铝合金锻造高性能、轻量化——行业发展的必然趋势

国外：

锻件生产是一个很古老的行业，但铝合金锻件的大量生产应用是从1950年代开始的。经过几十年的现代化改造，无论在工业装备上，模具设计和制造上，生产工艺和技术上，还是在产品品种规格、生产规模和质量等方面都得到飞速发展，尤其是美国、俄国、德国、日本、法国、意大利、捷克、奥地利、瑞士等国的锻压生产的发展达到了相当高的水平。

目前，全世界有锻压厂上千家，锻压机数千台，年产锻件近500万吨/年，其中，铝合金模锻件30万吨/年左右（年消耗近50万吨/年）。全球有大小水（液）压机500余台，其中100MN以上的大型水（液）压机10余台。300MN以上的重型锻压机的分布情况是：俄国4台。其中一台是750MN，为世界之最；美国5台（其中包括2台450MN）；法国1台，为650MN；德国2台；中国1台（中国正在建设和制造450MN和800MN巨型模锻液压机）；罗马尼亚1台；英国1台。这些大型水（液）压机的主要特点是结构紧凑、功能多、自动化程度高、配备有操作机和快速换模装置、平面配置合理、有利于连续作业、生产效率高。

此外随着铝合金模锻件大型化、精密化程度提高，大型精密多向模锻液压机日益受到重视，各国已拥有多台大型多向模压液压机，其中美国3台，最大为300MN；法国1台为650MN；英国1台为300MN；中国1台为100MN，俄国2台为200MN和500MN；德国1台为350MN。多向模锻机属于精密锻压设备，配备了PLC系统和计算机控制系统，可对能量、行程、压力、速度进行自动调节，对关键部件最佳工作点进行控制，对各项工作状态进行监控和显示，对系统故障、设备过载、过温和失控等进行预报和保护，对制品质量进行控制。有的还包括有偏移检测、同步系统、工作台和机架变形补偿、磁包存储器、集成电路、光纤通讯、彩色屏等，可实现全机或全机列，甚至整个车间的自动控制与科学管理。

除此以外为了生产各种规格和品种的大、中型精密锻件，各国还装配了各种型号的精锻机，50吨以上的大型锻锤、平锻机及Φ5～Φ12ｍ的大型精密轧环机，如美国的Φ12M、俄国的Φ10M精密轧环机，中国也装备了多台Φ5M的精密轧环机。

在铝及铝合金锻件技术方向研制开发出了大量的锻压新工艺、新技术，如液体模锻、半固态模锻、等温锻造、粉末锻造、多向锻造、无斜度精密模锻、分部模锻、包套模锻等，对简化工艺、减少工序、节省能耗、扩大品质、增加规格、提高质量和生产效率、保护环境、降低劳动强度、提高经济效益等方面发挥了重大作用。专用的计算机软件对控制锻造温度、锻压力、变形程度（欠压力）和工艺润滑等主要工艺参数，控制制品尺寸和内部组织、力学性能等提供了可靠的保证。

模锻的设计与制造是铝合金锻压技术的关键，锻件CAD/CAM/CAE系统已十分成熟和普及，在美国，CAD/CAM/CAE系统正被CIM（计算机一体化）所代替。CIM包括成套技术、计算机技术、CAD/CAM/CAE技术、机器人、专家系统、加工计划、控制系统以及自动材料处理等，为模锻件的优化设计和工艺改进提供了条件。如汽车工业上，对前梁、羊角、轮毂、曲轴等零件进行设计和工艺过程优化，可使优化设计后的羊角减重15%，轮毂减重30%，曲轴减重20%，而且大大提高生产效率，降低能耗。

在产品品种和质量上获得了突破性进展，目前世界上研制开发的锻造铝合金有上百种，十几个状态，可大批量生产不同合金、不同状态、不同性能、不同功能、各种形状、各种规格、各种用途的铝合金锻件，规模在30000吨/年以上的大型企业已有十来家。目前世界上可生产的铝合金模锻件的最大投影面积达5m2（750MN），最长的铝锻件达15m，最重的铝锻件达1.5吨，最大的锻环直径达11.5m，基本上可满足最大的飞机、飞船、火箭、导弹、卫星、航艇、航母以及发电设备、起重设备等的需要。产品的内部组织、力学性能和尺寸精度也能满足各种用户要求，在产品开发上达到了相当高的水平。

由于近年来，除中国正在建设450MN和800MN巨型模锻机外，世界各国在大、中型锻压机的新建和改造方面力度不大，因此，总的来说，世界铝合金锻件的生产尚不能满足交通运输轻量化对铝锻件的需求，有必要新建若干条现代化的大、中型铝锻压生产线。

国内：

锻压生产在我国有悠久的历史，3300多年以前的殷墟文化早期，锻压已用于兵器生产。解放前，锻压生产十分落后。解放后，锻压生产迅速发展，180MN以下的自由锻水压机、300MN模锻水压机、160KN以下的模锻锤、16000KN以下的摩擦压力机、8000KN以下的热模锻压机已成系列装备了各锻压厂。

但到目前为止，我国铝加工企业仅有300MN、100MN、60MN、50MN、30MN10台大、中型铝锻压水（液）压机和1台100MN多向模压水压机及Φ5m轧环机2台，铝锻件年生产能力仅为20000吨左右，最大模锻件投影面积为2.5 m2（铝合金）及1.5 m2（钛合金），最大长度为7m，最大宽度为3.5m，锻环最大直径Φ6m，以及盘径为Φ534mm～Φ730mm的铝合金绞线盘和Φ650mm左右的汽车轮箍。产品品种相对较少，例如工业发达国家的模锻件已占全部锻件的80%左右，我国只占30%左右。国外模锻件的设计、模具制造方面已引入计算机技术、模锻CAD/CAM/CAE和模锻过程仿真已进入实用化阶段，而我国很多锻压厂在这方面才刚刚起步。工艺装备的自动化水平和工艺技术水平也相对落后。

据以上分析可知，目前我国铝合金锻压工业，无论在技术装备上、模具设计与制造上、产品产量与规模上、生产效率与批量化生产上、产品质量与效益等方面都与国外先进水平存在较大差距。不仅不能满足国内外市场对铝合金锻件日益增长的需求，更跟不上交通运输（如飞机、汽车、高速火车、轮船等）轻量化要求以铝锻件代替钢锻件的步伐。

为此，我国应集中人力、物力和财力，尽快提高我国铝合金锻压生产的工艺装备水平和生产工艺水平，并尽快新建若干条大中型现代化铝合金锻压液压机生产线，以尽快缩小与国外先进水平的差距，最大程度地满足国内外市场的需求。可喜的是，随着我国大飞机项目及航母以及其他大型重点项目的实施，正在建造200MN重型卧式挤压机和450MN和800MN巨型立式模锻液压机，向世界铝合金锻压大国和强国迈进。

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