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我国锻造设备路向何方

2015-03-22李泽大慕明政山东金辰机械股份有限公司

锻造与冲压 2015年17期
关键词:模锻压力机锻件

文/李泽大,慕明政·山东金辰机械股份有限公司

我国锻造设备路向何方

文/李泽大,慕明政·山东金辰机械股份有限公司

我国已然是锻造大国,但距离锻造强国还有相当大的差距,要想迈进锻造强国的门槛,就必须升级锻造设备、提升锻造工艺水平,积极探索锻造工业化与信息化有效融合的途径。

锻造作为一种传统的塑性加工工艺,利用材料的可塑性,通过锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形从而获得一定形状和尺寸并具有一定机械性能的零件。随着汽车行业、工程机械行业的发展,锻造行业的发展也非常迅速,同时也给锻造设备的发展带来了机遇。

我国锻造行业的现状

进入21世纪以来,我国汽车行业迅速崛起,产销量连创新高。目前从市场来看,我国汽车行业的发展潜力仍然巨大。汽车的许多零件都是锻件,例如发动机曲轴、连杆、伞齿轮、传动轴等。凡是承受复杂载荷、转速较高的零件都优先采用锻件。

目前,我国锻造行业进入了相对稳定的发展时期,装备、技术有了一定的积累,但是高端核心技术和国外相比仍然有很大差距。据统计,我国拥有各类锻造设备40000余台,其中自由锻设备数量约占80%,模锻设备数量约占20%。然而2008年我国自由锻件产量约128万吨,模锻件产量约382万吨,自由锻设备数量是模锻设备数量的4倍,而产量仅为模锻件的1/3。模锻设备的生产效率远高于自由锻设备,而模锻设备占比较低在很大程度上拉低了锻件的生产效率。

近年来国内锻造企业的产量在逐年上升,出口量增加,凭借锻件生产数量在国际上赢得了“锻造大国”的称号,但是复杂模锻件的生产工艺仍相对落后。汽车领域所需的复杂模锻件仍靠进口。总体来看我国锻造行业技术相对落后,锻件品质不高。

我国锻造设备的现状

大部分先进高效的锻造设备都不是我国自己独立设计制造的,其中最通用的几大类设备的生产制造水平也落后于发达国家。在我国自行设计制造的锻造设备中,部分设备的结构仍沿用德国20世纪中后期的结构,缺少创新和改进,缺少现代技术和工艺。这些设备的质量不稳定,特别是加工和装配质量远低于发达国家。

自由锻与热模锻方面

大型自由锻造设备的产能过剩,设备布局分散,利用率极低,机械化、自动化程度低,锻件加工余量大,工人劳动条件差,劳动强度大。在汽车大型模锻件的自动化锻造方面,只有一汽、东风、重汽等少数大公司从国外整套引进热模锻压力机自动化生产线;我国绝大部分中小企业仍采用模锻锤和压力机模锻相结合的格局,自动化程度低;中小模锻件的生产仍然是模锻锤占多数,基本上是人工操作,锤上模锻机械手应用的很少;高速自动热锻机主要依赖进口。

精锻方面

精密锻造技术与机械加工相比,冷锻件、精锻件可显著降低成本、节约原料。正因如此,一些发达国家都在大力发展精密锻造技术。据统计,发达国家锻造设备可以生产质量公差小于±1%的轿车精密连杆,对通常只有8kg的连杆而言,这就意味着锻件厚度差必须控制在±0.1mm以内,这对数千吨级锻造设备的要求非常高;而我国一般只能达到±2%~±3%的厚度差;发达国家大量轿车零件在专用的大型冷、温锻压力机上实现冷锻、温锻(每辆轿车约有50kg的冷锻件),锻件直径方向上的精度可达0.02mm、同心度不大于0.05mm。零件机加工余量仅留0.3mm的磨削量,真正实现了净形加工。发达国家,精锻技术已在汽车制造行业得到了广泛的应用,取得了较好的技术经济效益。但是我国由于缺少大型冷锻、温锻设备,以及模具寿命较低等条件的限制,温锻件与冷锻件占比偏小。

锻造设备的发展方向

市场需求

市场需求决定发展方向,我国大部分锻造企业还在使用螺旋压力机,据了解,全国300t以上的螺旋压力机有七千四百多台,且正以每年几百台的数量增加,因此我国还有相当一部分企业在生产螺旋压力机。而德国、日本这两大汽车锻件生产国在锻件生产中以热模锻压力机和电液锤为主。我国的锻造行业相比德国等发达国家落后近20年,因此在热模锻方面,未来20年内热模锻压力机和电液锤将成为我国各锻造设备生产企业的发展方向。

自动化

近几年,机械行业招工难已成为不争的事实。随着大学扩招,每年毕业的大学生数量也在急剧增长,而职业技术学院的学生数量在逐年减少,绝大多数的大学生“志存高远”,不屑于进入机械加工车间做一线工人,宁肯在办公室做月薪2000元的白领,也不愿到车间做月薪4000元的蓝领。锻造行业环境(噪声、振动、烟雾污染、热辐射、易灼伤等)比较恶劣,招工更是难上加难。现在民营企业车间里几乎很少见到80后、90后的年轻工人。生产自动化、数控化是解决这一问题的唯一途径。

精密锻造技术

精密锻造技术作为一种高效、节材的加工方法,受到越来越多企业的重视。可是与工业发达的国家相比,我国在精密锻造设备方面还有相当大的差距。国产精密锻造设备存在的不足日益凸显,其中拥有自主知识产权的通用锻造设备多处于较低的水平。为了在市场竞争中拥有尽可能多的份额,业内人士普遍认为当前急需集中力量发展精密锻造设备。

发展方向

锻造设备短期发展方向主要有以下三点:

⑴精密锻造设备的研发,包括精密棒料剪断机、精密锻造压机的研发,特别是温锻压机、冷锻压机的研发。

⑵锻造压力机自动化系统的集成,实现锻造生产线操作无人化。锻件的物料搬运包括机器人搬运和伺服步进梁搬运。目前我公司正为宁波用户研发四工位步进梁送料的温锻生产线。

⑶具有现场通信网络、现场设备互联、互动操作等现场总线技术,落实锻造工业化与信息化的有效融合,这是锻造压力机生产线控制技术的发展方向。

结束语

日本、德国、美国以及韩国的汽车工业非常发达,不仅得益于其锻造技术的先进性,更得益于其领先的锻造装备。在这些工业发达国家,万吨重型锻造液压机、锻造操作机、物料搬运机器人(机械手)等装置实现了高度集成。中小型锻件多采用伺服多工位送料锻造生产线,大型汽车零件多采用多工位热模锻压机为主体的自动化生产线,取代原有的模锻锤。

随着我国工业的发展,特别是以轿车为代表的汽车工业的快速发展,决定了未来10年仍将是我国锻造企业发展的黄金时期。我国锻造行业的发展,离不开锻造设备制造企业的大力支撑。锻造设备制造企业必须掌握核心技术,以自动化、高效率、精密、环保节能为发展方向,用信息技术改造传统行业,实现两化结合,推动我国锻造技术及装备的发展与升级。

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