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中國已成為世界鋁鍛件生產初級強國

自由鍛件及模鍛件是一類重要的受力結構零件與高精技術產品,中國已成為世界鋁鍛件生產初級強國,西南鋁業(集團)有限責任公司與東北輕合金有限責任公司生產的5m及9m級大鍛環不但滿足了中國航天工業發展的需求,而且有一批批的其他鋁合金鍛件裝上了波音公司的成千上萬架飛機,件件合格,從未出過質量事故。   截至2015年,中國擁有30MN~500MN的模鍛機約40臺,其中300MN的2臺、400MN的3臺,500MN的1臺,自行設計與制造的世界鍛壓機之王——800MN的模鍛機也已投產,將鍛出全球最多最大的鋁、鎂、鈦等合金鍛件。2014年中國鋁鍛件的生產能力約194kt(含車輪鍛件)。   2015年中國鋁合金、鎂合金鍛壓工業概況見下表,總產能194kt/a。   典型企業   1. 東北輕合金有限責任公司   東北輕合金有限責任公司(原名哈爾濱鋁加工廠,代號一O一廠)鍛造車間1961年建成投產,是中國首個鋁、鎂合金鍛壓項目,主要設備從蘇聯引進,有100MN模鍛機1臺,50MN模鍛機1臺,30MN模鍛機一臺,3MN自由鍛造機1臺,靠模銑床2臺。設計鍛件生產能力3.7kt/a,其中自由鍛件0.8kt/a,模鍛件2.9kt/a,產品的95%以上供航空航天器與軍工用,改革開放以來,航空航天產品雖仍是主要的,但通用工業鍛件有較大幅度增加。   2. 自力更生建設的首個鍛壓廠——西南鋁加工廠模鍛分廠   西南鋁業(集團)有限責任公司(原名西南鋁加工廠,代號一一二廠)模鍛分廠是新中國自力更生建設的首個鋁、鎂合金鍛件生產廠,1970年7月1日投產,有中國第一重型機器制造有限公司(當時名富拉爾基重型機器制造廠)設計制造的8柱立式300MN模鍛水壓機1臺、60MN自由鍛水壓機1臺,鍛件生產能力24.5kt/a。還有1臺125MN的臥式水壓機,一方面為大型鍛件擠壓坯料,另一方面擠壓一些工業大型材。   西南鋁業(集團)有限公司鍛壓分廠正在制造1臺100MN自由鍛造機,2017年年底或2018年上半年投產。該分廠自1970年以來為中國航空航天工業的發展提供了十多萬噸優質鍛件,而且還向美國出口了為數可觀的鍛件,裝備了成千上萬架波音飛機。   3. 即將投產的中國最大的鋁鍛造廠——南山集團鍛造公司   山東南山鋁業(600219,股吧)股份有限公司所屬的南山航空事業部鍛造公司一期工程可于今年12月或明年初投產,就鍛造力來說只有710MN,比第二重型機器制造有限公司1200MN的小得多,但就鋁鍛件數來說將是最多的。南山航空事業部鍛造公司有4臺鍛壓機,2臺模鍛機,125MN及500MN的各1臺,從德國塞姆帕爾卡姆公司(Siempelkamp)引進。   2012年12月南山鍛造公司向塞姆帕爾卡姆公訂購1臺500MN液壓模鍛機,這是迄今德國制造的最大的此類機器,底部尺寸4m×7m。另有2臺自由鍛造機,25MN與60MN的各1臺,從德國威普科希德立克公司引進。   此鍛件機可以生產鋁合金鍛件,也可以生產鈦合金鍛件。項目總投資15多億元,主導產品為航空航天、交通運輸、能源、動力機械、礦山設備等所需的鋁合金鍛造產品。鋁合金鍛件的附加值高,按2013年的價格計算,銷售價約9.5萬元/t。2016年南山鋁業就是世界上產業鏈最為完善的鋁業企業,也是生產能力最大的單一鋁業企業,所有的企業——氧化鋁廠、鋁電解廠、軋制廠、擠壓廠、鍛壓廠、自備發電廠、深加工廠等全部合理地分布于一塊20km×20km的“鋁業”土地上。這塊400km2的土地上集中了中國2015年約60%的罐料、12%雙零箔、25%硬合金板帶、40%模鍛件、4%大型高端工業擠壓材生產能力。   4. 西安三角航空鍛壓公司   西安三角航空鍛壓有限公司位于西安市閆閬區,是為西安飛機制造有限公司提供大型鍛件建設的,有一臺世界最大的單缸精密模鍛液壓機——400MN液壓機,是清華大學顏永年教授任總設計師的團隊設計的,中國二十二冶公司與清華大學聯合制造,是當今世界最大的單缸鋼線纏繞液壓機,2012年投產,產品主要用于航空器如飛機起落架與發動機高溫合金渦輪盤。其基本技術參數為:   總高,m 20   地面上高,m 14   地面下深,m 6   總質量,t 3200   工作壓力,N/mm2 60   工作臺尺寸,m 3.5×4.5   最大速度,mm/s 60   5. 美國鋁業公司蘇州大型車輪鍛造廠   美國鋁業公司車輪和運輸產品部(AWTP)2013年1月宣布將在中國蘇州建一個車輪專業鍛造廠,供卡車、半掛車、公共汽車使用。此舉標志美國鋁業公司在中國大陸車輪產品的制造、配送、銷售和服務網絡將全面展開。美國鋁業公司執世界鋁合金車輪技術牛耳,特別是其表面處理技術,它在蘇州還有兩個緊固件廠。   6. 神戶制鋼(蘇州)鋁業有限公司   神戶制鋼(蘇州)鋁業有限公司是日本神戶鋼鐵公司、三井物產公司與半田貿易集團公司投資25億元建的一個汽車懸掛系統鍛件廠,它們分別占60%、25%和15%股份,鍛件生產能力10000件/a,已于2014年10月投產,這實際上是一個擴建項目,增加1臺60MN鍛壓機。   7. 忠相鋁業有限公司   忠相鋁業有限公司位于遼寧省遼陽經濟開發區,是一個鍛造法蘭軸承及車輪的企業,生產能力500萬件/a,總投資18億元,一期一臺鍛壓機,2014年9月投產。   8. 中冶二十二冶集團有限公司   中冶二十二冶集團有限公司自主研發的120MN多向模鍛機于2014年10月11日鍛造出了直徑630mm的質量65kg的超硬鋁合金車輪,其質量比鑄造車輪的輕20%,而其抗拉強度卻為鑄造車輪的3倍。這種車輪經過預鍛和終鍛兩道工序鍛制。   9. 中航重機(600765,股吧)股份有限公司   2015年6月中航重機股份有限公司的等溫鍛壓生產線(一期)建設項目160MN等溫鍛造壓力機在西安順利實現熱試車,是當前國內最大鍛壓力的等溫鍛造壓力機,將極大促進航空航天器及其發動機鍛件的研發與生產,對中國突破航空器及其發動機鍛件發展瓶頸具有非常重要的意義。   160MN等溫鍛造壓力機(見圖)具有鍛壓速度和位移精確可控特點,可滿足航空特種高溫合金、鈦合金及金屬間化合物等難變形合金鍛件的等溫超塑成形。這臺160MN等溫鍛造壓力機的設計鍛壓力為160MN,實際最大鍛壓力可達200MN,可滿足目前所有航空器結構鈦合金精密鍛件,以及發動機難變形合金盤、軸類鍛件的等溫精密模鍛成形。根據超塑成形理論,在等溫鍛造工藝條件下,160MN壓力機鍛造能力相當800MN~1000MN普通鍛壓機的能力,同時鍛件品質也有很大提高。   第二重——中國最大的鍛造基地之一   截至2015年,中國第二重型機器制造有限公司有4臺鍛造機,自由鍛2臺,120MN與160MN各1臺,400MN及800MN的模鍛壓機,從而成為世界最大的鍛造基地之一。擁有世界最大的800MN模鍛壓機,被譽為“重裝之王”,于2013年1月投產。由二重副總工程師陳曉慈任總設計師的團隊設計,二重自主制造、自主安裝的,總高約42m,地上27m,地下深15m,相當于13層樓高,總重約22kt,可在800MN壓力以內任意無級調壓鍛造,最大模鍛力可達1000MN,同步精度高,抗偏載能力強,可實現無級調壓調速。   從2003年800MN模鍛壓機申請立項到2013年4月進入試生產階段,論證5年,建造5年,可謂10年磨一劍,先后一千余人參與建造,中國二重開始了10年的追夢歷程,在吸收、消化、再創新基礎上,二重突破超大、超長、超重零部件的極限制造,實現了最新技術與固有技術的結合,成功地研制成功800MN大型模鍛壓機,使中國成為擁有全球最高級別模鍛裝備的國家。目前,僅有美國、俄羅斯、法國有類似設備,其中最大的為俄羅斯的750MN模鍛壓機。   800MN模鍛壓機的投產,將徹底改變中國大型模鍛件長期依賴進口、受制于人的被動局面,對實現大型模鍛產品的自主保障具有重要的意義,為中國走向制造強國掀開了歷史的新歷程。從此,中國航空航天器、船舶艦艇、裝甲兵器中最難制造的大件,動力發電、海洋工程、西氣東輸、深部開采等各行各類需要的性能最高的、尺寸最大的、結構最復雜的構件都可以通過800MN模鍛壓機悉數精密成形。   對中國鍛壓設備有重大貢獻的顏永年教授   中國一重(601106,股吧)及二重對中國鋁合金鍛造工業的發展作出了重大貢獻,先后于上世紀60年代后期完成300MN模鍛壓機的制造與2012年完成800MN模鍛壓機的制造、安裝與調試。   清華大學教授與博士生導師顏永年從事材料成形研發45年,在漫長的學術和工程生涯中,開展先進制造技術的研發工作,形成了三個關聯的方向:高壓成形、快速成形和生物成形。提出了等剪應力纏繞、預應力剖分-坎合、離散-截積成形和類組織前體制造等理論和方法。1994年完成400MN鈑式換熱器液壓機的制造與投產,2009年完成360MN和150MN世界最大的重大的重型厚壁鋼管垂直液壓機組的投產,2012年完成科技部“十一五”重大科技支撐計劃項目400MN航空模鍛單缸液壓機和江蘇省科技成果轉化項目300MN單缸精密模鍛液壓機5臺,它們都是具有世界先進水平的重型裝備。   顏永年2007年退休,除任中國3D打印技術產業聯盟首席顧問外,2012年以來先后創建了昆山永年先進制造技術有限公司、江蘇永年激光成形技術有限公司、江蘇永年重型機械有限公司,并任董事長。   由顏永年教授任總設計師的團隊正在負責制造600MN超高壓物理液壓機、200MN分模垂直擠壓液壓機、1200MN超重型垂直擠壓機,它們或是世界首臺,或是世界最大者。總計已完成或正在制造的≥100MN的液壓機有11臺套。
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