比如在现代飞机制造中,钛合金的使用比例越来越高。但是,钛合金硬度较大、变形系数小、冷硬现象严重,其变形时需要很高的单位压强,加工必须用到大型锻压机。现代战机中的豪杰F22大量采用钛合金和高强高韧合金结构钢,锻件制成的零件重量约占整机重量的20-40%;在F119和F135这两款世界航空发动机之王身上,锻件制成的零件更是接近发动机结构重量的80%。
美国在1955年前后建造了两台当时世界最大的4.5万吨模锻液压机,这两台机器一直使用至今。
1957年至1961年,乌克兰新克拉马托重型机器厂,为苏联建造了两台世界最大的7.5万吨级模锻液压机。这两台模锻液压机是当时世界最大的巨型机器,它们是苏联工业体系国宝级的装备,1991年苏联解体后,被俄罗斯继承,咱们看到俄罗斯深潜器很厉害,就是因为他们有这个大型锻压机,钛合金加工能力强。
1976年,法国向乌克兰购买了一台6.5万吨模锻水压机,用于生产钛合金模锻件和航空铝合金模锻件。这也是后来空客为什么能与波音抗衡的基础之一,但是受限于加工能力,空客制造A380大型客机时,用的起落架钛合金构件,仍然需要送到俄罗斯的7.5万吨级模锻机上去加工。可见大型锻压机对于工业强国来说多么重要,我们要研发生产国产大飞机,必须要有大型锻压机。
新中国成立时,中国仅有一些日本遗留在东北的千吨级自由锻液压机,后来日本向中国提供了一台 2 万吨自由锻压机作为战争赔偿,这台锻压机后来被安装在沈阳重机厂,成为中国第一家能够生产大型锻件的企业,1959 年 2 月,基于中国国防及航空工业发展需求,中苏两国签署协议,由苏联援助中国建设一座年产量 10 万吨的大型合金加工厂,但由于不久后中苏关系急剧恶化,中国不得不自行进行该厂的建设工作,为了满足金属加工需求,中央向一机部下达了为西南铝厂研发制造一台 3 万吨级模锻水压机的任务,最终,这台 3 万吨级模锻液压机设计工作于 1960 年 8 月开始,1967 年底在第一重机厂完成制造,1973 年 9 月投产,一举成为亚洲最大的模锻水压机。有了 3 万吨级模锻水压机后,中国国防和航空航天领域几乎所有大型部件加工任务都交给了西南铝厂,其中包括太行涡扇发动机的涡轮盘,另外还向美国波音公司提供过一百多吨钛合金起落架锻件等产品。
如今中国国防和航空航天领域不断取得突破性进展,但唯独航空发动机领域始终停滞不前,就是因为高精度的锻压机不成体系,进入 21 世纪后,中国一口气建成了 3、4、8 万吨模锻压机,据传我国未来还规划建造10万吨、15万吨级大型液压机。
另外 2004 年底,上海重机厂建造了一台当时世界最大的 1.65 万吨自由锻造油压机,后来中信重工又建造了一台 1.85 万吨自由锻油压机,再次打破世界纪录。油压机虽吨位较小,但压力稳定,比水压机更适合锻造精密部件,据说太行发动机早期故障频繁,多次喷零件的原因之一就是当时国内油压机技术不成熟,西南铝业只能使用包套锻造法在水压机上锻造太行发动机涡轮盘,产量低、质量波动大,成本也大幅增加。
2013年4月10日,中国二重集团研发的世界最大的8万吨模锻压机实现了试生产。中国在大型航空航天锻造件的制造能力上有了重大突破,达到世界最顶级水平。
近年,我国在3D增材打印技术异军突起,但其存在加工零件精度相对锻压较低,对复杂腔体、扭体、薄壁腔体等成型效果不理想,强度只能接近锻造产品等缺点,3D增材打印技术在中小尺寸零部件制造中有优势,但在大尺寸零件制造上无法和大型锻压机相比。所以我们把增材制造技术和锻造技术结合,形成熔覆-挤压工艺,利用增材制造快速的制造高品质高纯度胚件,然后用大型液压机锻造,一举解决了传统制胚过程中耗时过长,材料浪费很大,成本居高不下和增材制造强度和塑性较差的问题,增材制造和大压机不是相互竞争,而是相互配合的关系,观众朋友别弄错了。
大锻件生产在先进工业国家都放在非常重要的地位,从一个国家所拥有大型自由锻液压机和大型模锻液压机的品种、数量和等级,就可衡量其工业水平和国防实力。让无数人捶胸顿足的运 -10 下马很大程度上就是因为当时当时国内金属件锻造产业过于落后,包括发动机在内加工几乎全靠手工,结构死重大、可靠性差,难以满足商用,甚至可以说下马是历史必然,相信随著中国众多的模锻压机投产,中国的先进战机、大飞机和航空发动机将将迎来一个崭新的时代。