這種設備被譽為重裝之王,有了它三分半鐘就能造出一件飛機起落架

如果你乘坐過飛機的話,想必對下圖中這個部件不陌生。

這種設備被譽為重裝之王,有了它三分半鐘就能造出一件飛機起落架

沒錯,這就是飛機起落架,它是飛機起飛、著陸和停放時的重要裝置,是支撐飛機整個重量的重要部件。

不過我們今天要介紹的並不是它,而是用來製造它的“神器”——大型模鍛液壓機。

(一) 國之重器,挑戰人類工業能力極限

在過去,製造飛機起落架一般是將一個“X”形狀和兩個“C”形狀的工件焊接而成,需要耗時兩個月,而用上大型模鍛液壓機這一“神器”之後,整個過程只需三分半鐘即可成型。

大型模鍛液壓機是衡量一個國家工業實力的重要標誌。

舉例來說,1980年9月26日,中國首次自行研製的大型客機“運-10”首次試飛,試飛累計170小時後便停留於地面,這是因為當時中國並沒有大型模鍛液壓機,無法對飛機大梁整體鍛壓成型,而通過小型設備分段鍛造、組合拼裝,無法滿足大飛機所要求的性能指標。

這種設備被譽為重裝之王,有了它三分半鐘就能造出一件飛機起落架

俄羅斯上薩爾達冶金生產聯合公司(VSMPO-AVISMA)用1961年蘇聯時期建造的7.5萬噸模鍛液壓機制造的大型鈦/鋁合金航空模鍛件。

目前,世界上擁有4萬噸級以上模鍛液壓機的國家,只有中國、美國、俄國和法國。

中國在1973年建成第一臺3萬噸級模鍛液壓機後,停滯了將近40年。而當時,美、俄、法分別有了5萬噸、7.5萬噸以及6.5萬噸大型模鍛液壓機。

由於原有的模鍛液壓機噸位較小,工藝比較落後,大型模鍛件多采用焊接結構,無法實現整體化,不得不長期依賴於進口。

2012年,中國在大型模鍛液壓機制造上取得突破進展,先後建成有3萬噸(崑崙重工)、4萬噸(三角航空),以及極具重要意義的8萬噸(德陽二重)模鍛液壓機,其中8萬噸級模鍛液壓機的成功建造,一舉打破了前蘇聯保持了51年的世界紀錄。

歷時10年,中國二重自主設計、自主製造、自主安裝製造出的13層樓高的8萬噸大型模鍛液壓機創下多項世界紀錄,是名副其實的世界“重裝之王”,它使中國成為擁有世界最高等級模鍛裝備的國家。中國用它鍛壓出飛機的起落架、主樑,標誌著中國航空工業對大型模鍛件的需求可以做到自給自足,徹底改變中國大型模鍛件長期依賴進口、受制於人的被動局面,也使中國大型整體模鍛件技術邁入了世界先進行列。

8萬噸模鍛液壓機屬於世界極限裝備,很多指標達到了人類工業能力的極限水平。

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圖為中國製造的8萬噸液壓機

(二) 大飛機、高鐵等中國製造的必備“神器”

大型模鍛液壓機是以軍事需求為主、軍民兼用的多功能重型裝備,它是航空、航天、石油、化工、船舶等領域所需模鍛件產品的關鍵設備。

有人把大型模鍛液壓機的工作原理形象地比喻為揉麵機,只不過揉的是鋼鐵,而且像“壓月餅”一樣精密。

8萬噸大型模鍛液壓機列裝後,中國航空航天等最難做的大件,動力發電、海洋工程、西氣東輸、深部開採等各行各業要用的性能最高、尺寸最大、結構最複雜的構件都能通過該鍛壓機完成。

這種設備被譽為重裝之王,有了它三分半鐘就能造出一件飛機起落架

例如,中國高鐵的車頭就是用8萬噸液壓機一次鍛造成型,而日本則用的是傳統焊接技術,內部焊接應力無法消除,對整體結構強度會造成較大影響,這也是中國高鐵的機車可以在同樣功率輸出的前提下跑得更快且結構強度更大的原因之一。

在各類閱兵式中,翱翔藍天的空中梯隊最吸人眼球,飛過天安門上空的所有戰機上,大到飛機起落架以及結構件,小到發動機傳動部件,都有由大型模鍛液壓機制造的航空模鍛件。

航空鍛件未來的發展趨勢是高壽命、高強度、高韌性和大型化、整體化、精密化,這也對航空鍛件的生產工藝提出了更高要求,像鈦合金、鋁合金這樣高強度的新材料在飛機上的應用越來越廣泛,8萬噸大型模鍛液壓機順應趨勢,可以很好滿足大型航空模鍛件的發展需求,將進一步助推中國航空事業跨越發展,輻射拉動、擴展新產業集群。

除了廣泛應用於航空領域外,大型模鍛液壓機還將在核能、石油化工、船舶、動力等工業領域發揮重要作用,用於生產鋁合金、鈦合金、高溫合金和高強鋼等各類大型、精密模鍛件,也用於各種低塑性的高強、耐熱、耐蝕鋼和低合金鋼等黑色金屬模鍛件的生產。

這種設備被譽為重裝之王,有了它三分半鐘就能造出一件飛機起落架

多年前,中國曾用當時世界最大的1.6萬噸級自由鍛造水壓機成功鍛造出CPR1000核電機組1150MW半轉速汽輪發電機轉子

(三) 十年磨一劍——“重裝之王”

8萬噸重型模鍛液壓機可在800MN壓力以內任意噸位無級實施鍛造,最大模鍛液壓制力可達1000MN,同步精度高、抗偏載能力強,可實現無級調壓、調速。它的巨大壓制能力,相當於把8000輛10噸載重卡車,壓在一張書桌大小的面積上。因此,其工作過程中伴隨著巨大的能量聚集、傳遞和釋放,其部件製造、運輸、安裝的難度極大。

傳統的萬噸級自由鍛造水壓機,採用三梁四柱結構,最重的運行部件重量超過300噸。而8萬噸模鍛液壓機,最大壓制噸位是其4-5倍以上,如果依舊採用三梁四柱結構,必然會出現很多問題。

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2010年3月24日,中國8萬噸模鍛液壓機活動橫樑中梁5包合澆現場,澆鑄有史以來最大的鑄鋼件,調集758噸鋼水

還有很多問題,如壓機的活動橫樑中梁,重達450噸,需要用758噸鋼水澆鑄;最長的單個零件長達36米,最厚的筒形鍛件壁厚達700毫米,最厚的焊接件厚度達550毫米······如何將圖紙上的上萬個零部件製造出來,研製過程對團隊提出了極高的技術挑戰。

中國的研製團隊經過長期攻關,不斷突破極限,最終實現了最新技術與固有技術的結合,成功研製出8萬噸大型模鍛壓機——總高42米,重約2.2萬噸,單件重量在75噸以上的零件68件,壓機尺寸、整體質量和最大單件重量均為世界第一。

世界著名材料科學家、中國材料科學界泰斗、兩院院士、2010年度國家最高科技獎獲得者師昌緒高度評價8萬噸大型模鍛壓機的建成投產。他說,8萬噸大型模鍛液壓機的建成,解決了國家受制於人的問題,為中國成為製造業強國打下了基礎。

歷時10年打造的世界“重裝之王”,使中國成為擁有全球最高等級模鍛裝備的國家。

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