我国锻造技术装备60年的进步与发展_上_

我国锻造技术装备

年 的进步与发展（上）

中大型自由锻锤（1t以上）多用于需要通过锻造改善其性能的零件，如模具钢的模块等。国内老式自由锻锤一般为蒸-空锤，使用工厂统一供给的压缩空气或蒸汽为动力源，最大规格的落下部分重量为5t。由于中大型自由锻锤消耗能源较大，现在多已改造成电液驱动方式，最大规格的落下部分重量也提高到了8t。

2．自由锻造液压机

大型自由锻件主要在液压机上锻造，我国自由锻液压机的发展历史基本上可以分以下几个阶段：

（1）创业时期（1949～1957年） 1953年，沈阳重型机器厂修复安装了日本战后赔偿的20MN自由锻水压机，后来在前苏联援建的几个企业中安装了8～60MN自由锻水压机约8台，包括第一重型机器厂从捷克进口60MN自由锻水压机一台。这一阶段，沈阳重型机器厂制造了约10台25MN自由锻水压机供各厂使用。

（2）发展时期（1958～1975年） 北京重型机器厂、天津重型机器厂各新增60MN自由锻水压机一台，冶金、铁道、兵器、船舶、石化及电力等部门企业安装10～60MN自由锻水压机约20台，全国自由锻造水压机总数由1957年的14台增加到55台。

1961年，由上海江南造船厂建造的锻焊结构120MN自由锻水压机（见图1），1962年安装在上海重型机器厂（在当时的《机械工人》杂志上曾有相关报

一、自由锻技术装备的进展

1．自由锻锤

小型自由锻锤（750kg以下）多用于为模锻制坯，例如现在被广泛使用的摩擦压力机由于没有制坯的功能，在锻造轴类锻件时一般配备自由锻锤制坯。也有少量用小型自由锻锤锻造单件或小批量的锻件成品。小型自由锻空气锤自带空压装置，结构简单，维修方便，投资较小，通用性强，但是能耗大，需熟练工操作。

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道），这也是我国自行设计制造的第一台万吨水压机。加上1964年在第一重型机器厂安装的国产125MN和此前安装在二重的从捷克进口的125MN自由锻水压机，形成了国内上海、齐齐哈尔、德阳3台万吨水压机的布局。

（3）提高时期（1976～2010年） 自

1976年起，在自行设计制造自由锻液压机的同时，采取引进部分技术、合作生产和整机进口，以及请外国公司对旧液压机进行技术改造等形式，加快了自由锻液压机技术的发展和提高。

这一时期的特点：一是国有企业发挥自己传统优势，继续扩大在大锻件自由锻造中的优势地位，例如近年来一重150MN、二重160MN、上重165MN等万吨以上的液压机分别投产，号称世界上最大的洛阳中信185MN自由锻液压机也在建设中。二是民营企业快速发展，势头强劲，如无锡锻压厂60MN、宁波通迪重型锻造有限公司70MN自由锻液压机分别建成投产。

目前，我国约有100多个企业拥有8～185MN自由锻液压机达200台以上。其中50～80 MN自由锻液压机20台以上，万吨以上（120～185 MN）自由锻液压机7台。现在我国大型自由锻液压机数量和锻造能力已居世界首位。

自由锻液压机的主要发展趋势：①快速化。目前国外的锻造液压机基本上都是快锻机，国内已经可以生产较大吨位的快锻液压机。②联动化。主机和操作机通过计算机控制实现联动，可以提高生产效率，提高锻件精度，降低锻件成本。

图1 1961年制造的国产

万吨水压机

组，如包头617厂、资阳机车厂、重庆重型铸锻厂、二重模锻分厂、山西541厂、济南汽车厂等10余家企业配备了当时国内最大的16t模锻锤，二重模锻分厂还配备了一台能量为1000kJ 的液压联动对击模锻锤。

模锻锤的优点是打击速度快，冲击能量较大，打击的轻重可以有由操作者随意控制，在锤锻模上可以设置镦粗、拔长、滚挤、弯曲、预锻、终锻及切断等工序，对锻件的适应性好，可以锻造各种形状的锻件，生产效率较高，设备投资小。缺点是振动和噪声大，操作技术不容易掌握，工人劳动强度大。另外，由于传统锤锻模没有顶料装置，锻件模锻斜度较大，模具寿命较低，最致命的缺点是能耗很高。

我国蒸-空模锻锤服役顶峰时有2300多台，大部分是20世纪50～60年代制造，结构落后，设备老化，能源利用率极低，锤头动能只能达到燃料热能的0.5%～2%。将蒸-空锻锤改造为液压锤，就是保留原锻锤的基础、机架，去掉原气缸代之以液压驱动头。也就是常说的“换头”改造。由此可见，这种升级改造投资少、见效快，很少的投入且很短的时间就可使原已老化且能源利用率极低的设备焕发新的活力。通过 “换头”改造成电液锤后，可将能源利用率提高到20%左右，而且能很好地满足各种工艺和生产要求。目前，蒸-空锤改电液锤技术已在国内取得了广泛的应用，最大吨位改造电液锤落下部分重量达到18t，对节能减排，提倡绿色生产起到了良好的作用。

国外电液锤的发展起步于20世纪30年代，现代电液锤技术已经十分成熟，不仅具有简单可靠的结构，而且具有完备的运行监测系统、故障诊断系统、能量自控系统及程序打击控制系统。我国液压锤的研制起步于20世纪50年代末，最早研制开发液压锤的主要单位有北京理工大学、西安重型机械研究所、济南铸锻研究所等。北京理工大学的技术方案是油气同缸、单杆、排油打、泵+蓄能器组合传动液气锤；西安重型机械研究所的技术方案是油气分离、三杆式、泵直接传动液气锤；济南铸锻所的技术方案是油气同缸、单杆、进油打、泵+蓄能器组合传动液气锤。

20世纪70年代，太原重机学院与海安锻压机床厂联合研制了一台63kJ液压对击锤，同期吉林工业大学也研制出了25kJ粗锤杆并以放油打击方式工作的液压对击

锤。2002年海安百协锻锤有限公司等单位开始研发程控

二、热模锻技术装备的进步与发展

1． 模锻锤的兴起、发展与变革

我国锻造工业发展的初期，模锻锤是主力模锻设备，最有代表性是1953年由前苏联援建的一汽锻造车间，配有1t、2t、3t、5t、10t等多种规格的蒸-空模锻锤机组，1956年投产，主要生产解放牌4t货车所需的100多种锻件。后来国内一些厂家陆续上了一批模锻锤机

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全液压模锻锤（见图2），并成功量产应用，生产的全液驱动程控模锻锤已从16kJ到125kJ，至今已生产近50台。

图2 程控全液压模锻锤

鼻式副滑块的SP型和其他类型的热模锻压力机。20世纪80年代初，由机械工业部组织引进了德国EUMUCO公司的MP、KP型160～1250MN共9个品种的热模锻压力机技术图样和设备的加工工艺，设计先进，性能可靠，技术领先。这次引进使我国的热模锻压力机的技术水平有了一个跨越式的发展，进入世界的前列。

MP、KP型热模锻压力机主要由二重和一重生产。济南重汽锻造车间的MP6300型热模锻压力机已经稳定生产斯泰尔转向节近20年。二重后来又为一汽集团提供了两台，为洛拖提供了一台125MN楔式热模锻压力机，产品对象是曲轴和前轴。重庆大江集团锻造公司也有从16MN到80MN的系列热模锻压力机，除了63MN从俄罗斯进口以外，其余全是引进的德国EUMUCO公司、二重生产的产品。上海爱知锻造拥有从25MN到63MN的系列热模锻压力机，主要产品是连杆、转向节和曲轴。

目前，国内在新上一些大型热模锻压力机生产线，例如桂林福达重工锻造一次新上140MN、125MN、80MN、63MN热模锻生产线各一条，主要用于锻造曲轴。中国重汽新上125MN、80MN热模锻生产线各一条（主机为SMS-MEER公司生产，原EUMUCO公司被兼并入该公司），用于锻造曲轴前轴和重型载货汽车转向节。

热模锻压力机的一个缺点就是造价昂贵，设备结构复杂，需要有较高的维修水平，因此在中小企业应用不太多，总存量也不大，大约在200台。

由西安重型机械研

究所研制成功的全液压模锻锤已到400kJ，由北京宁远兴达技术开发有限公司研制成功的全液驱动自由锻电液锤及全液驱动模锻电液锤，已有2t、5t、10t模锻电液锤，在生产实践中得到充分检验。目前从事电液锤生产的单位已达10多家，比较著名的还有安阳锻压机械工业有限公司等企业。

2． 热模锻压力机的跨越式发展

20世纪70年代，国家投资建设东风锻造有限公司（原二汽锻造厂），全部采用热模锻压力机模锻。当时整线引进德国EUMUCO公司的全套技术装备的汽车发动机曲轴、前轴全自动生产线，以120MN楔式压力机

为模锻主机（见图3），生产过程实现自动化，代表了当时世界锻造装备的最高水平。

热模锻压力机针对模锻的工艺特点设计，刚性好，滑块导向精度高，有锻件顶出装置，可以生产出模锻斜度较小的锻件，锻件精度与

图3 70年代引进的120MN

楔式压力机生产线

3．螺旋压力机成为国内主要锻造设备的发展历程

螺旋压力机原来一直定位于辅助锻造设备，随着锻造工业的发展，摩擦压力机逐渐成为国内主流锻造设备，其原因有以下几点：

（1）作为传统模锻设备的老式蒸-空模锻锤已被国家明令禁止，而且由于能耗大，锻件成本上难以承受。

（2）新一代模锻设备热模锻压力机等由于投资过大、维修困难，以及加工周期过长等因素，中小企业难以企及。

（3）以摩擦压力机为代表的螺旋压力机结构简单，性能可靠，造价低廉，维修方便，通用性强，符合我国国情。

从20世纪60年代起，我国的螺旋压力机从无到

锤模锻件相比有明显提高，振动和噪声小，生

产率高，便于实现机械化自动化生产。从设备的变形特点来看，热模锻压力机滑块行程是固定的，不像模锻锤那样灵活，一般需要配备专用制坯设备，由于成形时不像锤那样可以利用冲击惯性来成形锻件，为了使锻件充满模膛，往往需要增加预锻的次数，使坯料在几个模膛内逐渐接近锻件形状，因此模具的结构比较复杂。也是由于金属在多模膛内逐渐成形，因此模具磨损较小，寿命高。

我国在20世纪60年代即开始了热模锻压力机的研制，沈重、一重、太重等厂家曾经生产出多个品种带象

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有，从小到大，现已形成完整的系列。产品的结构、性能等技术指标均已达到或接近世界先进水平。我国是世界上产量最大的摩擦压力机生产国，山东青岛胶州地区是摩擦压力机的主要生产基地，年产各种规格型号的摩擦压力机大约500台。青岛青锻是国内螺旋压力机最主要的生产厂家之一，建厂以来已经累计生产各类螺旋压力机过万台。目前国内在用最大规格的摩擦压力机为80MN，公称力为100MN的摩擦压力机也在开发中。

目前，在锻造用螺旋压力机中，国内使用量最大的是J53型双盘摩擦压力机，虽没有在用摩擦压力机的确切统计数据，据估计在用设备超过6000台。

图4所示为安装在山东诸城义和车桥有限公司的由一台φ1000mm加强型辊锻机、一台40MN摩擦压力机，以及两台16MN摩擦压力机组成的汽车前轴精密辊锻整体模锻生产线。

已从德国进口20MN、31.5MN、50MN、80MN电动螺旋压力机多台，如黎明航空发动机厂进口的31.5MN直驱式电动螺旋压力机，西安航空发动机厂进口的50MN经一级齿轮传动的电动螺旋压力机，都用于发动机叶片的锻造。2008年内蒙一机集团引进一条80 MN（冷击力160MN）的电动螺旋压力机自动化生产线，用于生产曲轴和前轴锻件，同样规格的压力机生产线也将于2010年在湖北三环车桥有限公司建成。重庆庆铃锻造、湖北三环锻造都从万家顿购买了电动螺旋压力机。

1986年青锻公司和山东工业大学联合研制成功了16MN直驱式电动螺旋压力机，当时因为电力、电子、变频等技术落后，没能得到进一步深入研究和推广应用。近年来，随着国内电力、电子、电控等技术迅猛发展，以及电动螺旋压力机所具有的优点被业界认识，电动螺旋压力机开始逐渐进入应用领域。目前，国内有多家公司可以生产不同规格的电动螺旋压力机。

随着我国经济的持续快速发展，节能减排和绿色生产的需要，高耗能的摩擦压机将逐步更新，高能螺旋压力机、数控电动螺旋压力机发展前景广阔。

4．模锻液压机的应用及其大型化趋势

模锻液压机分为普通模锻液压机和多向模锻液压

图4 汽车前轴精密辊锻整体模锻生产线

机两类，前者用于有色金属模锻（主要是大型模锻），后者用于各种中空复杂黑色金属零件的模锻，主要服务于航空航天、铁路交通、石油化工、动力等工业。

目前，拥有400MN以上模锻液压机的国家只有美国、俄国、法国。美国拥有两台450MN模锻液压机，俄罗斯拥有两台750MN模锻液压机，法国拥有一台650MN模锻液压机。空中客车公司生产的A380客机起落架的成形，就是在俄罗斯750MN压力机上完成的。

目前，我国最大的是重庆市西南铝业集团有限公司的300MN模锻液压机，于1971年制造。中国二重集团自行研制的世界最大的800MN模锻压机（见图5），预计2011年可以投入生产。与此同时，江苏昆山在研制300MN、陕西阎良在

研制400MN模锻液压机。

（待续）（20100518）

图5 800MN模锻液压机结构模型

国内螺旋压力机的发展方向：一是发展离合器式螺旋压力机；二是发展电动螺旋压力机。

离合器式螺旋压力机最早是由德国公司研制成功的，其特点为：①具有较高的打击能量。②闷模时间短，模具使用寿命长。③抗偏载能力强，可进行多模膛锻造。④动作程序控制，有利于实现自动化操作。1985年，大连锻造厂购进一台NPS1600型压力机。大连机车车辆厂和包头机车厂各引进了一台NPS2500型，无锡叶片厂引进了一台NPS11200型离合器式螺旋压力机。

北京机电研究所从20世纪90年代初开始设计开发离合器式高能螺旋压力机，1993年国内第一台16MN离合器式螺旋压力机由青岛青锻制造，在青海锻造厂调试成功。经过近20多年的不懈努力，现在已形成了6.3MN、10MN、16MN、25MN、31.5MN、40MN的 J55系列高能螺旋压力机，目前在用的国产此类压力机总台数在110台以上。

电动螺旋压力机问世于20纪40年代，由德国万家顿（WEINGARTEN）、拉斯科（LASCO）等公司生产。电动螺旋压力机在国外应用已经十分普及，国内也

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