Recentemente, spinta dalla continua espansione delle industrie a valle, tra cui la produzione di attrezzature di fascia alta, veicoli a nuova energia, macchine edili e aerospaziali, l’intera catena industriale di fusione, forgiatura e lavorazione di precisione ha inaugurato un nuovo ciclo di innovazione tecnologica e miglioramento della capacità. I principali produttori del settore hanno continuamente ottimizzato l’intero sistema di produzione e integrato profondamente cinque processi produttivi principali: fusione di acciaio, fusione in sabbia di ghisa sferoidale, fusione di alluminio, forgiatura e lavorazione meccanica. Supportate da sistemi professionali di progettazione dei processi, le imprese hanno costruito un circuito chiuso che copre ricerca e sviluppo, produzione, lavorazione e controllo di qualità. Ciò risolve efficacemente i punti critici di lunga data del settore, quali precisione insufficiente, elevato consumo di energia e basso tasso di rendimento nella produzione tradizionale, promuovendo la trasformazione completa dell’industria domestica della fusione e della forgiatura da un’ampia produzione di massa a una produzione di precisione intelligente e personalizzata di fascia alta.
Layout accurato dei processi segmentati per soddisfare le diverse richieste di componenti di fascia alta
I settori manifatturieri a valle richiedono componenti sempre più esigenti caratterizzati da un design leggero, elevata robustezza, forte resistenza alla corrosione e precisione superiore. Un singolo processo produttivo non è più in grado di soddisfare requisiti di ordini diversificati, rendendo una matrice integrata dell’intero processo il principale fattore competitivo delle imprese manifatturiere. I principali produttori hanno perfezionato gli scenari di applicazione dei processi in base alle caratteristiche dei materiali e alle condizioni di lavoro dei diversi componenti per realizzare una corrispondenza accurata tra processi e prodotti:
- Colata di investimento in acciaio: caratterizzato da vantaggi di formatura quasi netti, questo processo è specializzato nella produzione di componenti in acciaio inossidabile di alta precisione con cavità interne complesse. È ampiamente applicato in valvole per fluidi, parti di dispositivi medici, raccordi metallici aerospaziali e componenti resistenti alla corrosione per l'ingegneria chimica. Richiedendo un lavoro di taglio successivo minimo, raggiunge una precisione dimensionale di ±0,05 mm e una finitura superficiale superiore rispetto alla fusione in sabbia convenzionale, soddisfacendo perfettamente le esigenze personalizzate di piccoli lotti e di alta precisione di apparecchiature di fascia alta.
- Colata in sabbia di ferro duttile: essendo un processo fondamentale per componenti per carichi pesanti, bilancia elevata resistenza, eccellente tenacità e produzione di massa economicamente vantaggiosa. Viene utilizzato principalmente per la produzione di alloggiamenti per macchine edili, parti di telai, basi di macchine utensili e getti per trasmissioni di energia eolica. Ottimizzando i processi di dosaggio dello stampo in sabbia e di trattamento di sferoidizzazione, i produttori migliorano notevolmente la resistenza agli urti e alla fatica dei getti, rendendo questo processo una tecnologia di produzione fondamentale insostituibile nell'industria pesante.
- Fusione di alluminio: al passo con la tendenza alla leggerezza dei veicoli a nuova energia e del trasporto ferroviario, questo processo si concentra sulla pressofusione di leghe di alluminio e sulla pressofusione per gravità per alloggiamenti di motori, parti di dissipazione del calore automobilistico e componenti strutturali leggeri per il trasporto ferroviario. Traendo vantaggio dalla bassa densità della lega di alluminio, dall'eccellente conduttività termica e dalla buona formabilità, aiuta a ridurre il peso complessivo delle apparecchiature e il consumo energetico, diventando il binario segmentato in più rapida crescita nel settore della fusione.
- Forgiatura: progettata per componenti portanti critici che richiedono una resistenza ultraelevata, la forgiatura elimina i difetti interni dei grani dei materiali metallici attraverso la formatura a pressione e migliora la densità del metallo e le proprietà meccaniche complessive. È ampiamente utilizzato per la produzione di ingranaggi, alberi di trasmissione, corpi di valvole ad alta pressione, alberi principali dell'energia eolica e altri componenti sottoposti a sollecitazioni fondamentali. Rispetto ai prodotti di fusione, le parti forgiate hanno una migliore resistenza alla fatica e stabilità strutturale, fungendo da garanzia fondamentale per il funzionamento sicuro delle apparecchiature di fascia alta.
Potenziato dalla lavorazione integrata per migliorare la qualità del prodotto finale
I pezzi grezzi di fusione e forgiatura soffrono comunemente di deviazioni dimensionali, bave superficiali e tolleranze geometriche non qualificate. In quanto anello essenziale a valle della catena industriale, la lavorazione meccanica copre le procedure principali tra cui la lavorazione di finitura, la calibrazione dimensionale, il trattamento superficiale e la lavorazione della filettatura. Attualmente, l'industria ha ampiamente adottato centri di lavoro con collegamento a cinque assi, torni CNC e linee di produzione di lucidatura automatica per realizzare lavorazioni di finitura one-stop per pezzi grezzi di fusione e forgiatura. Invece di fornire semplicemente semilavorati grezzi, le aziende forniscono soluzioni integrate di consegna del prodotto finito che combinano formatura di fusione/forgiatura e lavorazione di precisione. Ciò soddisfa direttamente le esigenze di assemblaggio dei clienti finali, riduce i costi di lavorazione secondaria per i clienti e migliora l'efficienza collaborativa complessiva della catena industriale.
La progettazione dei processi come motore principale per favorire la riduzione dei costi, il miglioramento dell'efficienza e la produzione verde
Process Design funge da spina dorsale principale a supporto dei cinque processi di produzione sopra menzionati.
L’industria tradizionale della fusione e della forgiatura è afflitta da schemi di processo fissi, procedure di produzione ridondanti e alti tassi di scarto. La moderna produzione intelligente adotta sistemi di simulazione digitale del processo per condurre una simulazione dell’intero processo prima della produzione formale: ottimizzazione dei sistemi di colata per la microfusione dell’acciaio per ridurre la perdita di acciaio fuso; regolazione dei parametri di raffreddamento per la fusione in sabbia di ghisa duttile per evitare cavità da ritiro e difetti di porosità; ottimizzazione dei parametri della corsa di forgiatura per ridurre il consumo energetico delle apparecchiature; e pianificare quote di lavorazione ragionevoli per eliminare gli sprechi di materiale.
Supportate da una progettazione proattiva e digitale dei processi, le aziende possono prevedere in anticipo i potenziali rischi di produzione. Il tasso di resa complessiva del prodotto è stato aumentato dall'88% a oltre il 96%, mentre il consumo energetico di produzione è stato ridotto di circa il 15%. Questo sviluppo è conforme agli obiettivi cinesi relativi al doppio carbonio e alle linee guida di aggiornamento ecologico per l'industria della fusione, ottenendo triplici miglioramenti nella qualità del prodotto, nell'efficienza produttiva e nelle prestazioni ambientali.
Prospettive del settore: integrazione completa dei processi per soluzioni integrate di produzione intelligente
Gli esperti del settore sottolineano che la concorrenza futura nel settore della fusione e della forgiatura non si concentrerà più su singoli processi o singoli prodotti. Si concentrerà invece sulla capacità delle imprese di integrare la fusione di acciaio, la fusione in sabbia di ghisa sferoidale, la fusione di alluminio, la forgiatura e la lavorazione meccanica sotto la guida di una progettazione di processo professionale. Con il profondo progresso dell’Industria 4.0, le tecnologie emergenti come il gemello digitale, l’ottimizzazione dei processi AI e la produzione di stampi per stampa 3D saranno ulteriormente integrate nell’intero flusso di lavoro di produzione. I produttori si trasformeranno da semplici fornitori di componenti a fornitori unici di soluzioni per la formatura dei metalli.
Nella fase successiva, l’industria nazionale della fusione e della forgiatura continuerà a colmare le lacune dei processi di fascia alta e a rafforzare le capacità indipendenti di progettazione dei processi. Sfruttando il sistema completo dell’intero processo, l’industria romperà i monopoli tecnici dei componenti chiave di alta precisione detenuti dai produttori esteri, fornirà componenti metallici più affidabili, precisi ed economici per settori strategici tra cui le nuove energie, i macchinari edili di fascia alta e l’aerospaziale, e migliorerà l’indipendenza e la controllabilità della catena industriale cinese delle attrezzature di fascia alta.
