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    铸造合金和铸造方法的成本分析
    发布日期:[2010-10-13]    共阅[2338]次
        

    铸造合金和铸造方法的成本分析

    铸造合金和铸造方法的成本分析

    在一般的机器中,铸件的重量占4080%,但它只占总成本的2530%。与其他成形方法相比,铸造的成本是比较低的。铸件的成本结构主要包括各种炉料和动力的消耗、工艺装备及模具费用、工时费用、铸件废品率、管理费等等。以普通手工砂型铸造为例,其材料费、人工费和经营管理费大致为2/4、1/4、1/4。不同的合金种类,其铸件的成本是不同的,表7-2为各类合金铸件成形的相对价格,表7-3为美国熔模铸造铸件售价。表中可见,不同的材料将采用不同的铸造方法,因此其价格也不同;即使是相同的铸造方法,不同的铸件要求,其价格相差较大。表7-2各类合金铸件的相对价格材料类别灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁碳钢低锰钢合金钢铝硅合金黄铜锡青铜相对价格1.001.331.671.672.002.3310.008.3313.337-3 美国的熔模铸件售价铸件\价格大气熔炼的普通铸件真空浇注的铸件和增压器叶轮钛合金铸件透平叶片定向凝固叶片 美元/kg12.11524.22926.43248.45866.079660.793实现净成形和净终成形的经济分析 随着铸造技术的不断提高,铸件的尺寸和形状日趋接近零件,目前,铸件的切削量较锻件和轧材低2550%。在各种毛坯中,铸件的金属利用率最高,达9092%,而模锻件只能达5575%,自由锻件只有33%~47%,轧材制品的金属利用率也只有4045%。此外,铸件可利用废料(锻压的飞边、料头、机械加工的切屑、铸造的浇冒口和废铸件)生产。铸件实现净成形和净终成形具有如下特点:(1) 可大幅度降低生产成本 在机械生产中,材料费约占60%~65%,即只要节约材料1.54%~1.67%,可使产品成本下降1%。(2) 提高劳动生产率和改善固定资产占用率 在机械产品中,由切削加工改为无切削加工后,每100t钢材中可节约2.5t,这相应于可少用2万名工人和15万台机床。如果我国每年用于机械制造的金属材料为1000t,则其金属消耗率每年降低1%,相当于增产10t钢材。(3) 可减少冶金部门的投资 工业产品产值同原材料开采和生产部门的投资比例约为13,这就是说,如果减少材料消耗而使工业产品值下降1元,就可以减少原材料开采和生产部门的投资3元。(4) 可节约资源和能源 全球2003年钢的产量为9.6亿t,全世界人均钢产量200kg,发达国家人均在500kg以上,节省资源是我国经济建设持续发展的重要环节。节省金属就是节省能源,从矿石开采到生产出金属材料需消耗大量的能源。表7-4所示为生产不同产品消耗的能源比较。由表所知,生产1t灰铸铁件所消耗的能源只有碳钢铸件的80.95%。虽然碳钢板坯由于炉料重量的62%使用高炉铁水直接炼钢,减少了能源的消耗(每1t钢减少555.5kg标准煤),但从板坯变为成形零件还需消耗大量能源,这可以认为是金属材料变为切屑时消耗的能源。根据对车削的计算,每kg切屑需消耗能源0.9936kwh0.4044kg标准煤,切削铸铁的能耗只有钢件的50%,若考虑到型材一般加工余量较铸铁件大,锻件的加工余量则更大,切削所消耗的能耗将超过铸铁件的2倍。因此钢件在多数情况下,总能耗会大于灰铸铁。表7-4 生产不同产品消耗的能源比较产 106Btu/t①折合电能(kw·h/t)②折合标准煤(kg/t)灰铁铸件343238.09521317.9碳钢铸件424000.00001628.0碳钢板坯242285.7142930.293 以铁代钢的成本分析 铸铁件铸造性能好、成本低、价格便宜。特别是随铸造技术的发展,许多铸铁件的力学性能已接近或超过钢,以铁代钢已产生重大的经济价值。(1) 球墨铸铁取代部分锻件 当代的球墨铸铁生产技术已使许多铸件在性能上能够满足设计对铸钢件和锻件提出的相同要求,如各类发动机的曲轴、整体转向节和螺旋伞齿轮等已大部分采用球铁铸造。如德国生产出世界上最大的球墨铸铁件,4000t压力机机架,重165t,抗拉强度大于400N/mm2,延伸率大于17%。1991年全世界球铁产量已达1500万吨,与灰口铸铁的产量比约为14。根据表7-5统计,球墨铸铁的价格为锻件和模锻件的6771%,又减少很多切削余量。因此,以铁代钢将会节约大量资金。(2) 球墨铸铁取代钢焊接件 根据“美国铸铁学会第28届铸铁件设计比赛”的资料,球铁件代替钢(钢板和型钢等)焊接件,不仅成本下降,零件的性能也不受影响,有的还有所改善,如表7-5所示。(3) 球墨铸铁代替冲压件 冲压件是用薄钢板冲压而成的,生产率高,成本较低。但用球墨铸铁代替冲压件取得良好的经济效益也不乏先例。美国福特公司使用福特4×4轻型卡车的后轴和弹簧之间的定位架,采用重新设计的球墨铸铁件取代由焊接连接的二个冲压件,可减少大量的工具费用和坯料费用,每年可节省4.6万美元,同时增加了可靠性、改善轴与弹簧的定位、改善装配,而且使每个零件减少重量3.6287kg。表7-5 球铁件代替钢焊接件的实例零件名称原 计修改后降低(%)性 能主动轴钻床主轴箱外壳螺旋式压砖机机壳货车车厢凸轮 四块钢板焊接件钢焊接件型钢焊接件钢板焊接件 35453070改善强度,消除了焊缝与板裂纹的应力破坏(4) 灰口铸铁件代替钢件在适当的条件下,灰口铸铁件也能取代钢件。例如德国型芯自动硬化设备运输车零件原为St32-2(相当于我国钢号Q195)钢焊接件,改为灰铁件后成本下降67%(由3827马克降到1650.5马克);冲剪机机座,原为钢板焊接件,改为灰铁件,改善了减振性能,制造成本也大幅降低。

     
     
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