
某工厂铝合金坩埚熔炼炉现场
干汽车压铸铝合金熔炼这行,算下来有些年头了。从2005年第一次踏进南京江宁的主机厂配套车间,攥着师傅给的测温仪手还发紧;到2006年去东莞长安驻场调试,那会儿长安的压铸厂没现在密集,我们住的招待所离车间就5分钟路,每天早上揣个肉包走过去,炉子里的铝液已经开始冒热气——前前后后跑过的车间,没有一百也有八十,每一步都踩在炉边的实地上。
2008年我跟着师傅学的时候,师傅就跟我说:“汽车件的熔炼不是闹着玩的,差5℃温度、错个装料顺序,后面压铸的轮毂、控制臂可能就带气孔,返工率能飙到10%以上,到时候主机厂退货,你哭都来不及。”这话我记到现在。2008年前后我在苏州一家大型压铸厂做熔炼线优化,那会儿厂里的炉每小时只能熔0.8吨,能耗还高,我跟车间师傅一起调装料顺序、改温控参数,最后把每小时熔化效率提到1.1吨,能耗指标还降了8%——这事儿后来圈里不少人问,其实哪有啥诀窍,都是盯着炉子一点点试出来的。
下面这些流程细节,一半是师傅当年手把手教的,一半是我从2010年到现在,在车间里跟炉工老伙计们一起摸爬滚打调出来的,没一句虚的,全是干活的真经验。
装料顺序:别觉得“随便扔”就行,烧损率差的不是一点半点
装料这步,新手总觉得“反正都是往里扔,早晚会熔”,其实这里面的门道能省不少钱。2010年我在常州一家做汽车转向节的厂驻场,那会儿他们车间用的还是老式电阻炉,炉底没搅拌装置,我见工人图省事,先扔大块铝锭,再塞小块废料——结果大块铝锭沉在底下半天熔不透,表面氧化皮结了层厚壳,最后算烧损率到了3.2%,远超行业里1.5%-2%的合理范围。
后来我让他们按师傅教的“小块废料→铝锭→中间合金”顺序来:小块废料熔点低,先铺在炉底,20分钟就能熔成铝液“垫底子”,后面扔大块铝锭时,铝液能裹住锭子,减少表面接触空气的时间。就这么一改,头一个月烧损率就降到1.4%。他们厂每月大概用200吨铝料,光这一项就省了小两万成本,厂长专门请我吃了顿常州本帮菜,说“胡工,这钱省得值”。
还有中间合金,像做高强度汽车件常用的AL-NI(铝镍)、AL-MN(铝锰),熔点比纯铝高不少,必须放最上层。2023年我去南京溧水一家做新能源汽车底盘件的厂,师傅没按流程来,把AL-NI扔在下层,结果铝液都熔好了,中间合金还在炉底“抱团”——我用测温仪一测,炉底温度比上层低25℃,搅了半天成分还是不均,送检时镍含量差了0.05%,整炉2吨多的料差点报废。后来改成上层放中间合金,让它在750℃的高温区先软化,再随铝液慢慢扩散,第二次送检就达标了。这步错了,后面再怎么调温度都白费,我跟不少厂都强调过这事。
温度控制:汽车件就得“卡准区间”,差5℃都可能出问题
2015年我去宁波给几家压铸厂做工艺培训,就跟他们说:“熔炼温度不是越高越好,也不是越低越省,得跟合金牌号对上路,差一点都不行。”汽车件常用的ADC12、A356合金,温度就得卡在700-750℃。从2018年开始,只要是做ADC12的厂,我都让炉工师傅把温度控制在720±5℃;要是做A356,比如轮毂、发动机支架这类承力件,温度得再高5℃,到725±5℃,这样铝液流动性才够,压铸时能把模具型腔填实。
2023年夏天南京特别热,7月份车间里温度都到38℃,保温炉散热比平时快不少。有天早上炉工没注意,保温炉温度掉到695℃,结果当天压铸的20多个轮毂,浇口处全有冷隔——就是铝液没填满,留了缝隙,光废料就浪费了800多公斤。后来我们把保温炉的温控精度从±5℃提到±3℃,还在炉体外侧加了层50mm厚的陶瓷纤维保温棉(选的是耐温1200℃的那种),之后半个夏天都没再出这问题。
还有熔剂的使用,别等铝液全熔了再撒。我从2012年开始就跟合作的厂强调:炉料软化、刚开始往下塌的时候(大概加热40分钟左右),就撒NFD-1型粉状熔剂,每炉按5kg的量,用小铲子均匀盖在表面。这玩意儿就像给铝液“盖被子”,能挡住空气,减少吸气和氧化。2023年宁波一家做汽车电机壳的厂,为了省成本每炉只撒2kg,结果铝液氢含量超标,测出来0.25ml/100g,压铸的壳子超声波检测时气孔率到了4%。最后还是按标准补撒了3kg,才把氢含量压到0.15ml/100g以下,符合主机厂要求。这事也给他们提了个醒:该花的钱不能省。
熔炼操作:“一次性入炉”和“搅拌到位”,少一步都不行
很多厂为了赶进度,炉料分两三批加,觉得“多加点快”,其实反而是坑。2022年我在东莞长安一家给比亚迪做刹车片支架的厂,他们就是分两批加料:第一批1.5吨熔得差不多了,再扔1吨进去。结果两批料之间夹了不少空气和氧化皮,最后熔液里的非金属夹杂物测出来0.08%,压铸的1000多个支架,断裂测试没通过——按要求得承受500N的力不裂,他们的只承受380N就断了,最后全返工,制作周期拖了10天,主机厂还罚了款。
后来改成一次性入炉2.5吨,虽然刚开始熔的时间多了5分钟,但夹杂物含量降到0.02%以下,返工率从8%掉到2%。这就是“欲速则不达”,我2010年就有这体会,后来也常跟人说,熔炼这行,稳比快重要。
搅拌也得讲究,不是随便搅两下就行。从2013年开始,我就要求合作的厂用石墨棒搅拌——别用钢棒,会掺杂质。每分钟大概20转,每搅30秒停10秒,让铝液里的成分有时间扩散,总共搅5-8分钟。2018年在南京一家做上汽发动机缸体的主机厂,有个师傅图快,只搅了1分钟就停,结果送检时硅含量差了0.1%——要求11%-13%,实际只有10.9%,导致后面压铸的50多个缸体硬度不够,要求HB90,实际只有HB82。最后只能把整炉3吨料回炉重熔,光电费就多花了2000多块。这就是图省事的代价。
还有铝液进压铸机前的保温,别觉得熔好就完事了。2023年无锡一家做汽车变速箱壳体的厂,他们的保温炉是2019年买的旧设备,温度波动能到±8℃,一会儿730℃,一会儿722℃。结果压铸的壳体壁厚不均,有的地方薄了0.2mm——图纸要求3±0.1mm,不符合上汽的要求。后来我们把保温炉的加热管换成双组控温的,原来单组控温容易局部过热,再加上温度补偿程序,温度低于720℃就自动补热,把波动控制在±3℃,才稳定下来。汽车件对铝液温度的稳定性要求,比普通民用件高太多了,差一点都不行。
设备选型:电阻炉还是感应炉?得看产能和产品精度
选设备这步,新手容易犯“贪大”的错,总觉得“买大的以后不用换”,其实不然。2022年有个客户在南通开厂,做新能源汽车轻量化结构件,本来月产能只有500吨,非要上8吨的感应炉。结果炉子里的铝液总用不完,在保温炉里放久了——最长放过4小时,成分偏析,镁含量从0.6%降到0.52%,最后只能降价处理,光损失就有10多万。
后来换成5吨的感应炉,每小时熔化效率刚好1.2吨,跟他们压铸机的节拍对上了——每小时12模,每模用100kg铝液,月产能还提到了650吨,能耗指标从550kW·h/吨降到520kW·h/吨。这就是“产能匹配”的重要性,不是越大越好。我2009年就跟客户强调过,现在做选型,我都先算清楚“每小时用多少铝”,再推荐设备,不搞“大马拉小车”那套。
要是做高精度的汽车件,比如发动机缸盖,2020年我在无锡做过这类项目,建议用感应炉,温度均匀性能到±5℃,比电阻炉好——电阻炉一般±8℃。要是做普通的支架、垫片,比如2021年东莞长安那家做刹车片支架的厂,电阻炉也够用,初期投入还能省10来万。不过电阻炉得注意加热管维护,2023年南京高淳一家厂,他们的电阻炉是2017年买的,加热管烧了两根没及时换,导致炉内温度不均——左边740℃,右边只有710℃,压铸的件一半合格一半不合格。最后只能把6根加热管全换成Cr20Ni80材质的(耐温1400℃),才稳定下来。
还有个应急处理的小技巧,2021年在东莞长安的厂碰到过一次:燃气感应炉突然点火故障,别慌着叫厂家。先拿万用表测高频柜电压,正常得380±10V,要是低于360V,就是车间电网波动——那会儿他们同时开了两台冲床,把冲床停两分钟,电压上来了再点;要是电压没问题,再查冷却水压力,正常0.3-0.5MPa,低于0.3MPa就是循环水泵没启动,手动开备用泵就行。当时我按这方法5分钟就搞定了,没耽误生产。这种小问题,车间师傅多记两句,就能少跑不少腿。
最后说句实在的:这些流程环环相扣,一步错步步错
比如2023年南京溧水那家厂,装料时中间合金放错层,后面温度再准、搅拌再到位,成分也不均;2023年南京夏天那批轮毂,温度差5℃,铝液流动性不够,压铸就缺料;甚至2023年高淳那家厂,冷却水压力差0.1MPa,都能导致加热管过热,影响温度稳定。这些不是纸上谈兵的流程,是我从2006年到现在,跟师傅、跟车间老伙计们在炉边看着一批批件返工、调整、再测试,才摸出来的规律。
2018年我在苏州的行业会上就说过:“汽车件的熔炼,拼的不是速度,是‘稳’——每一步都按规矩来,烧损率、返工率自然就下来了,这比啥都强。”现在我带徒弟,也让他们先在炉边盯三天,2023年带的小周,在南京高淳的厂盯了整三天,我让他别着急动手,先看师傅怎么装料、怎么控温,看不懂就问,等摸透了再上手。
毕竟2006年我刚去长安的时候,也犯过傻,差点把装料顺序搞反,还好师傅当时在旁边及时拦下来,不然那一炉料估计就废了。从那以后我就记牢了:熔炼这行,没有捷径,只有把每一步的细节吃透,才能把炉子管好,把料熔好。

