華南理工大學 趙海東教授（右）做客“直播間”，接受《壓鑄周刊》主編專訪

在日前閉幕的“2020全國壓鑄年會”上，中國機械工程學會鑄造分會、《壓鑄周刊》聯(lián)合推出“對話行業(yè)專家：直播訪談”節(jié)目，邀請多位行業(yè)專家、知名企業(yè)相關(guān)負責人走進“直播間”，就當前壓鑄行業(yè)熱門話題，交流他們的觀點和看法。

其中，華南理工大學教授趙海東先生在訪談上，就他的研究方向與科研成果、產(chǎn)學研合作、廣東壓鑄產(chǎn)業(yè)及企業(yè)的發(fā)展狀況、華南理工大學國家金屬材料近凈成形工程技術(shù)研究中心職能等做了詳細介紹，就國內(nèi)外壓鑄技術(shù)對比、大型一體成型壓鑄件和超大型壓鑄機等話題發(fā)表了他的看法。

《壓鑄周刊》主編：您和您的團隊是否與業(yè)內(nèi)企業(yè)，比如說壓鑄、有色鑄造領(lǐng)域的一些企業(yè)開展產(chǎn)學研合作？如果有的話，是否可以給我們介紹一些合作案例？

趙海東教授：我們和業(yè)內(nèi)企業(yè)一直有著很長時間的產(chǎn)學研合作，像和廣東文燦壓鑄股份有限公司、廣東肇慶動力金屬股份有限公司、廣東鴻圖科技股份有限公司、佛山市南海奔達模具有限公司、廣州金邦有色合金有限公司、中信戴卡股份有限公司等都有合作。有的企業(yè)合作近20年，也沒有中斷過。

關(guān)于合作案例，我們做了很多工作、也獲得了一些成果。2010年起，我們和廣東肇慶動力金屬股份有限公司，共同承擔了廣東省的科技項目，廣汽自主品牌傳祺汽車的第一款發(fā)動機缸蓋，就是我們產(chǎn)學研項目的成果。2012-2015年，我們和廣東文燦壓鑄股份有限公司南通子公司合作，共同研制出供給奔馳、特斯拉汽車的結(jié)構(gòu)件。當時，奔馳結(jié)構(gòu)件國產(chǎn)化的技術(shù)報告，就是我們課題組完成的；我們也進行一些天合轉(zhuǎn)向器孔洞的3D特征以及工藝優(yōu)化的研究，這個項目去年獲得江蘇省科技進步獎。這個項目在2017-2019年，納稅超過2億元。

2013-2015年，我們和廣州金邦有色合金有限公司以及東風汽車中心合作，從鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)產(chǎn)品設(shè)計，應(yīng)力、疲勞、路譜分析，擠壓鑄造工藝設(shè)計，臺架試驗到車載。這應(yīng)該是國內(nèi)第一款從產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品驗證以及量產(chǎn)的轉(zhuǎn)向節(jié)擠壓鑄造案例。

近年來，因為壓鑄零部件變得越來越大，大型模具的熱變形/壽命問題越來越突出。我們和南海奔達、中信戴卡合作，首次完成了模具高溫的實時變形掃描，形成了鋁合金鑄造模具熱變形計算機模擬與驗證技術(shù),為輪轂反變形設(shè)計、輪轂壁厚均勻提供了研究基礎(chǔ)，可節(jié)約材料、降低機加工量。現(xiàn)在和這些企業(yè)繼續(xù)保持合作，主要在模具壽命延長，提升大型副車架尺寸、組織性能的穩(wěn)定性等方面進行共同研究。這些合作的技術(shù)理論，還是來源于學校工程中心的理論研究，或者應(yīng)用基礎(chǔ)理論的結(jié)果。

《壓鑄周刊》主編：您認為，與國外發(fā)達國家相比，我國鑄造（壓鑄）鋁材料以及金屬熱成型工藝的研究的整體情況如何？在哪些方面需要去補短板？

趙海東教授：總體來講，經(jīng)過二十年的發(fā)展，我們國家壓鑄技術(shù)及工藝的研究，包括之前采訪嘉賓熊守美教授的研究，我們和國內(nèi)其他研究者的研究，在國際上是處于先進水平的。經(jīng)過產(chǎn)學研合作、企業(yè)的自身努力，其實，我國壓鑄企業(yè)在規(guī)模和技術(shù)都處于國際先進水平，，比如，從規(guī)模上講，我們的龍頭壓鑄企業(yè)，比德國的皮爾博格、日本的利優(yōu)比、阿利斯提都要大。不過，有些不足的是，因為目前科研考核和企業(yè)績效，過于強調(diào)短期效應(yīng)。

舉個例子來講，像最早研發(fā)和使用的一批合金材料：壓鑄鋁合金ADC12、通訊用的AlSi12Fe、車身結(jié)構(gòu)用的AlSi10MgMn(Silafont-36)，都是國外的牌號。這就說明了一個問題，需要我國的研究者、企業(yè)要有長遠的眼光，著眼于長遠的目標投資。

在這次壓鑄年會上，我聽的報告提到，現(xiàn)在我們國家把標準化列入非常重要的項目。我認為這是對的。但是，想要把材料、工藝、產(chǎn)品做成標準，需要在各方面，做非常詳細的研究和分析。這個投入和周期是非常漫長的，不能急功近利。科技部也提出“不唯熱門、不唯項目”，研究者和企業(yè)都要有長遠的眼光。

第二，我個人認為現(xiàn)在的企業(yè)的競爭有些同質(zhì)化，每個企業(yè)都過于注重規(guī)模的擴張，而對生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)水平的提高，花的精力有限。舉個典型的例子，我們國家壓鑄件的合格率，始終低于整車企業(yè)壓鑄廠的合格率。當然，整車廠可以有讓步接收這一說法。再舉個例子，我和肇慶本田金屬合作，這家公司有件產(chǎn)品--發(fā)動機缸體里面的活塞，他們連續(xù)6個月針對這個產(chǎn)品做優(yōu)化，根據(jù)最后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將不良數(shù)據(jù)降至萬分之二。發(fā)動機缸蓋的話，比如東風本田發(fā)動機的不良率只有1.5%，但國內(nèi)做缸蓋的工廠很多都達到了百分之十，這些大大地降低了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。這些方面是需要工匠精神的。這是我們的企業(yè)需要注意的一點。

第三，我們的壓鑄機或者機器人廠商，把設(shè)備做得很大，只為了滿足于銷售，但是對一些核心零部件和自主技術(shù)的掌握，卻鮮有突破。比如，控制閥主要還是用國外的。我希望國產(chǎn)的元器件廠，能夠配合壓鑄行業(yè)和企業(yè)，共同發(fā)展。比如，壓鑄機廠商，只滿足于客戶使用，用機器人去自動化生產(chǎn)代替人工，但很少有廠商敢于挑戰(zhàn)ABB、庫卡、發(fā)那科的地位。這些都需要我們?nèi)セ〞r間和功夫的，不要太注重規(guī)模，而是要注重質(zhì)量。

《壓鑄周刊》主編：特斯拉上海工廠3臺6000T壓鑄機已投產(chǎn)。當前，已有4家壓鑄機廠商接到8000T壓鑄機訂單。您對壓鑄件大型化、一體化成型，以及壓鑄設(shè)備超大型化的趨勢有什么看法？您認為這將給行業(yè)帶來哪些機遇和挑戰(zhàn)？

特斯拉上海超級工廠壓鑄車間內(nèi)，正在服役的3套6000T壓鑄島。圖片來自特斯拉官網(wǎng)。

趙海東教授：由于汽車的售價不斷地下降，汽車廠商為了通用化、標準化，隨著大型受力件的開發(fā)技術(shù)，或有限元分析可靠性技術(shù)的不斷進步，把很多的汽車零部件集成成一個部件，然后減少裝配工序，這是汽車工業(yè)發(fā)展的一個重要方向。關(guān)于壓鑄件的大型化和超大型化，其實對產(chǎn)業(yè)鏈來講是很痛苦的過程，因為它形成了以后，很多現(xiàn)有產(chǎn)品就不存在了。但是，任何終端產(chǎn)品的變化，事實上也蘊藏著重大的商機，關(guān)鍵是企業(yè)怎么樣適應(yīng)這個商機的變化。

我舉個例子，像這么大的鑄件，比如特斯拉的整體車架，它能熱處理嗎？熱處理變形時，怎么整形？為此它大概率會使用非熱處理合金，非熱處理合金目前在壓鑄界只有德國的MA59，而且在中國沒有一家企業(yè)量產(chǎn)過，這種合金在熔煉的氧化性、成型性都不好。因此，這就給合金材料生產(chǎn)商帶來機會。

第二個，這么大型的鑄件，需要大型的模具。我見過特斯拉6000T壓鑄機的模具實物，是用四個模芯拼模的。將來到了8000T，不可能有很多拼接。因此，需要更大的模具鋼，對模具鋼制造企業(yè)來講，就會對其電渣重熔、鍛造、熱處理的方面，提出更高的要求。當然，更高的要求，也代表著更高更多的商業(yè)機會。同時，假如模具原來都滿足于設(shè)計成一個模芯，將來像這樣必須要拼接的，有沒有可靠的拼接設(shè)計和制造能力？這又對模具廠商提出了要求。

另外，像這樣大型模具的價格都會超過1000萬元以上，如果能夠延長壽命1萬件（1萬模次）以上，對成本來講是非常有價值的，多1萬件就意味著成本會降低很多。因此，對模具鋼材，對于模具設(shè)計與制造，對模具在整個生命周期的持續(xù)穩(wěn)定使用，甚至模具修復(fù)，都提出了更高的要求，帶來一些新的技術(shù)需求。

所以說，中小型壓鑄件的需求減少了，大型壓鑄件的誕生，其實也誕生很多的機會。我也希望行業(yè)的企業(yè)能夠抓住這些機會，當然我們高校的研究者，也會密切關(guān)注這些方向的需求。

《壓鑄周刊》主編：華南理工大學是廣東的一所著名學府，您的團隊主要是跟廣東地區(qū)的知名壓鑄企業(yè)合作比較多。請您介紹一下廣東地區(qū)的壓鑄行業(yè)的一些整體情況。這個地區(qū)有什么樣的一個區(qū)域特點？

趙海東教授：我對廣東的企業(yè)是比較了解的。因為我兼任過廣東省鑄造和壓鑄學會的秘書長，也兼任過廣東省鑄造行業(yè)協(xié)會的代秘書長。目前，擔任廣東省鑄造行業(yè)協(xié)會專家委員會主任。2000年以前較長的一段時間，廣東省鋁合金壓鑄件產(chǎn)量大概占了全國的50%。當然，這也跟當時壓鑄機價格昂貴、許多壓鑄廠集中在廣東有關(guān)系。

舉個例子，像宇部1500T壓鑄機，在2005年以前價格是1000多萬人民幣，在當時的中國是非常大的數(shù)字。隨著我國壓鑄行業(yè)、壓鑄企業(yè)的發(fā)展，逐步實現(xiàn)國產(chǎn)替代，這樣的大型設(shè)備價格也降下來了。國外品牌的壓鑄機廠商，面臨來自國內(nèi)伊之密、力勁的強有力的競爭，因此壓鑄機的價格整體降下來了。

廣東壓鑄企業(yè)的歷史比較悠久， 80年代末，就出現(xiàn)壓鑄廠，從小家庭作坊式開始；90年代初，壓鑄廠初具規(guī)模；2000年以后，開始出現(xiàn)一些正規(guī)化管理的壓鑄企業(yè)。雖然當時規(guī)模還不大，也有一些服務(wù)于汽車產(chǎn)業(yè)的企業(yè)。到如今，已經(jīng)有許多比較大型的現(xiàn)代化企業(yè)，比如：廣東鴻圖、廣東文燦、鴻特精密、東莞鴻圖、精明、宜安科技，等等。

目前，廣東省規(guī)模以上壓鑄件企業(yè)全年產(chǎn)量在70萬噸以上，大概占全國的30%左右。全國大概不到300萬噸。廣東壓鑄行業(yè)和企業(yè)，歷史比較悠久，基礎(chǔ)比較好，產(chǎn)業(yè)鏈比較完整。舉個例子，客戶今天要一個非標產(chǎn)品，我們的企業(yè)明天或今天晚上就可以交付，響應(yīng)速度極快。這就是廣東企業(yè)的優(yōu)勢。

不過，廣東壓鑄企業(yè)也有一些問題。由于廣東企業(yè)的生產(chǎn)、管理模式都是在15年或20年前發(fā)展起來的，而長三角以及內(nèi)地一些新投資的企業(yè)，他們完全按照現(xiàn)代制造業(yè)的理念投資創(chuàng)建的，因此他們整個發(fā)展水平要高于廣東的企業(yè)。這個問題主要表現(xiàn)在人均產(chǎn)值、自動化程度等。就拿廣東文燦為例，它自動化程度最高的工廠是它的天津工廠，而不是總部的南海工廠。

第二，整車廠的高端產(chǎn)品在廣東生產(chǎn)的比較少，比如奔馳、特斯拉的結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品，都是由長三角地區(qū)如南通雄邦（文燦南通工廠）、寧波旭升、拓普集團等壓鑄企業(yè)生產(chǎn)。這是廣東和珠三角企業(yè)需要反思的，如何把握新時期的新機遇。不過，廣東企業(yè)的優(yōu)勢在外貿(mào)，如果能抓住機會、利用國際貿(mào)易，同時廣東毗鄰香港、澳門區(qū)位優(yōu)勢，在外貿(mào)方面又非常豐富的經(jīng)驗，我們可以利用這些優(yōu)勢，來彌補我們的劣勢。

另外，廣東壓鑄企業(yè)在轉(zhuǎn)型升級過程中，務(wù)必要走自動化、數(shù)字化之路，再進一步走智能化之路，逐步進行自我升級、自我換代。這樣，我們才能夠在行業(yè)里持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展。我相信，憑借良好的歷史基礎(chǔ)，豐富的積累和沉淀，由于前期的盈利積累所以包袱相對較小，相對來說，廣東壓鑄企業(yè)實現(xiàn)自我逐步替代和升級，不斷拓展企業(yè)的發(fā)展空間，還是大有可為的。

《壓鑄周刊》主編：請您介紹一下華南理工大學金屬材料近凈成形工程技術(shù)研究中心的主要職能、您和您團隊的研究方向以及一些科研成果。

趙海東教授：華南理工大學是在廣州，是直屬教育部的985、211的高校，是雙一流的高校。我所在的是科技部歸管的國家金屬材料近凈成形工程技術(shù)研究中心，最早是從1993年成立的一個課題組發(fā)展起來的，當時的創(chuàng)始人是現(xiàn)在的李元元院士，現(xiàn)在是華中科技大學校長。中心最早是從事有色合金鑄造以及粉末冶金方面研究，后來成為廣東省的金屬材料制備與成形重點實驗室，進入2000年之后升級成為教育部的金屬材料近凈成形工程技術(shù)研究中心，在2010年前后通過了科技部的國家金屬材料近凈成形工程技術(shù)研究中心的認證。

現(xiàn)在，中心大概有專職老師30多人，其中教授14名，加上研究生、碩士生、博士生、博士后等大概將近200人，開展的研究包括鑄造、粉末冶金、塑性加工、增材制造，研究的材料有鋁合金、鎂合金、銅合金、鐵基合金、鈦合金等。中心也有幾個團隊，我所在的是先進金屬材料及其數(shù)字化成形的團隊，我們這個團隊有4、5個教授，我這個研究方向還有一名年輕的老師，加上10多名研究生，其中有5名博士生。

我一直從事鋁合金鑄造的研究，有20余年的時間。在日本留學時開始這個方向的研究，主要包括高性能的鑄造鋁合金、鑄造成形的新工藝、成形組織特征及性能的關(guān)聯(lián)，也包括成形過程的計算機建模仿真。在這些研究方向，也承擔完成了國家自然科學基金、國家863計劃、工信部“強基工程”、廣東省的重大科技專項等項目40余項，目前正在承擔國家自然科學基金、廣東省重點研發(fā)等項目。合作過企業(yè)有十幾家企業(yè)，有的企業(yè)是很長時間合作。我們發(fā)表了140余篇論文，有10多個的國家發(fā)明專利的授權(quán)、6個軟件著作權(quán)，獲得過4次科技進步獎。另外，我本人也榮獲過教育部新世紀優(yōu)秀人才、全國機械行業(yè)先進工作者等稱號。