400 8877 001世界最大模鍛液壓機
時間：2019-11-13 10:35:00 閱讀：9115 整理：廣州市場調查公司
巨型模鍛液壓機，是象征重工業實力的國寶級戰略裝備，世界上能研制的國家屈指可數。目前世界上擁有4萬噸級以上模鍛壓機的國家，只有中國、美國、俄國和法國。其中美國在1955年前后建造了兩臺當時世界最大的4.5萬噸模鍛水壓機，一直用到現在。2001年，美國加州舒爾茨(Shultz)鋼廠，又建造了一臺4萬噸級模鍛壓機。蘇聯在1961年前后建造了兩臺7.5萬噸級的巨型模鍛水壓機。法國在1976年向蘇聯購買了一臺6.5萬噸級模鍛水壓機，又在2005年與德國合作研制了一臺4萬噸級模鍛壓機。中國在1973年建成第一臺3萬噸級模鍛壓機后，停滯了將近40年。直至近兩年爆發式地研制了多臺巨型壓機。僅在2012年建成的就有3萬噸(昆侖重工)、4萬噸(三角航空)、8萬噸(德陽二重)模鍛壓機各一臺。其中8萬噸級壓機，一舉打破了前蘇聯保持了51年的世界紀錄。
模鍛壓機主要用于制造航空、航天、核電、石化等領域的高強度鈦/鋁合金鍛件。如美國F15、F16、F22、F35戰斗機的鈦/鋁合金機身框架、起落架、發動機渦輪盤;美國波音747-787客機的鈦合金起落架構件;俄國蘇27、蘇33、T50戰斗機的鈦合金結構件;歐洲空客A320-380客機的鈦合金結構件;烏克蘭GT25000艦用燃氣輪機直徑1.2米渦輪盤等，都需要用上述巨型壓機模鍛成型。其中美國波音747客機的主起落架傳動橫梁，采用TI-6Al-4V鈦合金，鍛件長6.20米，寬0.95米，投影面積4.06平方米，重達1545公斤。美國F-22戰斗機的后機身發動機艙，采用Ti-6Al-4V整體隔框閉式模鍛件，長3.8米，寬1.7米，投影面積5.16平方米，重達1590公斤，由威曼高登公司采用4.5萬噸級模鍛壓機制造。F-22戰斗機的中機身整體隔框閉式模鍛件，投影面積達到5.67平方米，是迄今為止世界上最大的航空用鈦合金整體隔框鍛件，也由威曼高登公司提供。
從世界范圍來看，凡是擁有巨型模鍛壓機的國家，無一不是航空工業強國。美、蘇、歐在半個世紀前建造的巨型壓機，奠定了世界航空工業三足鼎立的局面。而中國在1978年改革開放后，重工業發展嚴重停滯，大批航空軍工項目下馬，其中就包括一臺當時計劃研制的6.5萬噸級壓機。這一停就是二十多年時間，嚴重制約了中國航空工業發展。“8億件襯衫換一架飛機”，成為改革開放后，中國工業體系墮落的真實寫照。中國JH7、J10、J11等飛機上的部分鈦鋁合金框、梁、軸、臂、桿等模鍛件，甚至需要從國外進口。航空發動機、艦用燃氣輪機由于缺少巨型模鍛壓機的支持，在性能產量上長期無法突破。如此關鍵性的核心裝備，肯定是無法用“以市場換技術”的買辦政策從國外獲得。要想突破關鍵技術瓶頸，仍然要靠中國人自己的努力。此時毛澤東時期給中國留下的重工業基礎，再一次發揮了作用。
關系國家命脈的國有企業
中國第二重型機械集團，位于四川成都東北57公里的德陽市，始建于1958年10月13日，原名西南重型機器廠，1960年更名為第二重型機器廠，是1950-1963年間，我國籌建的八大重型機器廠之一。二重建設分為兩期工程，動員了數萬名建設者，由170多個單項工程組成，分屬生產車間、輔助車間、動力設施、倉庫設施、運輸設施、焦化廠、耐火材料廠等十大部分。其中僅生產車間就有43.6萬平方米，采用大跨度鋼筋混凝土結構建造。1954年從捷克進口一臺1.2萬噸級自由鍛造水壓機，1960年運至二重安裝，僅機坑就深達10米。120噸平爐廠房行車橫梁跨度達36米，重達150噸。1971年德陽二重全面建成投產，廠區占地面積2.69平方公里，下設鑄造、鍛造、模鍛、金屬結構、重機、齒輪、軍工等7個分廠，及鍛冶、工藝等23個處，另有大型鑄鍛件研究所、重型機械設計研究所、工藝研究室等科研機構。以大型軋鋼、鍛壓設備、電站設備鑄鍛件和大型火炮、航空鍛件為生產方向。
建廠54年來，德陽二重為我國重工業發展，提供了近200臺套關鍵裝備，完成機器產品產量113萬噸，為火電、水電、核電建設提供了20多萬兆瓦的大型鑄鍛件。1974年為葛洲壩制造世界最大的17萬千瓦轉槳式水電機組轉輪葉片(轉輪直徑11.3米)，1978年為舞鋼研制的4200mm特厚板熱連軋機，被譽為“共和國功勛軋機”。1982年為重慶西南鋁加工廠研制1萬噸級多向模鍛水壓機。1987年為寶鋼二期制造2050mm熱連軋機。1988年研制成功國內第一條全自動模鍛生產線——長春一汽12500噸曲軸前梁鍛造自動生產線。2005年為寶鋼研制的5000mm寬厚板軋機，是我國第一臺5米級軋機。2006年向波蘭出口2250mm熱連軋機組。2008年建成世界最大的1.6萬噸級自由鍛造水壓機。2010年參與制造三峽70萬千瓦水輪機轉輪。至今已形成一次冶煉900噸鋼水、澆鑄600噸級真空鋼錠、鑄造500噸級鑄鋼件、鍛造400噸級鍛件的能力。
德陽二重還是我國航空模鍛件的重要生產基地之一，有30多年的材料研究和生產經驗，先后為我國航空工業提供了40余萬件航空模鍛件，產品覆蓋了所有國產機型。但是由于缺乏巨型模鍛壓機，二重在生產航空鈦/鋁合金模鍛件方面，只有小型對擊錘、模鍛錘，難以加工大尺寸模鍛件。1973年中國第一臺3萬噸級模鍛壓機在西南鋁加工廠投產后，德陽二重曾在1976年計劃研制一臺6.5萬噸級模鍛壓機，并與清華大學展開了樣機研制工作。但是到改革開放后，該計劃最終流產。這一停就是二十多年。
世界鍛造工業萌芽期
鍛造是一種非常古老的金屬加工工藝，從遠古時代起，人類就開始通過鍛造工藝來制造金屬刀劍。鐵匠通過上百次反復折疊錘打坯料，使疏松的金屬內部柱狀晶粒結構，結成細小均勻的等軸再結晶組織，鋼胚內原有的偏析、疏松、氣孔、夾渣等缺陷得到了壓實鍛合，讓刀劍獲得更高的硬度和韌性。刀劍屬于小型金屬件，鐵匠還能用鐵錘鍛打加工。但是當人類進入工業時代后，重型機械上重達幾噸、幾十噸、甚至幾百噸的巨型鋼鐵零部件，便不是鐵匠用鐵錘能鍛造的了。強度超過鋼鐵的鈦合金材料，也非人力所能加工，由此便促進了金屬鍛造機械的發展。
1653年(清順治10年)。30歲的法國物理學家帕斯卡，在《論液體的平衡和空氣的重力》一書中，提出了液體靜壓傳動原理(帕斯卡原理)。利用液體的不可壓縮性，在密閉容器的一端，用活塞向液體施加作用力，液體會將相等的力傳遞到容器壁和另一端活塞，兩端壓強相等。假如第二個活塞的面積是第一個活塞面積的10倍，那么作用在第二個活塞上的力，將增大為原來的10倍。這一原理如同“力量倍增器”，讓人們找到了突破人類力量極限的方法。
1795年(清乾隆60年)，也就是乾隆退位的那一年。47歲的英國工程師布拉默(J.Bramah)，利用帕斯卡原理，制成了第一臺實用的水壓機，可用于壓紙打包。布拉默是個多才多藝的發明家，他改進的U型管防臭抽水馬桶和防盜鎖具，都獲得了專利。他還與“英國機床之父”莫茲利合作，研究了制鎖車床。為了提高水壓機的壓制力，布拉默與莫茲利合作，研究如何提高液壓缸內壁車床加工精度，并用采用皮制杯狀密封墊圈，解決了柱塞和液壓缸體之間的漏泄問題。同年他獲得了第2045號水壓機專利。1830年代后，隨著鐵路蒸汽機、機械制造等領域的需求，一些小型水壓機開始應用于金屬鍛造領域。同一時期，以蒸汽為動力的落重蒸汽錘也獲得了發展。
1836年(清道光16年)，法國施耐德兄弟成立克魯索鑄造廠，開始用單臂蒸汽錘，制造蒸汽火車部件。1842年，英國工程師J·內史密斯，在考察過克魯索工廠后，設計出“人”字形雙臂結構的蒸汽錘。1843年，克魯索鑄造廠開始批量生產改良后的蒸汽錘。隨后德國軍火巨頭克虜伯公司，與其展開了激烈競爭。火炮及裝甲武器的生產，又進一步刺激了蒸汽錘噸位不斷提升。1861年，克虜伯公司制造出一臺名叫“Fritz”的50噸級蒸汽錘，安裝在埃森工廠，并保持了16年的世界紀錄。
直至1877年，不甘落后的法國克魯索鑄造廠，推出世界最大的100噸超級蒸汽錘，并做成模型，在1878年的巴黎萬國博覽會上好生炫耀了一番。這是當時世界上最先進的鍛機，包括機架、鍛砧、鍛錘、汽缸、閥門等部件。總重量達到1300噸，總高21米，基礎深入地下11米，砧座重達750噸，蒸汽汽缸內徑1.9米，活塞行程5米，最大鍛造力500噸米，能鍛造120噸巨型鋼錠。由此克魯索成為當時世界上鍛造能力最強的企業。1889年落成的埃菲爾鐵塔，所有的鋼鐵制件，均由克魯索工廠制造。1891年，美國伯利恒鋼鐵公司在購買了克魯索專利后，制造出一臺125噸蒸汽錘。喜歡熱鬧的美國人也造了一個木制模型，在1893年的芝加哥哥倫比亞世界博覽會上展出。同一年，美國伯利恒鋼鐵公司，歷時4年建設的美國第一個重型鍛造廠建成投產，裝備了世界第一臺萬噸級自由鍛造水壓機。
20世紀初，隨著大型蒸汽機、發電機、重型火車、裝甲巡洋艦、大口徑火炮等重型機械設備的發展，水壓機噸位迅速提高。1905年，出現以油代替水作為工作介質的油壓機，性能得到進一步改善。1934年12月，蘇聯在新克拉馬托爾斯克重型機器廠(NKMZ)建成第一臺萬噸水壓機(100MN)。此后，德國、日本、捷克等國相繼建成一批萬噸水壓機。到二戰結束前，蘇聯已經擁有4臺萬噸級水壓機，美國擁有8臺，大型鍛造設備便成為一個國家工業實力的象征。
世界模鍛壓機發展概況
巨型模鍛液壓機是隨著航空工業的需要而逐步發展起來的，早在第二次世界大戰以前，德國為了發展航空工業，制造戰斗機需要的航空鋁合金鍛件，于1934年研制了7000噸模鍛液壓機。1938-1944年期間又先后制造了3萬噸模鍛水壓機1臺(安裝在斯列曼Schloemann公司，現在是SMS集團的一部分)、1.5萬噸模鍛水壓機3臺。英國于1937年制造了1.2萬噸模鍛水壓機1臺，其他國家都沒有萬噸模鍛水壓機。
1942年第二次世界大戰進入白熱化后，美國為加速生產戰斗機，曾建造百余臺中小型模鍛水壓機，但最大公稱壓力僅5000噸。由于戰時大型航空模鍛件供應不足，B-17、B-25、B-29轟炸機在生產中出現很多問題。1945年二戰結束以后，美、蘇兩國意識到大型模鍛壓機的重要性，于是以戰敗賠償為由，從德國拆走了一批萬噸級模鍛液壓機，美國拆走2臺15000噸模鍛液壓機，蘇聯拆走15000噸及30000噸模鍛液壓機各一臺。這些設備成為美蘇兩國在冷戰時期，制造超大型模鍛壓機的技術基礎。
1950年，美國開始實施“空軍重型壓機計劃(The Air Force Heavy Press Program)”，由聯邦政府出資建造兩臺世界最大的4.5萬噸和兩臺3.15萬噸模鍛壓機。1955年，美國梅斯塔(MESTA)重型機器廠，為美國鋁業(Alcoa)位于俄亥俄州的克利夫蘭工廠，建造了一臺4.5萬噸級模鍛水壓機，同時聯合工程公司又為美國鋁業制造了一臺3.15萬噸模鍛液壓機。用于生產航空鋁合金模鍛件。同年，美國最大的航空鈦合金部件制造商——威曼·高登(Wyman-Gordon)，在馬薩諸塞州格拉夫頓鍛造廠，也建成了一臺4.5萬噸級模鍛水壓機和一臺3.15萬噸模鍛壓機，由美國勞威公司(Loewy Construction Company)設計制造，主要用于加工鈦合金模鍛件、高溫合金和鋼模鍛件。這四臺巨型模鍛壓機，為美國后來的大型客機(如波音747)、大型運輸機(如C-5A)、戰略轟炸機(如B-1B)和先進戰斗機(如F-15、F-16、F-22、F-35)，提供了高質量的航空鈦/鋁合金模鍛件，為美國稱霸世界航空工業奠定了雄厚基礎。堪稱美國的“國寶級”裝備，它們如果出現問題，整個美國航空制造業就會癱瘓。2011年，美國鋁業為承攬F-35戰斗機鍛件合同，耗資1.1億美元對4.5萬噸模鍛壓機進行了翻新。
1951年，蘇聯將從德國斯列曼公司拆回來的30000噸級模鍛水壓機，安裝在卡敏斯克鋁廠，用于生產鋁合金模鍛件。1957年至1961年，烏克蘭新克拉馬托重型機器廠(HKM3)，為蘇聯建造了兩臺世界最大的7.5萬噸級模鍛水壓機，分別安裝在古比雪夫鋁廠和上薩爾達鈦廠。古比雪夫鋁廠建于1954年，1960年7月5日投產，是蘇聯最大的鋁合金加工廠，蘇聯解體后改名為薩馬拉冶金廠，2005年被美國鋁業收購。上薩爾達鈦廠(ВСМПО)始建于1933年，是蘇聯第一個航空鋁合金冶金廠，二戰期間搬遷至上薩爾達，是戰時蘇聯戰機鋁材的主要制造商，戰后發展為蘇聯最大的航空鈦合金加工廠。蘇聯建造的這兩臺巨型機器，成為其重工業實力的象征。這種當時世界最大的巨型機器，總高34.7米，長13.6米，寬13.3米，基礎深入地下21.9米，總重20500噸。工作臺尺寸16米X3.5米，模具空間凈高4.5米，滑塊行程2000mm。1961-1964年，蘇聯還在烏拉爾重機廠(Y3TM)、新克拉馬托重機廠、新西伯利亞重機廠又各自制造1臺30000噸模鍛液壓機。在這期間HKM3還制造了1臺15000噸模鍛液壓機。
法國在二戰期間由于被德國占領，失去了發展航空工業的機會。二戰后，法國于1953年分別在伊索公司和Crcout-Loire公司，建造了兩臺2萬噸級模鍛水壓機，用于制造航空鋁合金鍛件。1976年，法國奧伯杜瓦(Aubet&Duval)特鋼公司，向烏克蘭新克拉馬托重型機器廠(HKM3)，購買了一臺6.5萬噸模鍛水壓機，用于生產鈦合金模鍛件和航空鋁合金模鍛件。2005年，法國奧伯杜瓦公司，又從德國辛北爾康普集團(Siempelkamp，1883年成立)，訂購了一臺4萬噸級模鍛液壓機。但是受限于加工能力，歐洲空中客車公司制造A380大型客機時，用的起落架鈦合金構件，仍然需要送到俄羅斯的7.5萬噸級模鍛機上去加工。A380客機的兩個6輪三軸小車式主起落架，承重超過590噸，要求壽命達到60000個起落架次;采用Ti-1023鈦合金鍛造，長度達4.255米，重達3210公斤。這是目前世界最重的航空鈦合金模鍛件。
中國萬噸級模鍛壓機發展概況
中國由于鴉片戰爭以來遭受的長期破壞，工業發展水平極其低下。1947年，國民黨政府以戰爭賠償的名義，從日本拆回五臺1000-3000噸級老舊水壓機。由于國民黨迅速垮臺，這些設備運回后一直存放在幾個省市的倉庫中銹蝕。1949年新中國成立后，為了加速國民經濟恢復重建，將這批老舊水壓機修復后投產。1953-1957年間，我國還從蘇聯和捷克進口了8臺800-6000噸級自由鍛水壓機，分別安裝在籌建中的齊齊哈爾第一重機廠、太原重機廠等單位。這批千噸級水壓機，便成為中國重工業體系建設的起點。
1958年大躍進期間，為了加速我國重工業發展，黨中央決定為籌建中的上海重型機器廠，和齊齊哈爾第一重型機器廠，各配置一臺國產1.2萬噸級自由鍛造水壓機，分別由上海江南造船廠和沈陽重型機器廠牽頭組織研制。另外從捷克進口一臺1.2萬噸級自由鍛造水壓機，安裝在籌建中的德陽第二重型機器廠。這批國產萬噸級鍛造裝備的研制，極大提高了我國重型機械設備的設計制造能力，對于推動我國重工業發展，做出了極大貢獻。
1961年5月15日，為了加快航空、導彈、原子彈的研制工作，中央批準國家計委、國家科委《關于安排九套大型成套設備生產任務》的報告。決定為籌建中的重慶西南鋁加工廠(冶金部112廠)，研制一臺30000噸級模鍛水壓機，和一臺12500噸級臥式鋁合金擠壓機。其中3萬噸模鍛水壓機由第一重型機器廠、一機部機械科學研究院負責研究、設計、制造，以趙德生、劉炯黎、方瑞農為主設計。12500噸臥式擠壓機，由沈陽重型機器廠設計制造，以王錚安、馮華清、徐敦為主設計。
3萬噸模鍛水壓機于1960年8月開始研制，1967年底在齊齊哈爾第一重機廠完成制造，主體部件為鍛焊結構，主機本體重7700噸(僅活動橫梁就重1429噸)，設備總重達9015噸，百噸以上的大件就有16件。在研制過程中，一重副總工程師馮子珮率領技術人員大膽采用電渣焊、電液同步平衡系統等新技術、新工藝，成功解決了立柱、工作缸的焊接，以及活動橫梁、下橫梁的20片縱向板(每片用8塊3200×1500×320毫米鍛板，電渣焊成)制造和大平面加工等難題，使主體設備的大型鑄件、鍛件、焊接件全部達到一級水平。
1970年9月21日，30000噸模鍛水壓機和12500噸臥式擠壓機，開始在西南鋁加工廠安裝。1973年9月，30000噸模鍛水壓機第三次試車成功，擠模壓車間全部建成投產。該機投產后又作了一些改進。1981年西安重型機械研究所為該機研制成功內控式邏輯閥和電氣系統半導體線路的平衡系統，使活動橫梁靜態平衡精度高于每米0.043毫米，比1970年代蘇聯為法國制造的相似設備，提高了一個數量級。
1975年，一機部(機械工業部)和三機部(航空工業部)，向當時的國家計委提交了，關于建造大型模鍛水壓機基地的請示報告，并且得到批復。德陽二重隨即與清華大學合作，展開了6.5萬噸級多向模鍛水壓機的設計研制工作，1981年進行了1000噸級模擬樣機測試。但是隨著改革開放后，中央大規模壓縮重工業項目建設，大批項目列入“停緩建”目錄，該計劃最終流產。這一停就是22年!重型模鍛壓機的缺乏，成為阻礙我國航空工業發展的一個重要瓶頸。
在此期間，清華大學等單位，在鋼絲纏繞預應力坎合技術研究上獲得突破，發展了一套完整的鋼絲(鋼帶)纏繞預應力結構的計算、設計、制造、施工和檢測的方法手段，為研制巨型模鍛液壓機打下了技術基礎。2005年，清華大學機械工程系與沈陽重型機械集團合作，設計成功3.5萬噸級模鍛液壓機。該機是當時世界最大的單缸模鍛壓機，主要用于生產航空發動機渦輪盤(1964年德國奧托福克斯otto-Fuchs公司，曾建造過一臺3萬噸級單缸模鍛液壓機)。2009年，內蒙古北方重工集團，與清華大學合作，研制成功世界最大的3.6萬噸級厚壁鋼管垂直擠壓機，和1.5萬噸級制坯液壓機。近年來，中國經濟實力的進一步提高，與軍事斗爭準備壓力的增大，促使我國再次啟動了巨型液壓機的研制工作。
重啟巨型模鍛壓機研制計劃
2003年，中國工程院師昌緒院士，組織了由全國31個企事業單位，包括航空、機械、冶金、教育等部門的五位院士和17位專家，組成了《發展我國大型鍛壓裝備研究——建設8萬噸模鍛液壓機及其配套設備》咨詢組，再次向國家建議：在“十一五”期間建造一臺8萬噸級模鍛液壓機，和一臺1.5萬噸難變形合金擠壓機，以使我國盡快獲得鈦合金、高溫合金、超高強度合金鋼大型整體精化模鍛件的制造能力。國家發改委、科技部、國防科工委隨后將其列入中長期規劃，并安排組織實施。
2006年11月29日，北京海淀區中工大廈，由中國機械工業聯合會主持，中國二重集團召開8萬噸級模鍛液壓機方案論證會。出席會議的學術界權威人士有：兩院院士師昌緒，工程院院士鐘掘、機械科學研究院副總工程師陳蘊博、北航材料研究院副總工程師趙振業等大批專家。二重集團副總工程師陳曉慈，通報了項目總體方案。會議確認：由于8萬噸模鍛壓機是一項復雜的高技術系統工程，應以二重集團為主體，組建“產、學、研、用”相結合的研發團隊，大力協同，聯合攻關，以確保項目成功。
2007年10月1日，德陽二重集團建造的當時世界最大的16000噸級自由鍛造水壓機成功投產。喜訊接連不斷，11月15日，國家發改委最終批復，同意中國二重集團，聯合中南大學、燕山大學、西安重型機械研究院等單位，設計制造8萬噸級模鍛壓機，項目總投資15.17億元，其中企業自籌3.03億元，申請國家撥款4億元，申請銀行貸款8億元。規劃年產航空、電力、石化等鈦/鋁合金模鍛件1.5萬件，重約1.34萬噸。
2008年5月27-29日，中國第二重型機械集團在湖南中南大學，召開了8萬噸級模鍛壓機方案設計審查會。中南大學校長黃伯云院士、鐘掘院士、西安重型機械研究院關杰院士、二重集團副總工程師何萬明、二重設計研究院副院長楊固川、燕山大學杜鳳山教授、許世民教授等人出席了審查會。楊固川副院長作為8萬噸壓機的總設計師，向與會專家詳細介紹了研究設計方案。2008年7月，由12位院士、專家組成的項目評審組，對8萬噸模鍛壓機技術設計和工藝技術方案進行了評審，與會專家一致認為，8萬噸模鍛壓機技術設計合理、可靠，達到了項目的技術設計要求和深度，并順利通過評審。
8萬噸重型模鍛液壓機的巨大壓制能力，相當于把8000輛10噸載重卡車，壓在一張書桌大小的面積上。因此工作過程中伴隨著巨大的能量聚集、傳遞和釋放，其部件制造、運輸、安裝的難度極大。傳統的萬噸級自由鍛造水壓機，采用三梁四柱結構，最重的運行部件重量超過300噸。而8萬噸模鍛壓機，最大壓制噸位是其4-5倍以上，如果依舊采用三梁四柱結構，必然會出現很多問題。如美國梅斯塔公司在1955年為美國鋁業建造的4.5萬噸壓機，就是采用三梁四柱結構。其結構笨重、剛性較差，橫梁的撓度達每米0.6mm。重型鑄造橫梁的巨大彈性壓縮和偏轉，導致模鍛件厚度超差。鍛焊結構機身疲勞壽命不高，美鋁4.5萬噸壓機的上、下橫梁運行500萬次就要報廢，立柱和液壓缸最多運行200萬次。蘇聯針對這些問題，采用了另辟蹊徑的設計方案。在7.5萬噸級壓機中采用非預應力結構，將多層超厚鋼板用螺栓緊固成整體框架，取代傳統整體鑄造橫梁，使重型鑄鋼件占整機重量下降到7%。在計算機軟件分析尚不發達的時代，這種設計是十分大膽的。我國要建造世界最大的8萬噸級模鍛壓機，必然要采用新型結構和設計思想，以減低制造安裝難度和成本，提高機體使用壽命。
二重研制團隊經過長期攻關，決定采用C形機架板框結構，主要部件由機架、5個主工作液壓缸(中間缸也作為垂直穿孔缸)、垂直穿孔系統、上板梁、組合式活動橫梁、組合式固定下梁、移動工作臺、4個回程液壓缸、4個同步缸、兩個底座裝置等組成。采用的預緊大拉桿有60多根，直徑從160-900mm不等。四個主工作缸，液壓油工作壓力0-63MPa，單缸最大工作壓制力1.6萬噸。另有一個垂直穿孔缸(不穿孔時做主缸用)，單缸壓制力也是1.6萬噸，五缸合計8萬噸。工作臺面尺寸為4X8米，工作臺單缸抬升力240噸，總抬升力1920噸。主機地面高度為27米，基礎深入地下15米，總高度為42米，設備總重2.2萬噸。為驗證主機結構設計的計算結果與實際的吻合程度，二重曾按照1比11.1的比例，制造了8萬噸模鍛壓機的金屬模型(6.5MN模擬樣機)，以電測法為主，對各種載荷工況下的機架、橫梁等結構部件和重要零件的強度、鋼度進行全面測試，并與有限元分析結果進行比對，最終確定壓機各部件的結構。
該壓機的活動橫梁部分重達2600多噸，主要由兩片中梁、兩片側梁、四根導向桿、兩塊上墊板、中間墊板、拉桿、支柱、下板等組成。其中每片中梁重379噸，兩片中梁由10根直徑450mm的拉桿拉緊，每根施加2200噸的預緊力。每片側梁重232噸，長12.3米，寬1.93米，高3.6米，兩片側梁由2根550mm的拉桿與中梁鎖緊，每根拉桿施加2800噸的預緊力。該壓機控制系統可對壓力、速度、時間、壓下位置等參加進行精確監控。具備三級調壓設計，第一級壓制力4萬噸，運行速度每秒60mm;第二級壓制力6萬噸，運行速度每秒40mm;第三級壓制力8萬噸，運行速度每秒30mm;均可實現無級調壓。活動橫梁行程2米，最大裝模空間高度4.5米。
如何建造世界最大的巨型液壓機
8萬噸模鍛壓機屬于世界極限裝備，很多達到了人類工業能力的極限水平。如壓機的活動橫梁中梁，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制造出來，對二重提出極高的技術挑戰。
2008年9月28日，二重集團重型裝備股份公司，與集團總公司簽訂8萬噸模鍛壓機供貨合同，負責鍛機設備制造安裝工程。2008年12月25日，二重集團研制的8萬噸級模鍛液壓機，30多件鑄鋼件澆鑄模型正式投產，標志著8萬噸壓機進入制造階段。這臺巨型壓機光是三大鑄鋼件，就需要澆鑄2000多噸鋼水，加工后凈重達1351噸。主要部件下梁、中梁、上十字鍵上部、活動橫梁中梁的鑄件模型制作難度大，工藝復雜，質量要求高。需要經過撞制砂型，修型、干燥、制作蓋箱等多達幾十道工序的造型環節。僅鑄件的澆注系統冒口模型就創造了模型史上最大、最重的紀錄。二重集團采用計算機反復模擬澆注凝固實驗以確保澆注成功。
2009年4月30日凌晨3點，二重集團鑄造廠鑄鋼車間造型現場大跨西30米地坑，8萬噸液壓機開始澆鑄第一件鑄鋼件——下固定梁中梁。該部件長8070mm，寬度4070mm，高度2225mm，重達395噸。二重組織了693噸鋼水，采用5包一次合澆成功。為確保成功，二重制作了1500噸靜壓48小時的加固硬砂床保證底床強度，多達3層的1000噸壓鐵科學分布在數百個背點，三次補澆后派專人看守132小時，以確保萬無一失。相隔近4個月后，8月25日，二重又成功澆鑄了第二片下固定梁中梁。
2009年11月16日，河南舞陽鋼鐵公司為德陽8萬噸壓機，研制的390mm電渣重熔特厚調質鋼板如期交貨。這批80塊20MnNiMo特厚鋼板，主要用于制造8萬噸壓機機架，總重量達到2348噸。該鋼板內部結構致密度、純潔度、機械性能及平直度等各項標準要求極高。由于鋼板大單重、大厚度，其表面質量、性能合格率、探傷合格率極難保證，生產難度極大。
2010年2月24日，德陽二重鍛造廠熱處理車間，8萬噸壓機的固定拉桿一次性調質淬火成功。該拉桿長14200mm，直徑550mm，是加工長度最長、直徑最小的產品，其細長形狀不僅造成淬火出爐上端部溫度偏低，而且造成淬火中變形量不易控制，給產品質量的保證工作提出了挑戰。
2010年3月24日22時45分，二重集團澆鑄有史以來最大的鑄鋼件——8萬噸壓機活動橫梁中梁(加工后重量450噸)。此次澆鑄所需鋼水重達758噸，僅第一次五包鋼水合澆就達609噸，需要80噸電爐和60噸電爐連續冶煉提供鋼水。整個活動橫梁為“II”型箱形結構，分布有10個拉桿孔、4個鑄造工藝孔及中間穿孔部分，對鑄造砂箱造型、及鋼水分布有極高要求。整個澆鑄工作從當天凌晨3時30分電爐送電開始，一直持續了19個小時。
2010年4月16日，德陽二重大型模鍛壓機廠房鋼結構主體工程進入收尾階段。該廠房總面積1.013萬平方米，有基坑、爐子間、高壓泵站、變電所輔助用房等組成。廠房鋼結構立柱高達46米，重達80余噸。配置兩臺300噸級廠房起重機，單片梁重120噸，離地高度36米。負責施工的中機一建公司，用兩臺履帶式起重機完成了吊裝任務。
2010年6月30日，8萬噸壓機的下十字鍵，在二重鍛造廠水壓機車間鍛造成功。該部件形狀不規則，截面超大(2200×2300mm)，重達165噸，用290噸級鋼錠鍛制。為鍛造分廠生產史上最大矩形截面鍛件，生產難度很大。鍛造分廠技術科與水壓機相關人員及時提出解決措施，確保了鍛件的順利生產。隨著兩個下十字鍵的成功投料，8萬噸壓機的大型鍛件制造工作進入尾聲。2010年8月，世界最大的8萬噸模鍛水壓機核心部件——5個主工作液壓缸柱塞，在二重集團德陽萬力重型機械公司的外圓磨床上，磨削加工外圓。
2011年2月19日，二重重裝公司召開董事會，審議通過8萬噸壓機安裝設備議案。2011年5月15日，二重8萬噸模鍛車間廠房，各施工單位舉行總裝誓師大會，標志著這臺世界最大的模鍛壓機，正式進入主體安裝階段。該機設備總重達兩萬多噸，有眾多百噸級超大超限部件，對于翻身、運輸、吊裝、裝配工作提出了極高要求。經過長達一年的總裝工作。2012年4月1日，二重8萬噸級模鍛水壓機，首次投料試車。整個調試工作已經進入尾聲，預計2013年4月投產。
該機建造成功，標志我國裝備制造業整體水平進一步提升，實現了鍛造產品從高端產品向世界頂級產品的跨越，關鍵大型鍛件受制于外國的時代徹底結束，成為我國國民經濟特別是裝備制造業和維護國家安全不可缺少的重要戰略裝備。8萬噸模鍛壓機與激光快速成型(3D打印)技術取得突破，將為中國航空工業發展，插上騰飛的翅膀。更多最新調查報告，市場調查報告，研究報告，華夏經緯市場調查公司。
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