大型锻件制造核心技术如何发展?

2020-11-25 00:00:00 2

         大锻件系电力、冶金、石化 、船舶 、航空航天、重型机器及军工等重大装备中的关键基础件,其受力大,工况特殊 ,安全可靠性与技术要求极高。随着现代装备制造业的发展,对未来机械工程技术提出了超常 、融合、绿色的发展方向,对大型构件的成形与控制技术提出了极高的要求,因此大锻件的制造将成为实行这个战略目标的关键与着力点。为了实现大锻件优质、高效、低耗 、清洁 、灵活的生产 ,化解制造难题 ,促进科学发展 ,在大锻件成形质量提高和内在组织性能控制方面应注意以下几点。

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一、 超大型钢锭材料成分、纯净度、组织结构控制技术

    大型钢锭冶炼 、浇注技术的进步,以及钢锭质量的提高是制造优质大锻件的基础 ,国内外对此都十分关注 。1987年我国曾解剖一只55t的34CrMolA钢锭,绘制了结晶结构图形与区域偏析图形,实地掌握了合金钢锭的凝固组织状况和成分的不均匀分布,为锻件工艺和质量控制提供了可靠的依据。研究钢锭是一项非常有意义的基础性工作,今后还将对合金元素成分的精确控制 、微合金化 ,以及钢液纯净度影响因素和规律开展研究 ,进而对新锭型 、宏观偏析预测与控制 ,以及超大型钢锭制造技术研发应用展开工作。

二、特种大锻件成形新技术与新工装的研发和应用

    该技术涉及特殊材料以及难成形复杂大锻件成形技术 ,不仅与锻件形状尺寸规整,节材节能有关,而且包含减少火次,精简工序 ,实现短流程工艺 ,控制塑性流动 ,实施有效压实和控制成形等,以提高生产质量与效益。我公司曾用了一批新工艺技术 ,锻造成功了许多特殊锻件。如用旋转锻造模具及整体热拉深技术锻成了封头类大锻件 ;用仿形锻造方法锻成了带内外法兰直筒形核 电接管段和特大型锥形筒体 ,大幅节省了原材料,提高了锻件质量 ,达到了国际领先水平 ;用特殊镦粗工艺锻成了大型饼类锻件 ,防止了芯部撕裂缺陷 ;通过控制塑性流动及有效压实量 ,合理调控WHF~I3JTS 、FM锻造方法,锻成了大型轴类锻件,在比国外同类件工序少的情况,达到了技术要求。随着重大装备向高性能 、大型化 、整体化以及更安全方向的发展 ,还会有更大 、更复杂的大锻件出现 ,因而创新成形工艺 ,设计更新的工艺装置,优化工艺技术以及完善相关标准与规程 ,应该引起业界更大的关注 。

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三、大型锻件锻造过程材料组织性能的变化与质量控制的研究

    提高大锻件的组织性能是大型锻造永恒的主题。对新材料、特殊钢 ,如新型耐热钢 、耐蚀不锈钢、抗辐照等特殊钢的热变形行为 ,组织性能变化规律 ,热力学参数的优化 ,缺陷产生与预防,以及工艺优化与控制的研究相当重要。对大锻件内部夹杂性缺陷、裂纹性缺陷,以及粗晶、混晶等缺陷形成机制与防止举措的研究是生产中的关键。对多火次、多工序热变形影响组织性能的机制及其控制技术是近期热议的论题 。对加热、锻压、热处理过程之间组织性能的相互影响 ,提高大锻件最终使用性能已引起业内人士关注 。不久的将来还要形成大型锻造组织性能控制有效技术 ,主要缺陷防止体系 ,实施重要锻件的工艺优化。

四、大型锻造模拟技术和质量评价专家系统

     绕关键大锻件生产和共性技术,有关企业 、高等学校及研究院所,通过产学研相结合,广泛开展 了数值模拟、物理模拟及实验研究工作。结合典型大锻件的科技攻关 ,进行 了一系列有限元分析计算 、材料热力模拟实验 、缩比实验 ,搜集了各种类型、各个方面资料信息 ,进行了数据分析研 究。例如:锻造金属流动的控制,工艺参数的优化,新工艺的设计,CAD /CAE及锻件质量预测及缺陷预报等 。通过科研与生产实践的结合,不仅促进了生产的蓬勃发展,而且也促进了大锻件研究工作的进步。

     大锻件制造过程涉及材料 、冶炼 、浇铸、锻造及热处理多种工艺过程 ,其加工周期长,影响因素多,工艺过程复杂,技术含量高,因此完善并掌握大锻件前沿核心技术难度很大 ,为此应该按正确的路线图,需要长期持续不断地扎实努力才能完成。近期应着重关键产品稳定化、国产化生产能力的提升 ,使节材、节能减排指标达标,保持生产质量与效益合理提升,也就是重点跨越 、逐步发展 ,而后通过综合调整 、转型升级,从而不断满足国内外市场对大锻件的需求。

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