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          重型模鍛液壓機今后主要研究與開發

          重型模鍛液壓機今后主要研究與開發

          作者:admin    來源:未知    發布時間:2020-08-26 18:10    瀏覽量:

          經過80多年的發展,重型模鍛液壓機作為一個國家航空制造和重型裝備設計與制造能力的體現,是當時重型承載結構最新設計理論和加工制造水平的集中應用。但隨著航空、能源等領域對材料性能和零部件整體性的要求越來越高,重型模鍛不但要求鍛件成形,而且還要求保證其內部晶粒大小、分布和最終的組織性能。模鍛工藝對設備的要求越來越高,在鍛造能力提高的同時,還要求成形精度和過程的可控制性。歐美早期建造的重型模鍛液壓機在1990年后都進行了液壓系統改造,將原來的水壓系統改為油壓,增加高精度的傳感器和計算機控制系統,使動梁的平衡能力、速度控制精度提高,使這些50多年前的設備又煥發了青春。

          當前我國建成的800MN、400MN和300MN模鍛液壓機,以及360MN垂直擠壓機,已經具備了世界頂級的設備能力,覆蓋了我國航空、航天及能源建設所需大型模鍛件的加工需求。而近年來不少企業又陸續上馬了500~680MN模鍛液壓機或擠壓機,功能和產品基本相同。由于大型模鍛件的市場需求有限,勢必形成相互競爭。因此,對于我國剛剛建立起來的重型模鍛加工行業來講,今后的重點之一是不斷提升模鍛工藝水平、降低模具成本、挖掘設備潛力、提高競爭力。

          而在設備方面,一方面為提高壓制精度、擴大產品范圍,液壓系統的控制精度需要大幅提高,以適應等應變速率和熱模鍛工藝的要求。通過實行等應變速率(也稱為等溫鍛)壓制,可大大降低鍛件的變形抗力,提高現有壓機的鍛造能力。

          另一方面則發展精密、節材、綠色的重型多向模鍛液壓機。如前所述,多向模鍛過程中材料在模膛內受到沖頭的擠壓,處于三向壓應力下的塑性流動狀態,塑性和成形性能大大提高,鍛件變形均勻、組織致密、缺陷易于消除,鍛件力學性能好,非常適于塑性較低的材料成形;同時多向模鍛又具有閉式模鍛的工藝特點,鍛件外形復雜、成形精度高,成形后無飛邊,無拔模斜度,金屬流線連續完整且末端外露少,鍛件的抗應力腐蝕和疲勞壽命可成倍提高。另外,由于可以一次鍛造出零件的內孔,因此可以節省坯料重量,提高材料利用率,并減少后續切削加工量。

          多向模鍛工藝是火箭和魚雷殼體、導彈噴管、起落架、渦輪盤等高性能鍛件,以及核電、超超臨界電站、石油石化等行業所需的高溫高壓閥門閥體的理想鍛造工藝。以國民經濟各行業廣泛應用的閥門為例,我們閥門行業的年產值約1000億元人民幣。但每年仍需進口30億美元(2007年數據,約200億元人民幣)的閥門,主要是火電、核電及石油、石化需要的高溫高壓大型閥門,特別是口徑大于150mm、壓力大于25MPa或工作溫度高于570℃的高端閥門。

          高溫高壓大型閥體尺寸大、形狀復雜,對于其組織、性能、缺陷的尺度和分布、尺寸精度及外觀質量均有嚴格的要求。多向模鍛是最佳的閥體鍛件制造技術。國際著名閥門制造商威蘭(Velan)公司就是依靠威曼高登(Wyman-Gordon)公司幾臺多向模鍛液壓機制造的閥門閥體壟斷了全球90%核電閥門和100%核潛艇閥門的供應。而我國在重型多向模鍛技術及其工藝裝備,特別是200MN以上的多向模鍛液壓機方面仍處于空白。

          此外,多向模鍛技術還是難變形材料的理想制造技術。難變形材料是指高溫合金、鈦合金、耐熱合金鋼、鋁合金、鎂合金等塑性材料是指高溫合金、鈦合金、耐熱合金鋼、鋁合金、鎂合金等塑性差、鍛造溫度區間窄、顯微組織對變形量敏感的材料,這些材料的鍛造成形工藝復雜、質量不穩定、技術難度大。但都是航空航天、火電核電的重要用材,尤其是高溫合金、鈦合金和耐熱合金鋼等難變形貴重金屬更是航空發動機、燃氣輪機、超超臨界電站等的核心材料。而這些材料的最佳成形工藝是能夠提供三向壓應力的擠壓或多向模鍛工藝。據報道,威曼高登(Wyman-Gordon)公司和埃爾伍德(Ellwood)公司(擁有110MN多向模鍛液壓機)最主要的鍛件產品是航空航天用的高溫合金、鈦合金鍛件,如渦輪盤、壓氣機盤、火箭噴管、起落架等。

          而我國由于缺乏重型多向模鍛液壓機,航空航天難變形材料的鍛造主要依靠錘上模鍛或液壓機模鍛,以及近年發展的等溫鍛造技術。在難變形貴重金屬的多向模鍛成形領域,我國一直處于空白。但隨著我國航空航天產業的發展,特別是我國核電和超超臨界火電建設的發展,急需發展我國自主的高效、優質、節材多向模鍛技術,以提升我國難變形貴重材料的成形加工技術水平。

          利用預應力鋼絲纏繞技術,創新的正交預緊機架結構有效地解決了多向模鍛液壓機水平壓制力承載結構設計的難題,并在已建成的40MN/64MN和90MN/126MN多向模鍛液壓機上得到的驗證,為發展我國的多向模鍛制造技術奠定了獨立自主的技術基礎。而計劃中400MN多向模鍛液壓機已完成初步方案設計,其垂直最大合模力達400MN,水平最大合模力達100MN,將是世界上最大的多向模鍛液壓機。項目建成后,將打破美國英國公司在重型多向/精密鍛造的壟斷地位,建立我國此領域的自主化生產能力,并極大地促進我國鍛造行業的綠色制造技術水平。

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