011年啟動(dòng)了第7框架“加速冶金學(xué)”（ACCMET）項(xiàng)目。組織了政府機(jī)構(gòu)、大學(xué)、儀器設(shè)備裝置商、材料需求企業(yè)等幾十家單位的參與，旨在將合金配方研發(fā)周期，由傳統(tǒng)冶金學(xué)方法所需的5～6年縮短至1年以內(nèi)。2012年，歐洲科學(xué)基金會(huì)又推出總投資超過(guò)20億歐元的“2012—2022歐洲冶金復(fù)興計(jì)劃”，將高通量合成與組合篩選技術(shù)列為其重要內(nèi)容，以加速發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用高性能合金及新一代其他材料。
在材料模擬仿真領(lǐng)域，已開發(fā)出了諸如Autodesk Simulation Network、CAE等優(yōu)秀的仿真優(yōu)化與設(shè)計(jì)工藝軟件和平臺(tái)；在輔助材料設(shè)計(jì)方面，開發(fā)出了諸如AFLOW、USPEX、ATAT等用于高通量計(jì)算、晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，以及熱力學(xué)相圖計(jì)算的軟件或平臺(tái)。而我們某些關(guān)鍵技術(shù)仍存在瓶頸，如計(jì)算軟件主要依賴進(jìn)口，在源頭上就制約了我國(guó)新材料的創(chuàng)新發(fā)展。一些世界知名材料企業(yè)正紛紛結(jié)成戰(zhàn)略伙伴，通過(guò)并購(gòu)、重組及產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈構(gòu)建，整體上把控著全球新材料產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)格局。比如，世界新材料主要生產(chǎn)商美國(guó)鋁業(yè)、杜邦、拜耳、GE塑料、陶氏化學(xué)、日本帝人、日本TORAY、韓國(guó)LG等大型跨國(guó)公司，加速對(duì)全球新材料產(chǎn)業(yè)的壟斷，并在高技術(shù)含量、高附加值的新材料產(chǎn)品市場(chǎng)中保持主導(dǎo)地位?？梢姽I(yè)升級(jí)戰(zhàn)略，產(chǎn)業(yè)博弈已進(jìn)入新時(shí)代。如果我們盲目推高一體化壓鑄，會(huì)不會(huì)掉入美麗的陷阱？筆者不得而知。常說(shuō)知人者智，自知者明，自強(qiáng)者勝。我們別無(wú)選擇，只有冷靜直面與奮進(jìn)。
由德國(guó)漢特曼金屬鑄造公司生產(chǎn)的一體式壓鑄后副車架，近期榮獲了2022年歐洲最佳鋁壓鑄獎(jiǎng)第一名，該鑄件尺寸（長(zhǎng)寬高）：1260 mm x 670 mm x 390 mm，AlSi10MnMg合金，重19300g。Handtmann的一體式后副車架（TOP-HAT）是壓鑄創(chuàng)新的最新進(jìn)展，其特點(diǎn)是最大限度的功能集成、高性能和較低的制造成本。通過(guò)一體式壓鑄，證明了鋁合金整體壓鑄可實(shí)現(xiàn)以性能為導(dǎo)向的成本效益。新的一體式后副車架以其創(chuàng)新的概念和簡(jiǎn)易裝配步驟令客戶信服。在不同模擬軟件支持下，在鑄造工藝和模具設(shè)計(jì)中，使用特殊的模具技術(shù)，重點(diǎn)對(duì)安裝空間研究、各種操作強(qiáng)度分析和計(jì)算、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化、應(yīng)力和變形計(jì)算、嵌入物的定心和固定方案開發(fā)，以及考慮了熱膨脹和收縮。采用一體化的壓鑄設(shè)計(jì)，避免了復(fù)雜的裝配步驟（如焊接工藝），不同的零件/部件可以取消。機(jī)加工可以在一次裝夾中進(jìn)行。由于采用了插入技術(shù)，在保持部件性能不變或更高的情況下實(shí)現(xiàn)了減重。在拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上，漢特曼公司在鑄造實(shí)驗(yàn)中制作了原型，并創(chuàng)建了一個(gè)具有集成插入概念的壓鑄模具。從最初的設(shè)計(jì)開發(fā)到試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行，再到批量生產(chǎn)，所有過(guò)程及其控制都由漢特曼金屬鑄造廠負(fù)責(zé)實(shí)施和記錄。產(chǎn)品獲獎(jiǎng)的原因是高度功能集成和拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)與集成插件相結(jié)合，滿足了強(qiáng)度和剛度方面的所有要求。榮譽(yù)背后是一系列艱苦細(xì)致的努力和高水準(zhǔn)科研的支撐。
總之，筆者認(rèn)為：從工業(yè)量產(chǎn)角度講一體化壓鑄尚有很多前期工作要做，不可能一蹴而就。需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料、模具、鑄造工藝、鑄件生產(chǎn)、壓鑄機(jī)等相關(guān)各方的科學(xué)研究﹑技術(shù)進(jìn)步與密切配合﹑相互補(bǔ)位。務(wù)實(shí)不虛，忌巧崇拙，穩(wěn)慎徐圖。
中國(guó)壓鑄要走向價(jià)值鏈上游，不光要占據(jù)產(chǎn)能成本優(yōu)勢(shì)，還要打破西方習(xí)慣的“國(guó)際分工秩序”。從學(xué)習(xí)模仿，到制造創(chuàng)新，到原始創(chuàng)新，有規(guī)模/市場(chǎng)/應(yīng)用生態(tài)支持的中國(guó)壓鑄業(yè)，必然要走向升級(jí)之路。在創(chuàng)新科技方面趕上西方還需要時(shí)間，但讓西方害怕的是我們的升級(jí)潛力和難以阻擋的經(jīng)濟(jì)規(guī)律。
馬克思說(shuō)，“在科學(xué)上沒有平坦的大道，只有不畏勞苦沿著陡峭山路攀登的人，才有希望到達(dá)光輝的頂點(diǎn)。”愛因斯坦也說(shuō)，“我不能容忍這樣的科學(xué)家，他拿出一塊木板，尋找最薄的地方，然后在容易鉆透的地方鉆許多孔。”靜不下心、穩(wěn)不住神，劍走偏鋒，想一口吃個(gè)大胖子，這是科研創(chuàng)新的大敵。過(guò)度、過(guò)急的成果評(píng)價(jià)，也不利于營(yíng)造風(fēng)清氣正的創(chuàng)新環(huán)境。一體化壓鑄是個(gè)系統(tǒng)工程，背后是基礎(chǔ)研究的創(chuàng)新積累，需要沉下心來(lái)，慢慢培育，消除“急功”，靜等花開。
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吳炳堯，修毓平
