大型鍛件極端制造的ZUI高目標(biāo)除了均質(zhì)化制坯和一體化制造以外，少無切削的模鍛化成形也是一個非常重要的內(nèi)容。

待模鍛化成形的鍛件

中國一重發(fā)明的整體水室封頭仿形鍛造與國內(nèi)外其他鍛件供應(yīng)商的自由鍛造相比，材料利用率提高30%以上，但與成品鍛件相比仍有優(yōu)化空間。為了實(shí)現(xiàn)超大異形鍛件模鍛化，對CAP1400反應(yīng)堆壓力容器一體化接管段及蒸汽發(fā)生器水室封頭的模鍛成形方案進(jìn)行了研究。

中國一重擬對支承輥和轉(zhuǎn)子等大型、超大型軸類鍛件的輥、軸身進(jìn)行擠壓，對輥、軸頸進(jìn)行模鍛。表2給出了材料為45Cr4NiMoV的2250mm連軋機(jī)支承輥不同成形方式所需費(fèi)用對比，從表2中可以看出，采用連鑄坯疊鍛制坯并經(jīng)過模鍛成形與傳統(tǒng)的鋁錠開坯并經(jīng)過自由鍛成形相比，具有節(jié)材、節(jié)能和大幅度降低制造成本等優(yōu)勢。

設(shè)備保障

超大型鍛件追求的目標(biāo)是“形神兼?zhèn)洹保纫玫借T件的形狀，又要保持鍛件的組織與性能。為了實(shí)現(xiàn)“形神兼?zhèn)洹钡哪繕?biāo)，大型鍛件需要同時滿足“形”、“粒”、“力”三個方面的要求。“形”即近凈成形；“粒”即晶粒均勻且細(xì)小；“力”即三向壓應(yīng)力狀態(tài)下成形。

為了實(shí)現(xiàn)增材制坯和模鍛化成形，以及確保超大型鍛件獲得“形”“粒”“力”全面發(fā)展，均需要研制在壓力、空間以及速度等方面能夠融匯模鍛壓機(jī)、自由鍛壓機(jī)與擠壓機(jī)優(yōu)勢的特種超級壓機(jī),確定為1500MN；10m×10m×12m。建造1500MN壓機(jī)可以實(shí)現(xiàn)下述轉(zhuǎn)型升級。

⑴改變成形方法。

如果說上一輪鍛件制造的創(chuàng)新注重的是單體規(guī)模的大型化以及一體化，那么未來“中國制造2025”的創(chuàng)新將會是鍛件形狀上的個性化與精細(xì)化、材料上的高合金化、質(zhì)地上的強(qiáng)韌化與高密化，要實(shí)現(xiàn)上述創(chuàng)新，非超級壓機(jī)莫屬。

⑵改變制坯方式。

增材制坯代替?zhèn)鹘y(tǒng)鑄錠是一種革命性工藝創(chuàng)新，可以逐步取消超大型鍛件制造業(yè)的冶煉及鑄錠環(huán)節(jié)。既解決了鍛件制造業(yè)的冶煉及鑄錠操作者后繼無人的突出問題，又解決了超大型鋁錠均勻性、致密性差的世界性難題，還可以降低超大型鍛件制造成本50%以上（取消水、冒口，減少鍛造火次等）。

⑶鑄件改鍛件。

實(shí)踐證明，隨著重大裝備要求的不斷提高，產(chǎn)品零件以鍛代鑄已成為一種發(fā)展趨勢。核電主管道、泵殼等鑄件因無法滿足要求而改為鍛件。水輪機(jī)葉片也由鑄造成形發(fā)展為鍛擠成形。水輪機(jī)上冠、汽輪機(jī)缸體、軋制設(shè)備中的軸承座等零件的以鍛代鑄也將為期不遠(yuǎn)。

結(jié)論

⑴低Si控Al鋁冶煉和長水口保護(hù)澆注等技術(shù)是保證超大型鋁錠的純凈性與均勻性的首選。

⑵增材制坯是大幅度提高大型鍛件的均質(zhì)性和材料利用率的發(fā)展方向。

⑶一體化制造和模鍛化成形是大型鍛件極端制造的必由之路。

⑷超大型壓機(jī)是大型鍛件均質(zhì)化制坯、一體化制造和模鍛化成形的保障，亦是大型鍛件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的充分必要條件。

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