中國鍛造行業(yè)“十三五”發(fā)展綱要(連載二)

文/中國鍛壓協(xié)會

中國鍛造行業(yè)“十三五”發(fā)展綱要(連載二)

文/中國鍛壓協(xié)會

《中國鍛造行業(yè)“十三五”發(fā)展綱要(連載一)》見《鍛造與沖壓》2016年第13期

多工位冷擠壓工藝取得進展。冷擠壓成形的制件（包括精化毛坯和成品零件）尺寸精度可達7級，表面粗糙度可達Ra1.6～0.4μm，冷擠壓的強化作用使制件的力學性能大為提高。

熱精鍛工藝發(fā)展迅速。小型鍛件實現無飛邊閉式模鍛。典型零件有齒輪坯及爪極整體凹模閉式精鍛，管接頭等枝叉類鍛件實現了可分凹模無飛邊閉式模鍛，同時也應用此工藝生產汽車中高壓管接頭和油氣輸送管道上的三通、四通、彎頭及變徑二通管接頭。中小型鍛件小飛邊精鍛技術獲得推廣，雖然模鍛成形力會有一定的增加，但其飛邊金屬損耗可節(jié)約2/3，有效地提高了鍛件的材料利用率，并節(jié)省了加熱能耗。

溫鍛綜合體現了熱鍛和冷鍛的基本優(yōu)點，成為近十余年來主要的發(fā)展方向之一?！笆濉逼陂g，我國溫鍛工藝的研發(fā)取得突破性進展，其代表性成果有大模數大直徑直錐齒輪溫鍛、轎車等速萬向節(jié)關鍵零件多工位溫鍛（溫擠壓）得到廣泛應用。值得一提的是，隨著溫度和材料組織控制技術的提升，溫鍛溫度在不斷提升，有的溫鍛溫度達到850℃或更高，從而大大減少了溫鍛的阻力，擴展了溫鍛零件重量范圍。

多工位溫/熱鍛—冷精整復合工藝受到行業(yè)青睞。它綜合了溫/熱、冷鍛工藝的優(yōu)點而避免其主要缺點，適合于各種金屬材料，以及輪廓尺寸較大而結構復雜零件的精鍛成形。其典型應用實例有汽車變速器結合齒輪中空分流熱鍛—冷精整成形、汽車變速器直錐齒輪熱鍛—冷精整成形和等速萬向節(jié)關鍵零件溫鍛—冷精整成形。

高強度鋁合金零件流動控制成形技術應用取得成功。高強度鋁合金具有的優(yōu)點使其成為國內外汽車、飛機和航空航天飛行器以及高鐵列車零部件輕量化制造的首選輕金屬材料。國內外普遍采用等溫鍛工藝來生產。在高強鋁合金零件流動控制成形研究方面，所取得的代表性成果有轎車安全氣囊氣體發(fā)生器關鍵零件減壓式流動控制成形、轎車無噪聲空調壓縮機2014鋁合金渦旋盤阻尼式流動控制成形。這些技術填補了國內空白。在實現鋁合金鍛造成形技術進步的同時，鎂合金以及其他輕量化合金的成形技術也在得到開發(fā)重視和應用。

特種鍛造。它包括輥鍛、楔橫軋、擺輾、等溫鍛造、環(huán)形件輾擴（也稱輾軋）和曲軸鐓鍛等多種工藝。輥鍛、楔橫軋和擺輾早已成熟并得到較為廣泛的應用，近年來主要針對一些難度較大的鍛件擴大其應用范圍?！笆濉逼陂g，取得的重大進展和代表性成果主要有大型環(huán)形件精密輾擴和大型曲軸全纖維鐓鍛成形，以及楔橫軋精確制坯、成形凸輪軸和各類球類零件，其工藝、模具技術和設備都處于國際領先水平。

航空、航天、航海及核動力用高溫合金高端產品的開發(fā)取得進展，鍛造技術的創(chuàng)新對高溫合金高端產品的開發(fā)具有關鍵性作用。創(chuàng)新的核心是將鍛造的熱加工窗口控制在一個十分狹窄的溫度范圍內，既可以突破難變形超合金的鍛造瓶頸，又可以實現超細晶鍛造。創(chuàng)新的“軟包套”保溫自由鍛技術、“軟包套”保溫DA模鍛技術以及“軟包套”保溫＋瞬時感應加熱的DA模鍛技術等取得了實踐應用的成功。其中“軟包套”保溫＋瞬時感應加熱的DA模鍛技術可以與歐美創(chuàng)造的熱模鍛和等溫鍛技術相媲美，但我們的生產成本顯著降低。這些技術的不斷成熟為我國高溫合金、鈦合金等特種金屬鍛造技術的進步作出了重要貢獻。

等溫鍛造技術獲得了長足的發(fā)展。該技術的應用大大降低了難變形金屬材料的變形抗力，改善了材料流動性，能夠生產形狀復雜、加工余量小、精度高的模鍛件。

“十二五”期間，借鑒引進技術后，國內鍛造工藝水平和國產鍛造設備技術水平有跨越式提高。近年來國內汽車等速萬向節(jié)和汽車齒輪的精密成形生產完全達到國外同行業(yè)同等水平；模具高速銑加工和鍛造自動化等先進技術進入推廣和普及階段。

“十二五”期間，培養(yǎng)出規(guī)?；膶I(yè)化生產工廠，如天潤曲軸、太平洋精鍛、森威和無錫航亞等專業(yè)供應商。市場往區(qū)域化、專業(yè)化和合理化方向發(fā)展。

在工藝研發(fā)方面，通過在企業(yè)中建立國家級工程研究中心，對制造所需的材料、熱加工工藝普遍采用了數值模擬技術與各種材料試驗分析方法，為制造工藝提供技術支撐。

大鍛件胎模鍛技術得到很大發(fā)展，特別是在生產核電用殼體鍛件方面得到了很好的應用。擠壓、輾環(huán)等技術取得重大進展，在潤滑技術、模具設計、制造和使用技術方面取得重要成果。

“十二五”期間，我國大型鍛造設備快速增加，建成了世界最大的800MN模鍛壓機和185 MN自由鍛造油壓機，萬噸級以上的自由鍛造油壓機相繼投入使用。鍛造設備的控制技術也在進步，現代化的鍛造車間已經出現在鍛造企業(yè)，國內開始陸續(xù)建設全自動鍛造生產線。

大型鍛造設備數量迅速增加，具備了大型鍛件鍛造的主機條件。重型模鍛液壓機（300MN～800MN）的建立和航空整體鍛件制造能力的迅速提升，已能夠滿足我國軍、民各種型號的大型整體航空鍛件的成形需求；通過預應力鋼絲纏繞正交預應力結構，突破了重型擠壓和多向模鍛承載液壓機結構設計的難題，目前已完成了360MN和600MN擠壓機制造和中小噸位（40MN/64MN～90MN/126MN）多向模鍛液壓機的研制。重型多向模鍛液壓機的設計完成，解決了這一精密、綠色模鍛技術裝備的瓶頸問題，為多向模鍛技術的推廣奠定了基礎。

近幾年，為了實現鈦合金材料的超塑性成形，我國先后研發(fā)成功了超塑性成形液壓機，系列有63MN、100MN和200MN液壓機，其恒速壓制、恒應變壓制和動態(tài)調平壓制指標達到國際最好水平。同時開發(fā)了大型航空材料鍛件超塑性成形工藝，使大型航空模鍛件質量達到國際先進水平。目前250MN超塑性液壓機制造項目已經啟動，必將加速我國鈦產品轉化的能力和鈦產業(yè)的發(fā)展。

“十二五”期間，以大型筒體鍛件成形機、重型巨載操作機為代表的新設備研制與應用取得成功，進一步提升了大型自由鍛鍛件質量與生產效率，降低了制造成本。

鍛造生產向專業(yè)化發(fā)展有了明顯進步，許多專業(yè)化生產線已經形成。國內已經可以完全制造大型萬噸級以上的熱模鍛壓力機曲軸和前梁鍛造生產線。也可以提供中小型熱模鍛自動線，但穩(wěn)定性和可靠性仍然是一個制約發(fā)展的瓶頸。國內鍛造行業(yè)目前裝備的大部分先進全自動模鍛生產線幾乎全部進口。

目前國內能成熟生產的現代模鍛設備主要集中在4000t以下電動或離合器式螺旋壓力機和125kJ以下全液壓模鍛錘。

國產電動螺旋壓力機產品，系列從160t到2500t，經過逐步完善，在替代高耗能、精度差的摩擦螺旋壓力機過程中起到了重要作用。4000t系列電動螺旋壓力機實現研發(fā)、樣機生產和鑒定。裝備制造企業(yè)已開始為用戶提供從鍛造工藝、配套設備、模具開發(fā)乃至自動化連線，并生產出合格產品的全套解決方案的交鑰匙工程服務。

國債資金支持的數控全液壓模鍛錘項目，使鍛錘類設備在節(jié)能降耗、綠色環(huán)保、數控化方面取得了巨大突破，大大提升了國內裝備水平，已出口到美國、日本、東南亞國家和歐盟等十幾個國家。數控全液壓模鍛錘的性價比優(yōu)勢明顯，在替代落后設備方面有較大的空間。

“十二五”以來，用電液動力頭改造蒸空鍛錘繼續(xù)進行，取得新的進展，已經完成了全部的改造任務。經改造后的設備能耗降低80%以上，為國家環(huán)保、節(jié)能，降低排放做出了貢獻。目前世界上許多國家特別是俄羅斯還在大量使用蒸汽錘。

國內模鍛液壓機和擠壓機基本可以滿足國內需要，已經可以生產出鍛造制坯需要的極高速（每秒數米速度）液壓機，速度和位移精度控制達到國際水平。

“十二五”期間，我國進一步完善了中大型輾環(huán)機制造技術，盡管可靠性和穩(wěn)定性需要改進，但基本實現了國產化。

鍛造模具普遍采用加工中心（CAM）加工，真空爐熱處理，使模具精度和表面質量有了明顯提高。部分企業(yè)應用激光熱處理、表面熱處理等技術，大幅度提高了模具壽命。某些企業(yè)的統(tǒng)計表明，一些零件的模具壽命由原來的幾百件至幾千件，提升至2萬件至3萬件，有的甚至提高到5萬件以上。模具壽命的提高使生產輔助時間大幅縮短，鍛造成本大幅降低。

自由鍛液壓機產能基本滿足國內需要，與之配套的裝取料和操作機也有發(fā)展。但在可靠性和自動化與數字化控制方面與國外設備仍存在很大差距。

在行業(yè)有識之士、中國鍛壓協(xié)會及其他行業(yè)組織的呼吁下，鍛造行業(yè)人才工作有了一些進步，但沒有實質性的改觀。大部分企業(yè)認識到人才的重要性，開始做一些人才的培養(yǎng)和再教育工作。當然也有一小部分企業(yè)建立起了一套自創(chuàng)人才工作方法，來吸引和培養(yǎng)人才。一手抓內部培養(yǎng)，一手抓外部引進。可喜的是，鍛造行業(yè)大部分企業(yè)由原來的單純挖人開始有了培養(yǎng)人才的思想和行動，這是“十二五”期間的一個重大進步。

勞動工人本地化也是一個重大的人才工作進步，一方面，實行引進來留下來；另一方面，積極就地招聘。一些企業(yè)到流動工集中地打出非常具有吸引力的回家鄉(xiāng)務工口號，從而滿足勞動力需求。

“十二五”期間，地方政府利用政府采購模式、企業(yè)利用請進來講學模式、送出去學習培訓模式等來開展人才提升工作，值得肯定。

值得指出的是，經過多年的技術引進吸收和技術攻關，大鍛件鍛造技術水平有了長足的發(fā)展，培養(yǎng)和鍛煉了大批相關人才?；拘纬闪舜箦懠牧虾彤a品開發(fā)需要的各類人才。建立起了研發(fā)、轉化、執(zhí)行和基層創(chuàng)新的各方面人才隊伍體系。

鍛造仿真模擬技術開始在模鍛、自由鍛和輾環(huán)等鍛造工藝領域使用，有效地提高了鍛件合格率，降低了物理實驗的成本。有實力的企業(yè)應用QFORM、DEFORM軟件，輥鍛制坯Veracad模擬軟件，提高了設計能力和效率。在鍛造工藝模擬方面，除模擬鍛造成形外，能夠針對鋼材易發(fā)生的偏析情況（例如：模鑄坯的方框形偏析、連鑄坯的心部偏析）進行模擬，可以發(fā)現“偏析”最終在鍛件的基體表面位置，有利于鍛件在后續(xù)調質及表面淬火時防止開裂。此方法可以在鍛件開發(fā)初期就對原材料、鍛造工藝及后序工藝可能出現的問題做出預測，從而提前采取相應措施于以避免。

“十二五”期間，模擬軟件功能更加強大，有利于模具設計制作和試驗，縮短了設計周期，提高了設計準確率。鑄錠應用了ANYCASTING模擬軟件，熱處理應用了SYSWELD模擬軟件來指導生產，對新產品生產具有指導作用，大幅提高了設計能力、產品質量和制造效率。

近幾年在提升管理能力方面，企業(yè)已真正認識到管理出效益、管理上質量，逐步健全了管理制度。一些企業(yè)引進ERP系統(tǒng)，實現了網絡辦公，大大提高了工作效率。從市場銷售、物資采購、生產調度、成本核算到倉儲管理全部實現計算機系統(tǒng)覆蓋。數字化、信息化工廠模式開始有應用嘗試，使鍛造車間的現場管理得到很大改善。更加重視能源費用節(jié)約，普遍采用“削平填谷”，充分利用夜間低電價區(qū)間組織生產。

“十二五”期間，一些鍛造企業(yè)與國外專業(yè)鍛造廠成立了合資企業(yè)，同時在中國獨資設廠的海外鍛造企業(yè)也在穩(wěn)步增加，這些都為中國鍛造業(yè)注入了新的活力。鍛造企業(yè)與國外同行間交往逐步正?；?，逐漸從思想上接受國外同行和客戶的管理模式。特別是汽車行業(yè)供應商，在客戶推動下，企業(yè)生產和質量管理逐漸與國外汽車行業(yè)規(guī)范接軌。

按照“構思一代、研發(fā)一代、試制一代、生產一代”的技術創(chuàng)新思路，一些企業(yè)逐步構建了研發(fā)驅動型科技創(chuàng)新體系，即努力構建“基礎科學研究層、工程化研究層、產業(yè)化研究層和批量化生產層”。

“十二五”期間，一些企業(yè)技術創(chuàng)新體系進一步完善，體系構架和機構設置基本完成，建立了較完善、規(guī)范的薪酬體系、人力資源管理制度及一系列人才吸引、穩(wěn)定、培養(yǎng)和選拔措施，形成了鼓勵創(chuàng)新的環(huán)境氛圍。

以重大技術裝備國產化需求為方向，以重大課題研發(fā)為目標，不斷提出企業(yè)的技術需求，與優(yōu)質用戶共同開發(fā)，同時進步得到行業(yè)企業(yè)認可。一些企業(yè)與全國知名高校院所建立了廣泛的合作關系，各展所長，各取所需，效果明顯，作用巨大。幾年來，鍛造行業(yè)中的一些企業(yè)承擔了國家“十二五”科技支撐計劃，牽頭國家重大科技專項課題多項，同時也承擔了國家863項目、國家重點科技計劃項目。在大鍛件生產方面，一些企業(yè)目前正在開展國家第三代核電大型鍛件及核反應堆壓力容器、大型開合式熱處理基礎裝備、大型電渣重熔裝備、巨型重載鍛造操作機、鍛造共性技術及加工技術等國家級課題的研發(fā)。

充分利用高校和研究院所的科技人才、科研裝備與科技成果，行業(yè)中已經開始建立以企業(yè)為主的“產學研”聯(lián)合機制，提高了市場快速反應能力，減少了技術開發(fā)風險，突破技術瓶頸，實現技術升級。

2010年，一重牽頭組建了“重型鍛壓裝備與工藝創(chuàng)新平臺”，成為國家重型鍛壓裝備與工藝創(chuàng)新的重要技術創(chuàng)新平臺。行業(yè)內多家企業(yè)成立技術研究中心，博士工作站。這一形式正在行業(yè)中得到熱捧。

《中國鍛造行業(yè)“十三五”發(fā)展綱要(連載三)見《鍛造與沖壓》2016年第17期