高性能精齿轮锻件永鑫生锻造仍靠进口,我国航空锻造技术究竟与国外差多少

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我国锻件行业进出口情况分析
& 相关推荐最新行业动态,解密市场盈利点,把握行业竞争主动权&& && && &锻件是金属被施加压力,通过塑性变形塑造要求的形状或合适的压缩力的物件。这种力量典型的通过使用或压力来实现。锻件过程建造了精致的颗粒结构,并改进了金属的物理属性。在零部件的现实使用中,一个正确的设计能使颗粒流在主压力的方向。数据显示,月,全国锻件的产量达780.96万吨,同比增长16%。从各省市的产量来看,月,山东省锻件的产量达229.5万吨,同比增长25.89%,占全国总产量的29.39%。紧随其后的是河南省、江苏省和湖北省,分别占总产量的17.23%、8.65%和7.24%。月全国锻件累计总产量7,061,091吨,同比增长13.24%。10月当月锻件产量745,748吨,同比增长23.72%。以前我国锻件产品大部分依靠进口产品,由于长期的依赖性造成了我国成为锻件的进口依赖证,一味依赖进口造成的锻件行业的发展受制于国外,在产品定位和交货期上都依赖与国外,自我国“十一五”以来,我国的也开始了对铸造行业,、水电、火电、船用柴油等多个领域相继攻击造成的锻件制造的关键技术,打破了国外的垄断技术。
截至2010年,国内拥有千吨以上自由锻造水压机的生产企业已超过35家,大型自由锻数量已居世界首位;成功研制出世界领先的1.85万吨,大型锻件生产能力已达到:一次性提供钢水重量最大达到773吨,优质合金真空最大为560吨,最大合金钢锻件310吨。前瞻产业研究院大型锻件行业研究小组表示,以一重、二重、上重等为代表的传统大型锻造企业占据了国内大型锻件的大部分市场份额,而大型锻件生产企业主要由国有控股的大型综合性设备制造企业以及在某些细分领域占据优势的民营企业构成。目前的大型锻件行业竞争格局体现为国有控股的大型综合性设备制造企业继续保持领先地位,民营锻造企业则在各细分市场不断发展壮大。
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据前瞻产业研究眼《中国云计算产业报告》的统计,目前我国云...从“优质锻件奖”看我国锻造业的发展_锻造_中国百科网
从“优质锻件奖”看我国锻造业的发展
      从展示企业及行业生产能力、紧扣时代脉搏、探寻行业发展规律、引领我国锻压界不断走向成熟出发,2004年起,中国锻压协会把办好每年一届中国国际金属成形展览会及会议“优质锻件奖”的评选作为一项重要工作,通过对具有代表性、先进性和方向性锻造产品的评选表彰,引领和推动着行业发展。日,2013中国国际金属成形展览会“神工奖”(“优质锻件奖”的另一种叫法)暨优质零部件评选活动在上海圆满结束。透过历届“优质锻件奖”产品参展企业、展品数量、技术特征等变化,可以较为清晰地看到我国锻造业的发展脉络。
  锻件展是我国锻造业发展的缩影
  1.市场需求空间提升
  改革开放以来,特别是“十一五”期间,我国汽车、工程机械、农机、铁路、风电和核电等锻件生产企业迎来了难得的发展机遇,一是下游产业出现跨越式发展,二是越来越高的锻件国产化率为锻件市场提供了广阔的空间,三是其他国家的零部件商到中国采购锻件,为锻造业发展提供了新的机会。数据显示,2001年我国汽车销量为234万辆,10年后的2010年销量首次超过1800万辆,跃居全球之首;工程机械中代表性产品挖掘机2002年销量17 811台,2010年达到16.5万台;农机产品中的大轮拖基本上是从无到有,2010年达到12.6万台。在市场需求迅猛增长的环境下,2010年我国模锻件产量由2002年的100多万t增长到690万t,使得锻造从传统的铸锻业中脱颖而出,成为单独的基础性行业之一。
  2.旺盛的需求催生出越来越多的“新面孔”
  建国以来到改革开放前期,我国锻造企业严格按照计划经济条件下布局,以满足集团和区域锻件需求为己任,但随着市场需求的快速提升,原有格局发生了深刻变化。一是原有锻造企业“扩容”。日,原东风商用车有限公司锻造厂和湖北神力锻造有限责任公司改制成为东风锻造有限公司;日,由中国第一汽车集团和印度巴勒特锻造有限公司合资组建的一汽巴勒特锻造(长春)有限公司在长春正式挂牌成立。二是新介入者成为锻造业壮大的支撑力量。例如江苏森威精锻有限公司是由江苏森威集团与中国万向集团通联创业投资股份有限公司于2006年出资设立的锻造公司,而像杭州之江锻造有限公司、江阴市恒业锻造有限公司、昆山全顺铝材锻造有限公司、德清鑫宏锻造有限公司及宁波市鄞州姜山顺达锻压厂等2000年左右成立的锻造公司,很大程度都是当时旺盛市场需求下的产物。三是一些锻件加工单位纷纷涉足锻造业,成为我国锻造行业的新生力量,如文登天润曲轴公司的恒润锻造、桂林福达公司的福达重工锻造等。
参展品种玲琅满目
  3.市场起伏直接影响锻造业的步履
  基于前期的影响和经验,2007年的中国国际金属成形展览会上,参评锻压零部件种类达到152种,而2008年减少到75种。2008年的全球经济危机把全球经济推向一个面临崩溃的边缘,特别是四季度代表中国经济晴雨表的重型载货汽车月产销低于2万辆,与当年3、4月份的八九万辆销量形成极为鲜明的反差。为解决需求不旺经济下行的问题,国务院迅速启动了4万亿元的振兴计划。随着国家相关政策的到位,我国经济得到较快复苏,也为2009年锻件行业赢得了恢复性增长,当年参评锻压零部件种类由2008年的75种增加到了79种。延续这种态势,2011年参评锻压零部件种类达101件,但在国家政策导向持续“调结构”、商用车工程机械一再回落的情况下,2012年参评锻压零部件种类又一次回落到了70件。而随着“十二五”接近尾声,新一届政府逐步发力,为2013年参评锻压零部件种类提升到93种创造了条件。
  行业在市场考验中发生深刻变化
  1.单纯的锻造被“一体化”替代
  一是向上延伸产业链,以求供货安全。天润曲轴股份有限公司是目前中国规模最大的曲轴专业生产企业,产品配套潍柴、锡柴、大柴、玉柴、上柴、东风康明斯、西安康明斯、意大利依维柯和东安等。从保障曲轴毛坯需求考虑,前期从德国引进一条DG38型空气对击锤生产线,为满足机械加工业对毛坯的持续需求,又陆续启动了PSZ900型16 000t高能电动螺旋压力机、PZS750F型电动螺旋压力机锻造生产线项目,以及6300t、4000t和2500t锻造生产线项目。桂林福达集团公司原本以生产汽车离合器为主,在涉足曲轴加工后,也把目光锁定到曲轴毛坯资源的掌控上,2009年3月成立自己的锻造公司,拥有14 000t热模锻压力机、12 500t热模锻压力机和8000t、6300t和4000t热模锻生产线等。
  二是下延产业链,适应终端客户需求变化。原以生产曲轴锻件毛坯为主的辽宁五一八内燃机配件有限公司拥有10t模锻锤曲轴生产线、GH3200型电液对击锤生产线、德国5000t热模锻压力机生产线和8000t、14 000t热模锻压力机生产线等,为了适应柴油机厂对成品曲轴的需求,通过装备投入,形成16条以上成品曲轴加工线,年产各种锻钢成品曲轴50万件的能力。事实上,大规模推行成品化供应不仅是一些民营企业,就连一汽锻造、东风锻造这些国营锻造企业也开始有计划地进行产业结构调整。2011年中国国际金属成形展览会上,一汽锻造展示了其开发的四轮驱动越野货车用转向节成品,东风锻造展示了前轴成品等。2013年参展企业的参展成品数量和品种再创新高。业内普遍认为,未来单靠锻件打天下的日子已一去不复返,适应这种“一体化”供应趋势,加快金属加工步伐,不仅有助于产品打开市场,对毛坯的拉动作用也会非常明显。
  2.节能减排路上的“急先锋”
  历届锻件展的一个非常明显的标志就是,模锻锤产品优势逐步被精度更高、污染更小的锻压机等先进装备替代。传统锻锤加热以煤气为主,能源利用效率低下,蒸汽仅有3%,煤气不足15%,改为电液锤后,经济效益和社会效益十分显著。目前国内主要蒸汽模锻锤基本上已经全部改造为电液锤。例如,中国一拖的三条10t以上电液锤,中国重汽锻造厂的两条16t电液锤,山西锻造厂的两条16t电液锤和太阳锻造公司的两条10t电液锤等。随着装备能力的持续提升,万吨线替代电液锤成为曲轴前轴等复杂产品的主力装备,与模锻锤比较,在锻压机上模锻,一般可降低金属损耗5%~10%,自动化程度高。与锻锤以蒸汽为动力时比,节能80%以上。2000年前,国内万吨级以上锻造生产线只有三条,分别是一汽锻造厂的12500t热模锻压力机生产线、东风锻造厂的12 000t热模锻压力机生产线和湖北神力锻造厂的12 500t热模锻压力机生产线。2008年,一汽巴勒特锻造公司和一拖锻造分公司的12 500t热模锻压力机生产线分别建成投产,一机集团富成锻造公司的PSZ900型电动螺旋压力机也在当年形成批量生产能力。目前,国内已经投产和在建的万吨线超过18条,能够形成对原电液锤产品的充分替代,节能减排效果十分明显。
  3.新工艺新技术方兴未艾
  为了提高产品竞争力,国内主要锻造企业纷纷在新工艺新技术的开发运用上下功夫,并将最有代表性的产品在锻件展上展出。例如:一汽巴勒特锻造公司的转向节改变了以前的传统工艺,采用10t模锻锤立式成形,1250t液压机正挤压杆部,形成通孔;东风天龙dCill曲轴,锻件质量比同类国外产品减少1kg,表面质量达到国际的F级精度;安徽省小小科技实业有限责任公司展示了自主研发的MT-452-1/2挡齿轮、CA142-5/6速同步锥等;江苏太平洋精锻科技股份有限公司的二轴二挡齿圈,齿形精度达到国标7级,属于国际先进水平;上海交大中京锻压有限公司三角凸缘采用径向挤压工艺制坯,较大地提高了材料利用率;山东神力索具有限公司SL784上钢帽采用热挤压工艺,锻件精度高,材料利用率高达99%;浙江黄岩江鑫锻造有限公司的P052连杆锻件,辽宁五一八内燃机配件有限公司的50K-20曲轴等锻件表面质量和精度都有较大提高。2013年的锻件展中,山东恒泰车桥有限公司展出了使用6300t摩擦压力机生产的137kg大型前轴,上海东芙冷锻公司展出了采用2500t热模锻压力机,先温锻成形,后采用小吨位压力机冷整成形的“套筒锻件”,江苏森威精锻有限公司展出了先采用温锻工艺加工,再运用冷整形工艺的DQ356A法兰轴等。
  “求新求变”意识成为壮大我国锻造业关键
  1.赢得自身生存权,提升行业整体水平
  市场的全球化、产品的同质化对锻造企业的生存和发展提出了严峻的挑战。为了赢得战胜市场的筹码,先进企业纷纷聚焦主力,充分发挥拳头优势。经过多年的市场洗礼,曲轴、连杆、凸轮轴等主要汽车零部件集中度越来越高,竞争也越来越激烈。中重型发动机曲轴逐渐演变成以文登天润、桂林福达、辽宁五一八为代表的“三国演义”。连杆市场生产企业毛坯成品一体化供应,具有年产500万件以上连杆的产能。如白城中一精锻股份有限公司原有三条精密锻造生产线,年产发动机连杆精密锻件500万件,通过产能扩容,已经建成六条锻造线,2012年连杆产量突破1400万件。河南中轴控股集团股份有限公司聚焦汽车发动机凸轮轴业务,凸轮轴产销连年增长,在行业上的优势地位逐步确立。江苏龙城精锻有限公司以汽车发电机爪极为主导产品,广泛应用于奔驰、宝马、奥迪、雪铁龙和雷诺等车型,目前,龙城精锻的产品60%为德国博世、法国法雷奥、美国雷米、日本电装、美国佩特来等几大欧美和日本等跨国零部件制造厂商供货,20%的内销产品销往国内的一些合资企业,内销产品也已占领80%的国内市场,刚刚过去的2012年,龙城精锻年产汽车发电机精锻爪极、转子、异型精锻件4000万件,完成产销8.5亿元,同比增长27%,领先全球同类产品。
  2.结构调整,寻求适合自身发展的新路子
  为了在探索中找到适销对路的产品,国内锻造企业积极发挥自身的规模优势、技术优势,开拓传统产品之外的新市场。辽宁五一八内燃机配件(集团)有限责任公司2002年展出的是K6柴油机曲轴,2007年展出的是17型Ⅰ级铁路货车钩尾框,2009年展出的是MAN柴油机8缸曲轴、V型4冲程KV12缸曲轴、轨道机车用265柴油机连杆,2011年展出的是无锡开普机械用KD12V171曲轴,2012年展出的是50K-20曲轴,产品结构由车用曲轴向船用曲轴转移的态势十分明显。而后来居上的恒润锻造,2011年除展示了传统的车用柴油机曲轴外,还展示了博杜安M26船机曲轴、石油钻头等,2013年的展品包括康明斯K38曲轴、12M26曲轴、H1曲轴、奔驰274曲轴、奔驰OM457曲轴、卡特1106连杆、GE连杆、奔驰OM457连杆、26寸牙掌等,曲轴、连杆等协同发展的发展思路可见一斑。一汽巴勒特锻造2002年参展的是9t卡车前轴,2007年参展的是MAZD A6轿车后轮毂轴,2009年参展的是新捷达轿车转向节、147-5煤矿刮板运输机销排、SGZ-880煤矿刮板运输机,2011年,展品除传统的曲轴、前轴外,还展示了煤机刮板、微车锻件、铁路勾尾框等非一汽产品,走出集团参与市场竞争的脉络十分明显。瓦房店轴承精密锻压有限责任公司2009年展示的是轴承外圈锻件,2011年展示的是232/750 CAF3/W33.01轴承锻件,2013年展示的大型矿山车车轮毂锻件,表明其在不断开拓传统市场之外的新市场。与此同时,有色金属异军突起,例如,特鼎集团-鼎艺科技生产的铝镁合金手机壳体超塑性成形,具有明显的质量优势。芜湖禾田公司生产的铝合金控制臂,在轻量化方面迈出积极的一步。浙江黄岩江鑫锻造有限公司生产的多种铜锻件,为拓宽产品领域提供了新的思路。
  3.走出国门,主动参与国际化竞争
  近些年,从涉日企业上海爱知锻造有限公司到印度巴勒特与一汽合资,到德国蒂森克虏伯锻造进驻南京,再到无数个“中外合资”“外商独资”锻造企业的兴建,已经把国内自主锻造企业“逼”上“与狼共舞”的平台,参与国际竞争已经成为必须直面的选择。
  事实上,国内锻造业一直在进行着这方面的探索与经验的积累。早在2007年,芜湖禾田汽车工业有限公司就展出了宝马车三角控制臂,江苏森威精锻有限公司展出了通用VDS筒形壳,浙江跃进机械有限公司展出了宝马Mini型汽车球接头,重庆众诚精密模锻有限公司展出了美国康明斯发动机后摇臂。2011年,第一拖拉机股份有限公司锻造厂展出了CAT300/336型挖掘机用6Y-5685 链轮、CAT329型挖掘机用6Y-4898 链轮等,成为(卡特彼勒)CAT全球供应基地,其产品已被国际市场接纳,同时证明了其自身管理水平和锻造实力。在2013年的锻件展中,河北东安精工股份有限公司的P039C-1701201爱信F041C变速器输出轴、P160G2爱信D227变速器输入轴、PF052-1701101爱信F052变速器输入轴、PF052-1701201爱信F052变速器输出轴,白城中一精锻股份有限公司的奔驰E级M2742.0L连杆、奔驰A级、B级M2741.6L连杆,恒润锻造的康明斯K38曲轴、12M26曲轴、H1曲轴、奔驰274曲轴、奔驰OM457曲轴、卡特1106连杆、GE连杆和奔驰OM457连杆等,更是把这种国际化竞争态势演绎得淋漓尽致。
收录时间:日 04:40:48 来源:金属加工在线 作者:向前
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高性能精锻件仍靠进口,我国航空锻造技术究竟与国外差多少?
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随着航空产业的不断发展,对航空装备极端轻质化与可靠化的追求越来越急迫,对材料和锻件的性能要求(如比强度、强韧性)也越来越高。钛合金、高温合金等材料的应用日益广泛,以航空工业为例,F-22和F-35 飞机钛合金用量已分别高达39% 和27%,先进航空发动机中高温合金和钛合金锻件重量占发动机总结构重量的55%~65%。而高温合金、钛合金属于难变形材料,即加工参数范围狭窄、变形抗力大、组织性能对加工过程十分敏感。所以锻造技术在航空制造领域的应用相比其他工业领域难度较大。
国外航空锻造技术的应用现状
随着高新技术武器装备向小型化、精确化、轻量化、高可靠、低成本方向发展,对结构件及其成形技术的要求越来越高,促使塑性成形技术向精密、整体、复杂、高性能、高可靠、低成本方向发展。如美国航空工业中的精密模锻件占零件品种的80%以上,俄罗斯占到70%~75%,日本占到63.9%。以美国为代表的发达国家均投入大量人力物力开展了先进锻造技术与工程化应用研究。在环件精密辗轧技术、钛合金和高温合金等难变形材料整体复杂构件的等温锻造技术以及精密热模锻造技术等方面形成了领先的技术优势,成为其先进军用飞机、发动机、战略战术导弹、兵器、舰船等高新技术武器装备研制生产的重要技术支撑。
1.精密环轧技术
无缝环件在航空、航天、船舶、兵器、核工业等诸多军工领域广泛应用。精确环轧技术是生产高性能无缝环件的首选工艺方法。发动机机匣、安装边、导弹舱体结合环、飞船加强环、火炮、坦克座圈等都是由辗轧环件加工的。因此,精确环轧技术对于提高武器装备的性能水平、使用寿命和研发能力都有重要影响。工业发达国家大量装备了不同类型和规格的环轧生产线。目前,全世界范围内已拥有轧环机500余台,轧环生产线100 余条。采用环轧件φ40~φ10000mm,重量达0.2~8200kg,环件材料包括各类金属。20世纪80年代以来,美、俄、德、英、法等国家均采用精确辗轧技术生产出高质量的压气机/ 涡轮机匣、燃烧室、密封环、安装边等精密环件,为现代高性能航空发动机的研制做出了重要贡献。GE 公司采用精确辗轧技术生产的CFM56 发动机IN718 合金高筒薄壁环,晶粒度达到ASTM-8级以上,材料利用率达到25%~30%,环件尺寸精度达到了环件外径的1‰ 。
2.等温锻造技术
先进军用飞机、战略战术导弹、装甲车辆、舰艇等武器装备的发动机、舱体中的关键部件,大部分采用难变形材料锻件。其中,航空发动机涡轮盘、压气机盘、叶片是恶劣环境下服役的零部件的典型代表,对其强韧性、疲劳性能、可靠性及耐久性的要求十分严格。这些部件的选材和锻造技术已经成为衡量发动机先进程度的重要标志。早期的盘件和叶片多采用常规模锻技术生产。近年来,由于采用等温锻造技术可显著改善锻件的微观组织和使用性能,提高锻件组织性能均匀性和流线完整性,进一步提高零件使用可靠性,提高材料利用率,节约稀缺战略资源,发达国家已广泛采用等温锻造技术生产发动机关键锻件。美国、英国、法国和德国等欧洲国家航空发动机盘件中90% 以上采用等温锻造技术生产。采用等温锻造技术生产的高温合金、钛合金精锻叶片,非加工面≥ 80%,尺寸精度可达0.01mm。
3.大型复杂构件整体精密锻造技术
为了在提高零件使用可靠性的同时,减轻结构重量、降低制造成本、缩短制造流程,发达国家已普遍应用复杂构件整体精密锻造技术,将原来的几个部件组合于一体整体成形。航空领域中大型整体隔框锻件为其中的典型代表,尤其以钛合金整体结构件的应用最为引人注目。国外先进军用飞机上已有40% 左右的结构重量为钛合金构件,先进民航飞机上也有10% 的结构重量为钛合金构件。钛合金整体结构件的应用可以有效降低飞机结构重量,增加发动机推重比,显著提高飞行器的总体功能,已经成为第三、四代飞机生产技术的重要标志性技术之一。
美国应用精密热模锻造技术生产F-22 4 个承力隔框采用了大型整体隔框模锻件制造,材料最早设计采用Ti6Al4V2Sn 合金,后改为Ti6Al4VELI 合金,锻件投影面积为4.06~5.67m2,其中机身整体隔框闭式模锻件,投影面积达到5.67m2,是目前世界上最大的钛合金整体隔框锻件;美国F/A-18 歼击机采用钛合金整体隔框精锻件(投影面积为4㎡)取代原设计中的368 种零件,使飞机减350kg,节约机械加工工时50%。
俄罗斯安-22运输机采用B95合金20个隔框锻件(投影面积为3.5㎡),减少了800个零件,使飞机机体减重1000kg,减少机械加工工时20%。
4.锻造过程数值模拟技术
锻造过程数值模拟技术是借助高速发展的计算机技术和现代数值算法,将实际的锻造过程进行模型化,通过数值计算在计算机中再现实际锻造过程,详细揭示变形过程中工件内热力参数的分布和演化情况,以及各个工艺参数的影响规律,优化工艺方案。由于数值模拟技术具有快速、精确、先验、灵活、低消耗等诸多独特优势,被公认为20 世纪塑性加工领域最重要的成就之一。常有的数值模拟方法主要有边界元法、有限元法、分子(原子)动力学法、元胞自动机、Monte Carlo 法等。其中,又以有限元法的应用最为普遍,并已形成了若干专门针对锻造过程的商业软件,如DEFORM、AUTOFORGE、S U P E R F O R M 、F O R G E 2 D 、FORGE3D。这些软件能够处理复杂的动态边界条件,很好地进行二维、三维塑性成形问题的变形—传热耦合分析,并具有友好的前后置处理界面,大大降低了有限元方法的应用难度。目前,发达国家数值模拟技术在锻造领域的应用十分普遍,已经成为锻件生产关键工序实施前的必要环节,极大地提高工艺设计的科学性,减少摸索环节。数值模拟范围涵盖了从原材料冶炼、开坯、锻造、热处理等锻件生产的整个流程。
国内航空锻造技术的应用现状
随着高新武器装备迅速的发展,近年来我国在精密环轧技术、等温锻造技术、整体精密锻造技术等先进航空锻造技术领域也取得了许多成果,同时也存在不足。
1.精密环轧技术
我国于20 世纪50 年代开始应用环形件辗轧技术生产航空发动机机匣和安装边等环形件,并逐渐形成几个环形件轧制专业化生产基地。经过科研人员的不懈努力,我国的环形件辗轧技术有了很大提高。迄今,各种类型的环件应用于各类航空发动机,为我国第一、二、三代飞机和发动机的研制生产做出了重要贡献。
与国外相比,我国在环件轧制和特种精密锻造技术方面存在很大的差距,且精密锻造技术在整个成形生产中比重还比较低,成形件精度平均要比国外低1~2 个等级,一些先进的精密成形技术在我国只有少数企业采用,一些复杂难成形件我国还不能生产。在重点型号飞机、导弹和战车部件中复杂结构件使用很少,大量高性能复杂精锻件仍然依赖国外或直接从国外购进,这些都已成为长期困扰国防企业的一个重大技术难题。
当前国内生产各类环形件的工艺方法主要是自由锻制环形件或辗轧环形件,与自由锻制环形件相比,辗轧环件有了较大进步,但是辗轧毛坯相对于零件成品而言,特别是对于难变形材料环形件成形,仍存在加工余量大、材料利用率低、尺寸精度低、缺乏先进的工艺设计手段及相关数据库的支持等问题。
2.复杂结构件整体等温锻造/ 热模锻造技术
我国对等温锻造技术的研究起步于20世纪70年代末期,开展研究的单位有专业化的研究所、高等院校、专业化锻造厂等,多数为航空、航天部门的有关单位,如北京航空材料研究院、西北工业大学等科研单位,陕西宏远航空锻造有限责任公司、贵州安大航空锻造有限责任公司、宝钢特钢有限公司等专业化锻造厂。研究的成形材料主要为铝合金、钛合金及高温合金(含粉末冶金高温合金)。历经40 年的研究与实践,在等温锻造技术开发及应用方面取得了丰硕的成果。目前,利用等温锻造技术研制生产的航空产品主要有TC11 钛合金压气机盘、TC6 钛合金压气机盘、TA19 钛合金发动机机匣、TC4 钛合金发动机轴颈、TB6 钛合金飞机隔框、TA15 钛合金整体框、GH4169 高温合金压气机盘、FGH95 粉末冶金高温合金涡轮盘等大量等温锻件。
但目前,我国生产的各类军用锻件大部分还存在“肥头大耳”问题,锻件重量平均比国外重10%~20%,大型锻件的材料利用率一般只有10%~15%,高筋薄腹板的复杂结构件材料利用率往往仅有2%~5%,90% 以上的贵重金属变为切屑,生产效率是国外的1/5~1/8。尤其是我国目前仅能够生产投影面积小于1.5㎡以下的整体框梁类结构锻件,尺寸更大的整体结构锻件只能采用自由锻方法生产,或者将整体锻件分割为几个局部锻件进行锻造,最后通过焊接方法形成整体部件。且在等温锻造/ 热模锻造工艺稳定性,工艺参数优化、模具材料和模具制造等方面还存在相当多的问题亟待解决,与我国武器装备的应用需求和国际先进水平相比,差距巨大。
锻造技术在我国航空制造领域的发展趋势
结合国外先进航空锻造技术的应用,我国航空锻造技术的发展应从 5 个方面进行考虑:
(1)满足新一代航空装备制造大型化、整体化的需求;
(2)发展低成本高可靠锻造技术;
(3)考虑低碳、环保的制造方式;
(4)在锻造产业中发展循环经济制造;
(5)创建相应的平台解决大量航空锻造技术成果工程化应用问题。
1.发展整体精密锻造技术
整体精密锻造技术可大大减轻飞机重量(约20%)、提高疲劳寿命、降低制造成本。在航空制造领域,广泛采用大型整体结构件已成为新一代飞机提高结构效率、减少零件数量、降低成本和缩短周期的重要手段。
整体精密锻造技术需要大型设备的支撑,迄今,世界万吨级以上模锻水压机共有30 余台,美、俄各有10 余台,约占总台数和总吨位的70% 左右。依靠这些大型模锻液压机生产的大型整体优质模锻件,为美、俄、法3 国在航空产品方面能够生产出第四、五代军用战机和波音B747、空客A380 空中“巨无霸”飞机提供了有力支撑,使其在航空航天产品方面居于世界前列,我国近年来也陆续具有万吨级模锻压力机,如德阳二重的800MN 模锻液压机,西安三角航空的400MN 模锻液压机,包括陕西宏远锻造的200MN 模锻液压机,但整体精密锻造技术水平相比发达国家还有差距。目前,整体精密锻造技术已经攻克了投影面积在2m2以下的大型整体锻件技术,发展投影面积在2m2 以上的超大型整体锻件是下一步攻关的方向。
2.发展低成本高可靠的锻造技术
锻造技术在航空制造领域主要用于飞机及发动机零件的制造,根据其结构特点,主要有自由锻技术、模锻技术和环轧技术,而自由锻技术在新型号飞机试制部分零件选用之外,很少直接应用于零件的制造,往往是作为给模锻制坯的工序。故发展先进的模锻技术和环轧技术是锻造技术在航空制造领域发展的方向。
2.1 等温精密锻造技术
等温精密锻造技术近年来在国内航空制造领域发展较快,但还远远未达到大量推广应用的工业化技术水平,主要因为模具由特殊材料制造,费用比普通模具高得多;且需要温度均匀可控的模具加热系统;润滑剂要求高,能在高温下充分使用;为防止工件和模具氧化,需要额外的真空或惰性气体保护装置。针对这些问题,后续应开发低成本高温合金模具材料; 高温模具保护涂层和模具修复技术研究;真空或保护气氛下的等温锻造技术研究;高温合金模具结构设计、模具精密铸造。
2.2 精密环轧技术
目前,我国在研和批产的各种型号航空发动机和其他军工项目中,高温合金、钛合金等难变形材料环件的应用十分广泛。但国内现生产的航空航天难变形材料环件多为矩形或简单异形截面,材料利用率低,约为5%~10%,且尺寸精度差、组织不均匀、加工变形严重等问题较突出。针对上述问题,如何提高材料利用率、环件尺寸精度的同时,满足新型发动机对环件组织性能、组织均匀性及批次稳定性等要求,并降低生产成本、缩短研制周期、节约贵重材料和战略资源是发展环轧技术的方向。根据相关报道,发展精密环轧技术可以从环件胀形工艺研究、异形环坯料设计与制备工艺研究、辗轧/ 胀形校正/ 热处理工艺研究、环件生产批次稳定性研究4 方面推动精密环轧技术的发展,重点突破环件辗轧与胀形匹配性技术、异形坯料设计优化技术、环件残余应力测试与控制技术等关键技术,最终满足先进航空发动机和其他武器装备对环形零件的高性能、低成本、精确化、轻量化、长寿命和短周期制造的需要,使我国军用精密环件的生产技术达到国际先进水平。文章转自航空制造网微信公众号
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