国内锻造油压机展望

时间:2015-05-21 10:44来源:滕州四柱油压机 作者:油压机 点击:

“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项确立的目标是 , “到 2020 年航空航天、船舶、汽车和发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备 80% 以上立足国内” 。锻造油压机则是广泛应用于上述四大领域的不可或缺的关键设备之一。未来锻件在国民经济瓶颈行业相关的设备制造发展空间较大。石油化工设备、煤矿采掘设备、发电设备、铁路设备、清洁能源设备、管道运输设备投资需求的快速扩张对锻件特别是大型模锻件有较大需求,也给锻造油压机的快速发展带来了机遇。

事实也确如此,二十多年来,在四大支柱产业的带动下,我国锻造行业取得了长足的发展,我国的锻造油压机在数量上和锻造能力均居世界之首,是锻造油压机设计制造大国,但是还不是强国,我们与发达相比还有较大的差距:
( 1) 从建成和在建的锻造油压机看,自由锻油压机已经形成系列,规格齐全,分档也比较合理; 而模锻油压机的规格和类型分布尚欠合理。100 MN 模锻油压机数量偏多 ( 拒不完全统计,约达 6 台之多) ; 等温锻多集中在 200 MN 以下,还没有 200 MN 以上的等温锻油压机建成或在建; 大型多向模锻油压机仅有一台在建; 400MN ~800 MN 模锻油压机之间档距过大,将造成大马拉小车或小马拉大车的现象。
( 2) 中高端锻造能力不足,功能单一。国内的大型、超大型模锻油压机的功能仅局限于单一的热模锻,大型、超大型模锻件的温锻、等温锻以及多向模锻油压机处于在建阶段,其工艺仍在探索,尚未成熟; 大型多工位模锻油压机亟待开发。
( 3) 自动化程度低。大部分操作包括产品运输依然依靠人工完成,特别是上世纪建成的大型模锻油压机尤甚。
( 4) 可靠性低。国家重大专项提出至 2015年,机床的可靠性要达到 “平均无故障时间( MTBF) 达到 1500 h” 。已建成的大型锻造油压机与这一目标还有一定的距离,有一部分锻造油压机仅仅处于能够使用的程度,故障率较高,压机精度低,导致了锻件的尺寸精度和表面质量差。
( 5) 劳动生产率低下。日本全员劳动生产率为 175 t/ ( 人·年) ,印度为 16. 5 t/ ( 人·年) 。我国最具代表性的汽车锻造公司的全员劳动生产率为 50 t/ ( 人·年) ,浙江温州地区的统计约为18. 7 t/ ( 人·年) 。
( 6) 模具寿命低。我国热锻模寿命一般在4000 ~ 6000 件,主要受工艺设计、锻造设备、加热、润滑等因素影响,国外模具寿命在 10000~15000 件,模具寿命是影响锻件成本的主要因素,提高锻模的寿命是锻造企业共同的使命。进入 21 世纪,国内大型、超大型锻造油压机已经取得了很大进步,设计水平和制造水平显著提高,但与世界先进水平还存在较大的差距,未来几年锻造油压机特别是大型、超大型锻造油压机的发展趋势将主要表现在以下几个方面:
( 1) 根据我国的钢铁年产量和市场对自由锻件的需求,国内建成和在建的自由锻造油压机在数量、规格上已经达到饱和,今后几年内不宜再建造新的自由锻造油压机 ( 但快速锻造油压机还有一定的发展空间) ,这在 2011 年锻压协会的年报中已经明确提出。今后当以自由锻造工艺为主要研究方向。
( 2) 寻求拓展模锻件产品的国际市场。建成或在建的大型、超大型模锻油压机均以航空模锻件为产品目标,这些模锻油压机在锻造力和数量上已经大于国内市场需求,因此亟待拓展国际市场。同时由于建成和在建的模锻油压机在 400MN 到 800 MN 之间缺档,600 MN 级的模锻油压机仍有一定的市场需求。
( 3) 泵直驱或泵直控的油系统将逐渐取代泵蓄势器传动和水控系统; 超高压系统将是超大型锻造油压机的发展趋势。
( 4) 温锻、等温锻等超大型模锻油压机需求将呈上升趋势。温锻成形既突破了冷锻成形中变形材料、零件形状需增加中间热处理工步及变形抗力的局限性,又克服了热锻中因强烈氧化作用而引起的表面质量及尺寸精度问题具有显著的优越性。而等温锻则是充分利用某些金属在等一温度下所具有的高塑性,可以获得特定的组织和性能,而建成和在建的此类压机均在 200 MN 以下,故中高端大型模锻件对于温锻、等温锻等大型模锻油压机的需求将呈上升趋势。
( 5) 多向模锻油压机将成为发展的热点。多向模锻油压机工作时,其主机框架受力状态极其恶劣而复杂,使得该类油压机研制目前属世界性难题。但是由于多向模锻油压机是在模具闭合后,几个冲头自不同方向同时或先后对毛坯进行挤压,从而在一次加热和压机一次行程中完成锻件的锻造。其产品既具有挤压工艺变形均匀、精度高、机械性能好的特点; 又具有普遍模锻成形复杂零件外形的特点; 而且还可以完成普通模锻无法一次完成的带内孔的零件,国内万吨级的多向模锻油压机仅有一台 100 MN 多向模锻油压机,在建的仅有 300 MN 多向模锻油压机,所以多向模锻油压机将成为大型模锻油压机的发展热点。
( 6) 大型锻造油压机、操作机、锻造吊车实现联动控制,全部自动化,并配有锻件尺寸自动测量装置,锻造压机与操作机数控联动,锻造加热炉自动控制,以减少劳动强度,提高生产效率和产品质量。
( 7) 可靠性将成为衡量大型、超大型锻压机械的主要质量指标之一。可靠性作为一种质量指标,是产品在规定的时间和规定的条件下完成规定功能的能力,它与一般的质量指标的不同在于它是时间质量指标。美、日、俄从二战后就已经开始了可靠性研究,并将其首先应用于航空航天和军事工业,并逐步推广到民用工业上。俄罗斯将可靠性作为质量指标进行考核,日本也成功的将可靠性引入了质量管理体系中,而我国的可靠性研究相对较晚,也仅在电子、宇航部门率先开展,机械行业中的仪表及汽车行业也已开展了可靠性工作。
随着重型模锻油压机技术发展,产品日益高参数化和复杂化,设备发生故障机会大大增多,对于大型、超大型锻造压机,一旦发生事故,其危害无疑是巨大的,因此可靠性对于重型锻造压机尤为重要,我国已经对基础制造业的可靠性提出了具体要求,即到 2015 年 “平均无故障时间( MTBF) 达到 1500 h” ,因此可靠性必将成为衡量大型、超大型锻压机械的主要质量指标之一。
( 8) 大型、超大型模锻工艺研究无疑是最重要的研发方向,我国重型等温锻、多向模锻设备的研制刚刚起步,其工艺尚属空白,随着重型等温模锻、多向模锻油压机的研制成功,等温模锻、多向模锻工艺研究的矛盾将凸显出来,从现在开始,必须研发大型等温锻件、多向模锻件的工艺,以满足国防及民用产品的需求。
6 结论
改革开放特别是近年来,我国自主研发锻造油压机特别是大型、超大型锻造油压机取得了长足的进步,锻造油压机的数量和锻造力均居世界首位,已经成为锻造油压机大国,但还不是锻造油压机的强国,与发达国家相比,还存在较大的差距,因此锻造油压机改造、调整和提高,各种不同工艺的研发,将是未来锻造油压机研究的主要内容。随着国家对基础制造工业的投资力度的加大和重视,我国科研人员的共同努力,在不久的将来,我国将不仅成为全球锻造油压机的大国,而且是锻造油压机的强国。
龙门油压机
参考文献:
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