畅游在铸造行业

本报记者李新雄通讯员农立尧

畅游在模具开发设计、3D打印与无模快制技术研发领域，广西玉柴机器股份有限公司3D技术总师吕登红自得其乐。那些让人迷糊费解的设计图纸和数控编程，那些颜色灰暗、冰冷坚硬的模具……在她眼里有着非凡的魅力。与铸造工艺模具开发设计亲密接触27年来，她率领团队打赢了多场科研“战役”，多项技术成果达到国际先进水平，每年为企业新创效益逾亿元。

以问题为导向打响科研“战役”

1990年夏天，吕登红从铸造专业毕业来到玉柴。8年后，她迎来了一次重要岗位变动——担任模具设计员，从事模具设计。模具设计要求工作人员既要有扎实的铸造工艺基础，看得懂图纸，又要懂得数控编程。而彼时从北京航天工业大学学习数控编程、深造归来的吕登红无疑成为了最佳人选。

“加入团队后，十几年的时间里，我们一直在根据玉柴机器产品的特点搞模具设计。”吕登红说。辛苦的付出换来了的回报是，玉柴机器的整体铸造水平得到了质的飞跃，铸件成品率不断提高。

企业整体机器铸造水平的提高固然让人欣喜，然而每当生产旺季的时候，铸造车间里总会有一个让大家见怪不怪的现象——企业的后勤人员包括企业高层领导都到铸造车间帮忙，修配浇注铸件用的砂芯。直到2013年远赴德国铸造厂考察，吕登红才认识到国内企业铸造水平与发达国家的差距并产生极大的触动，决定要改变这一现状。

“让我感到惊讶的是，在生产设备相同甚至优于他们的情况下，德国铸造厂生产出来的砂芯竟然能直接用于浇注铸件，而我们自己制作出来的砂芯却因为存在砂披等细节上的一些缺陷，需要花费大量的人工进行修补后才能使用，且修补后的砂芯还会对浇注出来的铸件产生一定的影响，进而增加铸件的废品率。”吕登红告诉记者。随后，通过不断考察、请教，吕登红发现，国内制作的砂芯之所以和国外有着如此大的差距，问题出在我们设计开发的用于制作砂芯的模具上。模具对于砂芯的生产，哪怕是一个参数的差异，都会产生不一样的结果。吕登红提出了“无砂披、免修芯”项目。

砥砺奋进搬掉“拦路虎”

然而，提出项目容易，但实施起来却困难重重。除了技术上的问题需要解决，还需要转变人们的传统经验和观念。

一直以来，针对砂芯细节上存在的缺陷问题，大家觉得只要人工进行修补一下，不影响关键性能就行，没人愿意在这个细节上进行深究并对模具进行调整。吕登红深知细节决定成败，铸件质量往往会因为这些细节受到影响。

既然是模具上的问题导致了砂芯存在缺陷，那么在参数、比例、制作工艺及技术上我们国内和国外存在哪些差距？

为了找到答案，吕登红积极与外国专家合作、交流、研讨，在国内模具设计开发的传统经验上，一步步总结、提高。在德国的标准上，结合玉柴产品的实际，从参数和工艺上不断修改完善，制定出符合玉柴模具开发设计的标准。大家存在经验主义，观念难以转变，怎么办？在项目验证阶段，吕登红见缝插针，利用生产线每天仅有的“休息”时间，在现场进行测试，收集数据、调整工艺，用制作出来的砂芯成品说服提出质疑的人。吕登红坦言：“虽然我一直在坚持，但是心理压力很大。我不是怕失败后大家笑话我，我是怕公司投入了那么多研究经费，团队投入了那么多时间，如果研究成果不理想辜负了领导的信任和团队的努力。”

通过无数次试验，吕登红和团队用智慧和汗水搬走了“拦路虎”。随着新模具制作出来的砂芯一次比一次接近国际水平，同事们的观念也在悄然转变，对她的信任度和配合度也越来越高。在大家共同的努力下，项目取得了巨大成功，解决了模具无钳配、免抛光，砂芯无砂披、免修芯，使铸件薄壁轻量化、无烧结缺陷的重大技术难题。新技术从2016年开始在玉柴推广应用，砂芯成品率高达98%，使用新技术制作的砂芯浇注的铸件壁厚度小于3毫米，铸件品质提升30%，降低铸造成本20%，每年为企业降低成本2000万元，技术水平领先于国内同行业。

用3D打印技术“掘金”铸造行业

随着传统模具制造工艺的日益成熟，可突破的空间有限，如何在传统模具开发设计的基础上创新？

就在吕登红为此事犯愁的时候，铸造车间里的一台闲置的3D打印机引起了她的注意。早在2006年就对3D打印技术有过接触的吕登红有了想法：是否可以在3D打印技术上下功夫寻求突破？

2012年全国机械年会上一位院士的报告，激发了吕登红的灵感：既然3D打印技术能直接打印，那么是否可以跳过模具制造的步骤，直接打印原来只有依托模具才能制作出来的砂型和砂芯呢？年会结束后，吕登红找到了作报告的院士，并将自己的想法与院士作了交流并得到了院士的肯定，同时还争取到了与院士合作的机会。

接下来，便是漫长的科研过程，从3D打印的选砂、配比，到传统模具设计知识与3D打印技术的结合，吕登红和团队孜孜以求，直到第一个砂芯被成功地打印出来，并试验铸件成功。

如今，随着吕登红和团队的不断探索，玉柴3D打印与无模快制技术应用累计完成了100多种柴油机新品缸体、缸盖等核心零部件开发，开发周期缩短70%，节约新品开发成本6000多万元，间接经济效益达10亿多元。其中超大型V20缸体是国内用3D无模快制技术生产的最大型铸件，铸件重量达5吨，铸件尺寸高精达国际先进水平。“玉柴无模快制基地”也成为了广西的一张名片。

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