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中国将建世界最大模锻压机用于四代战机生产

2012年01月06日 14:55中国机床商务网点击:10360

  近期,国家发展改革委批复了中国第二重型机械集团公司(以下简称二重)大型模锻压机建设项目的可行性研究报告,项目拟建设的大型模锻压力机最大压力可达8万吨,是目前世界上最大的模锻压机,超过了此前世界最大的俄罗斯7.5万吨模锻压机。
  
  大型模锻压机主要用于铝合金、钛合金、高温合金、粉末合金等难变形材料进行热模锻和等温超塑性成形。其锻造特点是可通过大的压力、长的保压时间、慢的变形速度来改善变形材料的致密度,用细化材料晶粒来提高锻件的综合性能,提高整个锻件的变形均匀性,使难变形材料和复杂结构锻件通过等温锻造和超塑性变形来满足设计要求,可节约材料40%,达到机加工量少或近净型目标。等温模锻液压机是航空、航天、宇航及其他重要机械生产重要锻件的关键设备。
  
  为提高航空产品的整体性能,大型模锻件在航空锻件中所占比例及单件尺寸越来越大。对于飞机主承力框、梁等整体构件,美国、俄罗斯、法国等主要航空大国都采用4.5~7.5万吨大型模锻压机进行加工。而我国现有的模锻压机吨位较小,工艺比较落后,框梁等航空模锻件大多采用焊接结构,无法实现整体化,不能完全满足大型飞机对综合性能、可靠性和寿命的要求。
  
  二重是我国大型航空模锻件的重要生产基地之一,有30多年的材料研究和生产经验,先后为我国航空工业提供了40余万件航空模锻件,产品覆盖了所有国产机型。此次投资建设的大型模锻压机建设项目,可解决航空等工业大型整体结构件毛坯制造的瓶颈,促进大型模锻件制造技术的消化、吸收和创新,为我国大型飞机的研制创造条件,同时满足机械制造、石油、化工、动力等民用行业对大型模锻件产品的需求。项目的实施,对改变我国大型模锻件依赖进口、受制于人的被动局面,实现大型模锻产品的自主制造,具有重要的战略意义。
  
  经济建设和国防建设需要大型模锻压机
  
  由于高温合金、高强度合金钢以及钛合金的飞速发展与应用,以及航空、航天、核能工业中所需要的主要构件向大型整体模锻和精密模锻的方向发展,我国目前有许多本来需要多向模锻的产品,由于没有手段只能改为铸造或自由锻,或者进口。我国迫切需要工作压力在5~8万吨范围的大型模锻压机来加工这类材质的锻件。
  
  据调查结果表明,黑色模锻件的产量只能满足全国需要量的60%左右。这个数据仅统计了航空和其它国防工业部门的需用量。若把我国民用工业所需的数量考虑进去的话,其比例数据更小,所反映的供需矛盾更为突出。
  
  由于装备能力不足,导致模锻件尺寸超差,零件的机械加工量大,材料利用率低,成本上升。如我国的1MJ对击锤当量等级仅相当于4万吨模锻压机,是我国目前最大级别模锻设备。其最大的缺点是精度差、模具寿命低;由于我国大型压机缺乏,在设备使用上往往是以小代大,既不安全,又造成工艺火次增多,致使材料烧损严重,锻件内部质量下降。如西南铝的3万吨模锻压机工作台面大,不适于集中载荷锻件。不得已有时也生产集中载荷锻件,但对设备而言十分危险,对质量而言也难以保证,于是有许多航空锻件不得不依靠国外进口。
  
  美国波音747~787、A320~380的钛合金起落架,F-16飞机钛合金机身隔框,D-10飞机的后支承环,915发动机机座,苏27~33飞机钛合金大型结构件,GT25000舰用燃气轮机直径1.2米涡轮盘等都是在上述大型模锻水压机上模锻成形的。
  
  当前正在进行的11#工程(歼11)国产化建设项目,自行研制的10#工程(歼10),FWS-10发动机,GT25000型舰艇用燃气轮机以及正在研制的四代机等关系到国防实力的项目,其配套模锻件,都需要在7万吨以上水压机上模锻成形。从国外购进,不但价格昂贵,而且存在隐患,一旦国际形势变化,就很难保障供应,绝非长远之计。最近在美国的高压之下,乌克兰、以色列等国取消了对我国的军工合同就是最好的例证。
  
  中国、俄罗斯、美国分属三个不同的政治、军事阵营,各自都应有独立的军事装备工业体系,否则会因对装备的依赖而失去军事、政治上的坚定性和独立性。历史和现实深刻地教育了我们:我国国防安全必须建立在自力更生原则的基础之上,航空事业的发展必须前瞻性地优先发展大型模锻压机。大型模锻机是生产航空大型模锻件、发展大型军事装备和其他大型民用装备必须的基础设备。
  
  大型模锻压机的市场前景良好
  
  根据国际模协秘书长罗百辉调研分析,各种适合大型模锻压机的产品年需求量约40亿元;而所建设的8万吨大型模压机生产线对各种产品市场的综合占有率在50%左右,年产能力约20亿元。
  
  (一)民(军)用飞机所需航空模锻件
  
  2006年11月,中国航材进出口公司与俄罗斯苏霍伊飞机制造公司达成协议,进口500架SU-80GP支线客机,散件进口国内组装。这实际上是巴西航空与中国哈尔滨飞机工业公司合作生产的E145飞机,是法国空客在天津组装的A320系列飞机之后的第三条总装线转移到中国,组装线上大部分产品来自国外。法国空客在中国组装的A320系列飞机中,中国制造的比例不超过15%~20%。目前,空中客车已在西安制造A320系列飞机的机翼;在成都和西安生产舱门;此外还在成都生产A320系列飞机的第11段地板梁、起落架舱盒、一号隔框等部件。有了大型模锻压机后,组装飞机的国产化比例将会不断提高。
  
  ARJ-21新型涡扇支线飞机是我国民机产业发展的重点项目,拥有自主知识产权,也是我国航空工业可持续发展的重要机遇。新一代支线客机共需锻件31项。有了大型模锻压机后,ARJ-21新型涡扇支线飞机的国产化率和其发动机的质量水平将会得到提高。
  
  飞豹、998工程、大运、J11、J10、JH7等机型的框、梁、轴、臂、杆等,都有相当数量需要大型模锻压机才能生产的大型模锻件。
  
  (二)燃气(烟气)轮机用大型轮盘锻件
  
  轻型和重型燃气轮机将作为海军水面舰用主动力,西气东输的增压站也要用燃气轮机,石化工业利用炼油厂尾气开发所需烟气轮机,目前国内使用的涡轮盘锻件都是向国外购买的,是极具市场前景的产品。
  
  (三)各类发动机叶片
  
  汽轮机、燃气轮机、烟气轮机、航空发动机都有相当数量的叶片。仅国内东汽、哈汽、上汽三家30万千瓦以上的汽轮机以及燃气轮机,可用大型模锻压机生产末级叶片。
  
  (四)大型船用模锻件产品
  
  适合在大型模锻压机上生产的船用锻件主要是大型船用柴油机锻件,如曲轴、连杆、气缸盖、十字轴和齿轮等,它们都是大型船舶上的关键传动与受力部件。采用自由锻工艺生产曲臂毛坯原材料利用率低、曲臂纤维组织不合理,质量得不到保证。采用大型模锻压机模锻曲臂毛坯,将大大提高原材料利用率和生产效率,改善曲臂性能。
  
  (五)电站及其他用大型模锻件
  
  发电机护环是火电机组中承受高应力、强腐蚀环境的零件,产品质量要求高、制造难度大,国内需求大部分为进口产品。随着电力工业的快速发展,对具有良好抗蚀能力的高强度大型发电机护环的需求逐年增加。
  
  高强度齿轮广泛应用于各种行业传动装置中,如工程装备用减速器、风力发电机增速器等大型整锻齿轮、大型吊钩、十字轴等产品也有大量需求。
  
  总之,从产品覆盖范围可以看出,大型模锻压机对我国航空、航天、船舶、核电、风电、石油、化工等重点工程都具有重要的支撑作用。
  
  大型模锻压机建设已经进入实质阶段
  
  大型模锻压机的研发必须立足以我为主的方针,实施产、学、研相结合的技术路线,立足于自主开发;同时也要坚持对外实行分步引进、为我所用的开放式技术策略。由二重、机械科学院、中南大学、清华、西重所、燕大、重大、北京航材院、西北工大、南昌航空工业学院等单位联合攻关,所设计的大型模锻压机具有本体结构重量轻,液压系统具有高的可靠性和安全性,电气控制系统能按预先设定的工艺曲线自动操作,并能对压机的工作情况在线进行监控等特点,体现了当今世界上最先进的技术水平。
  
  二重为了加快发展,在积极争取政府政策支持的同时,也同金融系统保持了良好的战略合作关系。国家开发银行已经对包括大型模锻压机在内的项目授信35亿元,其他金融机构也表示愿意对二重的项目进行融资。这些都为大型模锻压机的启动与运行提供了有利的保障。
  
  近几年,二重围绕产品开发和技术等级提高,进行了一定规模的技术改造,弥补了十多年技改的不足,同时也为今后的发展奠定了坚实的基础。此次大型模锻压机的建设和投产,将大大提高我国装备制造业的国际竞争力和二重的国际知名度。
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