4月9日,據報道,處於國內領先水平的等溫鍛壓機在航空工業安大啓動生產,標誌着安大等溫鍛能力實現重大提升。在啓動儀式上還播放了該重點設備專題片,從設備建成投產、安大等溫鍛技術發展歷程、技術優勢、未來發展等各方面進行了展示,設備投產後將極大地滿足我國大型鈦合金、高溫合金等難變形材料複雜鍛件的成形需要,有力促進航空、航天、船舶、風電等領域對大型等溫鍛造技術的研發應用,有效解決國內部分裝備核心部件長期依賴進口的被動局面,對實現大型等溫鍛盤軸件的國內自主研製具有重要的戰略意義。綜合國內新聞及圖片報道,該等溫鍛壓機由天津市天鍛壓力機有限公司研製生產,是目前國內最大的2.5萬噸數控等溫鍛液壓機,世界排名第三。

  除可用於發動機用大型等溫鍛盤軸件外,還可用於運20,C919等大飛機大型模鍛件棒料鐓粗、衝孔、製坯、預成型、校正等生產工序。此前國內最大噸位的等溫鍛造壓力機也是天鍛公司爲西安宏遠公司製造的1.6萬噸級等溫鍛液壓機。由於1.6萬噸級等溫鍛液壓機實際最大噸位可達2萬噸,因此2.5萬噸數控等溫鍛液壓機或許實際最大噸位壓力可達3萬噸。據專家分析,目前國內最大噸位的模鍛壓機是位於四川德陽的中國第二重型機械集團公司所擁有的8萬噸級大型模鍛壓機,但它並不是等溫鍛液壓機。所謂模鍛壓機,就是把飛機,發動機等關鍵部位所用的金屬胚料燒紅後,放在一個密閉或半密閉的金屬模具裏面,通過鍛壓機巨大的壓力壓出一個半成品,然後再通過機械加工,最後做出最終產品。

  鍛壓模具十分昂貴,但鍛壓成型過程卻只需要幾秒,特別適合大批量生產。而大家一般從教科書上知道的萬噸水壓機是自由鍛造壓機,即沒有模具成型,而是將金屬逐步鍛打成需要的形狀,常用於單件小批量和大型,巨型等無法應用模具的鍛件產品生產。上世紀60年代前蘇聯爲了滿足其飛機越造越大和大型渦扇發動機的需要, 投產了兩臺當時世界上最大的7.5萬噸級模鍛液壓機。而美國當時只有1955年前後建造的兩臺4.5萬噸模鍛液壓機。爲滿足其航空市場需求以及和前蘇聯競爭,航空界曾計劃研製20萬噸級模鍛液壓機。但是模鍛液壓機設計人員遇到了當時難以解決的問題:要有足夠數量的液壓缸實現20萬噸級總壓力,要有足夠大的橫樑來支撐液壓缸。所有設計方案中橫樑的高度均相當於10層樓以上的高度,而這個橫樑必須由鋼結構整體鑄造而成。由於20萬噸級模鍛液壓機難度太大,前蘇聯和美國不得不尋求別的方案來代替。

  美國科研人員發現,鍛壓時如果保溫加熱模具和鍛坯,使其達到稍低於被鍛金屬相變溫度時, 被鍛金屬此時具有超塑性,能像飴糖一樣伸長10倍、20倍甚至上百倍,既不出現縮頸,也不會斷裂。此時鍛造壓力僅爲普通模鍛所需壓力的的十分之一。美國成功地開發了粉末高溫合金渦輪盤和鈦合金超塑性鍛造工藝,受到軍工部門的歡迎,由於等溫鍛造的推廣以及精確製坯的採用,成功地解決了鈦合金及高溫合金的模鍛問題。於是國際上20萬噸級模鍛液壓機建造的迫切性也就大大減弱。此後近40年美國再未建造更大噸位的大型模鍛壓力機 。雖然其航空鍛件的強度指標不斷增加,其尺寸也在不斷增大,但其生產並不是依靠增加設備的噸位即“以大幹大”來實現的。目前,發達國家已廣泛採用等溫鍛造技術生產發動機關鍵鍛件,如粉末高溫合金渦輪盤。一般來講,渦輪盤的壽命基本和發動機壽命相同。

  據相關公開資料分析,等溫鍛屬於一項先進的鍛造技術,國外對我方實行嚴格技術保密和封鎖,國外公開資料根本找不出歐美國家等溫鍛關鍵技術的蛛絲馬跡,直至2000年,我國的等溫鍛產品種類及技術還處於初級階段。 目前,我國太行的定型產品和太行大改渦輪盤均採用引進俄羅斯或烏克蘭熱等靜壓技術生產的FGH-97粉末盤,壽命也與俄羅斯同類產品相同,不超過2000小時。但隨着我國運-20發動機渦扇-20,C-919運輸機國產動力“長江1000”的需要,特別是民用發動機壽命指標必須接近或達到歐美同類產品水平,才能具有競爭力,而這些要求必須掌握等溫鍛技術才能實現。

  國內最大的2.5萬噸數控等溫鍛液壓機投入生產後,相當於10到20萬噸普通模鍛壓機的生產能力,“產品生產效率較傳統設備提升兩倍”,這也意味着太行發動機生產成本有可能降低一半,甚至比AL-31FN還要便宜,同時產品質量穩定性和材料利用率也將實現大幅提升,新增推型號即將實現壽命達到國外同類產品,如美軍發動機的一半。如果再結合北方重工3.6萬噸擠壓機對金屬毛坯進行預處理擠壓,壽命或許能成倍增長,可達6000到8000小時。並且以前極難開胚鍛壓的用於推比10發動機,如用於渦扇-15,渦扇-19發動機的第三代粉末渦輪盤FGH-98也可以加工生產了。該渦輪盤由於性能要求極高,塑性加工溫度區間只有幾十度,普通鍛壓機很難滿足要求,而2.5萬噸數控等溫鍛液壓機能很好的滿足其加工工藝要求。在2.5萬噸數控等溫鍛液壓機試鍛產品中就公開展出“某型發動機高溫合金第三代整體葉盤”。

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