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世界重装之王,8万吨级模锻液压机威力有多大?

来源:      2019-8-29 9:37:48      点击:

      有人把大型模锻液压机形象地比喻为揉面机,只不过前者揉的是钢铁,而且像“压月饼”一样精密。8万吨级模锻液压机到底有多牛?它的巨大压制能力,相当于把8000辆10吨载重卡车,压在一张书桌大小的面积上。

      中国第二重型机械集团成功建成世界最大模锻液压机,这台8万吨级模锻液压机,地上高27米、地下15米,总高42米,设备总重2.2万吨,是中国国产大飞机C919试飞成功的重要功臣之一。

      巨型模锻液压机,是象征重工业实力的国宝级战略装备,是衡量一个国家工业实力和军工能力的重要标志,世界上能研制的国家屈指可数。目前世界上拥有4万吨级以上模锻压机的国家,只有中国、美国、俄罗斯和法国。

      中国的这台8万吨级模锻液压机,一举打破了前苏联保持了51年的世界纪录,这也标志着中国关键大型锻件受制于外国的时代彻底结束。

      更令人震惊的是,清华大学已经研发出16万吨模锻液压机,只因目前我国制造业尚不需要如此之大的模锻液压机,一旦国家需要,即可出图制造。16万吨是俄罗斯7.5万吨压机的2倍多,是美国4.5万吨的3.5倍多。

      模锻液压机的发展     大型模锻液压机是随着航空工业的需要而逐步发展起来的,上个世纪,德国为制造战斗机的需要,于1934年制造了70MN模锻液压机,1938~1944年期间又先后制造了300MN模锻液压机1台、150MN模锻液压机3台。英国于1937年制造了120MN模锻液压机1台,其他国家都没有万吨模锻液压机。

      1942年爆发二次世界大战,美国为加速生产战斗机,曾建造百余台中小型模锻液压机,但最大公称压力仅50MN。1945年二战结束以后,美、苏两国以德国战败赔偿为由,从德国拆走了一批万吨级模锻液压机,美国拆走2台150MN模锻液压机,苏联拆走150MN及300MN模锻液压机各一台。

  1950~1952年期间,美国制造了100MN、126MN模锻液压机各1台,英国新增第二台120MN模锻液压机。

      1953年法国制造了2台200MN模锻液压机。

      1955年,美国为发展飞机制造业,梅斯塔(MESTA)公司为美国铝业公司制造1台450MN模锻液压机,同时联合工程公司又为美国铝业公司制造了1台315MN模锻液压机。就在同一年,劳威公司(LOEWY)为Wyman-Gordon公司制造了1台450MN模锻液压机和1台315MN模锻液压机。

      1956年捷克斯洛伐克建造的120MN模锻液压机在SKODA厂投产。

      1961~1964年苏联为发展航空和航天工业,在这期间建造了6台大型模锻液压机。如新克拉马托重机厂(HKM3)制造2台750MN模锻液压机,分别安装在古比雪夫铝厂和上萨尔达钛厂。乌拉尔重机厂(Y3TM)、新克拉马托重机厂、新西伯利亚重机厂又各自制造1台300MN模锻液压机。在这期间HKM3还制造了1台150MN模锻液压机。

      1961年美国喀麦隆钢铁公司1台180MN多向模锻液压机投产。

      1962年中国自行设计制造300MN模锻液压机、之后又设计制造了100MN多向模锻液压机。 

      1964年德国建造的300MN模锻液压机投产。

      1967年英国喀麦隆钢铁公司300MN多向模锻液压机投产。

      1972年瑞典建造800MN新型钢丝缠绕结构模锻液压机。

      1976年法国AD公司向苏联新克拉马托重机厂(HKM3)订购1台650MN多向模锻液压机。

      2012年3月31日,我国首台四万吨航空模锻液压机在西安阎良国家航空高新技术产业基地热试成功,并顺利锻造出首个大型盘类件产品。      2012年4月1日,中国二重独立自主设计、制造、安装的世界最大的8万吨模锻压机热负荷试车一次成功。

      模锻液压机的应用

     现代飞机制造中,轻金属(主要是钛合金)的使用比例越来越高。只有更多地使用轻金属,飞机的性能才能不断得到提高。但是,像钛合金这样的轻金属,其变形时需要很高的单位压强。要生产轻金属模锻件,就必须大幅增加压力机的工作压力。除航空、航天工业外,其他重要工业部门也需要大型锻件。如燃气轮机用大型轮盘锻件、烟气轮机用大型轮盘锻件、各类发动机叶片、大型船用模锻件、电站用大型模锻件、压力容器锻件,以及其他类型民用品模锻件的生产,都离不开大型模锻液压机。

      美国波音747~787、A320~380客机的钛合金起落架,F-16战斗机钛合金机身隔框,D-10飞机的后支承环,915发动机机座,苏27~33战斗机钛合金大型结构件,GT25000舰用燃气轮机直径1.2米涡轮盘等都是在大型模锻液压机上模锻成形的。

      过去我国没有大型模锻液压机,大型锻件的生产要通过铸造或者自由锻造的方法来进行。由于材料消耗高,而且精度不够,致使一些锻件不得不进口。

     当今世界上航空制造业强国都拥有4.5万吨以上的重型模锻液压机。美国拥有两台4.5万吨模锻液压机,俄罗斯拥有两台7.5万吨模锻液压机,法国拥有一台6.5万吨模锻液压机。空中客车公司生产的A380客机起落架的成型,就是在俄罗斯7.5万吨压力机上完成的。

     第四代战机的垄断者——美国F-22大量地采用钛合金和适量的铝合金和高强高韧合金结构钢,锻件制成的零件重量约占飞机机体结构重量的20~40%;第四代军用航空发动机(推力重量比=10)锻件材料大量选用钛合金和和高温合金,锻件制成的零件重量接近发动机结构重量的80%。

      我们可以通过美国韦伯金属公司(Weber Metals)发布的6万吨540MN下拉式液压模锻机的视频来深入了解一下。

      国内应用

      我国首台四万吨航空模锻液压机2012年3月31日在西安阎良国家航空高新技术产业基地热试成功,并顺利锻造出首个大型盘类件产品,解决了我国在大型钛合金整体框、梁和大型涡轮盘等精密模锻件的设计和制造问题。是我国拥有完全自主知识产权的产品。该项目由西安三角航空科技有限责任公司承制,清华大学等单位设计制造。

      该液压机采用了目前国际一流设计和控制系统,是中国大飞机项目的重要基础装备。该液压机本体结构拥有完全自主知识产权,由清华大学以其在钢丝预应力缠绕领域数十年的技术积累为基础,应用最先进的预应力钢丝缠绕剖分-坎合技术、机器人智能缠绕技术等设计而成,解决了压机承载机架、400MN主工作缸、动梁等关键部件的设计和制造问题。制造过程中采用机器人原位缠绕施工技术及重型结构的整体平移、吊装等安装技术,设备总体性能达到了世界先进水平。

     项目的建成和投产,可提升中国航空航天装备制造业的设计和制造能力,解决大型钛合金整体框、梁和大型涡轮盘等难变形精密模锻件的设计和制造问题,保障大飞机项目的研制。同时,该设备可广泛服务于航天、船舶、石化、电力、兵器、核电等领域。

      2012年4月1日,中国二重独立自主设计、制造、安装的世界最大的8万吨模锻压机热负荷试车一次成功。也就是我们开篇提到的,这台8万吨级模锻液压机,地上高27米、地下15米,总高42米,设备总重2.2万吨,是中国国产大飞机C919试飞成功的重要功臣之一。