一对冤家的平衡术
东风商用车铸造二厂技术大楼有一个非常隐秘的角落,与居民小区只有一墙之隔。这里就是铸造二厂的材料实验室,工厂所有的新材质试验都在这里进行。材料实验员郑小芹是一个白净文弱的姑娘。记者进到实验室里来,她完全没有察觉,只是全神贯注地看着试验设备和电脑显示屏,不停地在本子上记录着数据。
正在此时,听见“砰”地一声响,记者一声惊呼,郑小芹抬起头来,莞尔一笑,说:“吓着你了吧?没有准备是有点吓人,一开始我也是这样,习惯就好了。现在试验中的拉伸力量越来越大,铸件断裂的声音也更大了。”郑小芹神态自若地把设备上的试块夹下来,又换上了新的试块。
铸造二厂首席师高峰把记者带到拉力试验机旁,向记者介绍道:“这就是我们的拉力试验机,用它测试铸件的强度和延伸率。球墨铸铁件的牌号由两组数字组成,前面的数字代表铸件的抗拉强度,后面的数字就是铸件的延伸率。比如我们常说的QT550-6,就是抗拉强度在550兆帕以上,试样拉长的长度超过6%。所谓高强高韧就是这两个数字都要高,只有这样才能在保证承载能力的情况下减少壁厚,实现轻量化。我们就是要通过不断的试验获得高强高韧的铸件。”
铸件的强度和延伸率其实是一对生死冤家。这就好像玻璃和橡皮筋,玻璃虽硬但是一碰就碎,橡皮筋韧性十足但不堪重负。而卡车铸件则必须经拉又经拽,经蹬又经踹,既有强度又有韧性。
平时爱皱眉头的铸造二厂技术科科长周天飞说:“人们常说鱼和熊掌不可兼得,但我们就是要兼得。不这样,铸造的饭碗保不住!”说完,他又狠狠地掐了掐眉心。
其实,真正焦头烂额的还是王顺序,因为他是技术科材料组组长,是材质改善的操刀者。他说:“从事材料试验最难受的是摸索阶段,就好像在黑暗的囚室里,你会处处碰壁,而一旦找到方向,你会发现成功就如同捅破一层窗户纸。”王顺序告诉记者,以前在试验中他们添加碳硅锰等常规元素,现在则采用多种贵重金属元素,操作方法也有变化,因此铁水熔化的控制难度很大,既要兼顾材质还要考虑成本。“以前好像在草原上骑马,现在如同在钢丝上跳舞。热加工不像冷加工,过程很难观察,有时候真不知道哪个环节出了问题。”
王顺序说去年做桥壳试验,做了很多次,每次三根桥壳,总有一根不合格,怎么也找不到是哪出了问题。后来经过全方位测试才发现,是关键部位质量控制标准需要在原有基础上再提高。经过不断地摸索,王顺序他们攻克了很多难关,终于成功开发出轻量化铸件,高强高韧性经受住了百万次疲劳试验的验证。
以技术撬动市场
谁动了我们的奶酪?前几年铸造二厂一直在反思这个问题。
铸造二厂市场部经理申保卫介绍,过去铸造二厂生产的铸件论轻量化比不过铝,论强度和韧性比不过钢,论成本竞争不过民营企业。但是,铸件也有自身成本低、吸震性好和一次成型的独特优势。铸造二厂拥有40多年的铸造经验,如何以技术优势夺回市场份额成为了铸造二厂经营团队思考的问题,经过探讨和思索,他们认为以铁代钢,生产高端轻量化铸件,既是工厂走出困境的必由之路,也符合东风商用车轻量化的战略要求。
要实现铸件轻量化,需要从两个方面入手,一方面是产品结构优化,另一方面是研发高强高韧材料。2016年5月,东风商用车技术中心牵头开展以铁代钢改善,目标是实现整车降本减重,这对东风商用车公司和铸造二厂来说是一个双赢的改善项目。一年多来,共完成了60多个零件的试生产,批量生产的第一横梁大铸件,重量减轻了将近10%,成本下降了30%。由铸造二厂和东风设备制造有限公司共同开发的高强高韧TF980平衡轴支架,重量减轻了20%。
铸造二厂的轻量化尝试还涉及到更多方面,比如,汽车鞍座的以铁代钢,把抗拉强度由420兆帕提高到550兆帕,就可以减小截面,通过材料提升进行结构优化,将多个零件集合成一个零件,实现重量减轻15%。再比如,用蠕铁制动鼓代替灰铁制动鼓,三包赔偿可以从45%降低到10%。
目前,铸造二厂已经可以生产QT800-5铸态高强高韧材质,等温淬火球铁大量生产的QTD1050-6已经能够满足汽车铸件的各项要求。技术优势也带来了成本优势,通过以铁代钢,成本降低了10%-30%左右。以技术撬动市场,铸造二厂新增市场需求24000吨,工厂产品结构得以优化,生产由等米下锅到供不应求。