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不鏽鋼鍛件是指不鏽鋼材料被施加壓力,透過塑性變形塑造要求的形狀或合適的壓縮力的物件。
這種力量典型的透過使用鐵錘或壓力來實現。透過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏鬆等缺陷,最佳化微觀組織結構,同時由於儲存了金屬流線,鍛件的機械效能一般優於同樣材料的鑄件。
透過一個正在鍛造的核反應堆工件,看世界模鍛壓機發展
AREVA Creusot-Forge鍛造核反應堆工件
阿海琺•克魯梭鍛造(AREVA Creusot-Forge)和克魯梭機械工廠(Creusot Mecanique)專門從事大型鍛造和鑄造件的製造和加工。這些鍛造工業裝置,是阿海琺(AREVA)參與核島製造市場競爭重要組成部分。它也是世界上能夠實現核電反應堆冷卻系統部件製造的主要鍛造裝置之一。
AREVA Creusot-Forge鍛造核反應堆工件
AREVA Creusot-Forge鍛造核反應堆工件
AREVA Creusot-Forge鍛造核反應堆工件
AREVA Creusot-Forge鍛造核反應堆工件
用於反應堆容器底部衝壓的鋼坯工件
大型鍛造和鑄造件主要用於核電廠的蒸汽發生器,加壓器,反應堆容器和反應堆容器封蓋頭的鍛件和鑄件。
全球核電業中排首位,法國阿海琺(AREVA)核能公司,
阿海琺•查隆/聖馬塞爾阿海琺•查隆/聖馬塞爾(AREVA Chalon/St-Marcel)工廠位於勃艮第的索恩 - 盧瓦爾省(Saône-et-Loire)。索恩是歐洲鐵路、公路和水路運輸的主要樞紐。阿海琺•查隆/聖馬塞爾(AREVA Chalon / St Marcel)是第三代反應堆冷卻劑迴圈制造的世界領導者。
AREVA Chalon/St-Marcel
該公司主要製造核電用壓水堆相關重元件,包括蒸汽發生器,加壓器,反應堆容器和反應堆容器封閉頭等。
AREVA Creusot-Forge鍛造液壓機
另人印象深刻就是這臺巨型模鍛液壓機,巨型模鍛液壓機是象徵重工業實力的國寶級戰略裝備,世界上能研製的國家屈指可數。目前世界上擁有4萬噸級以上模鍛壓機的國家,只有美國、俄國、法國和中國。巨型模鍛壓機主要用於製造航空、航天、核電、石化等領域的高強度鈦/鋁合金鍛件。
鍛造是一種非常古老的金屬加工工藝,從遠古時代起,人類就開始透過鍛造工藝來製造金屬刀劍。鐵匠透過上百次反覆摺疊錘打坯料,使疏鬆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、疏鬆、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。刀劍屬於小型金屬件,鐵匠還能用鐵錘鍛打加工。
但是當人類進入工業時代後,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。
世界模鍛壓機發展歷史●1653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)。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。
照片為英國謝菲爾德凱勒姆島博物館,展示布拉默水壓機模型
●1795年,47歲的英國工程師布拉默(J.Bramah),利用帕斯卡原理,製成了第一臺實用的水壓機,同年他獲得了第2045號水壓機專利。
●1830年代後,隨著鐵路蒸汽機、機械製造等領域的需求,一些小型水壓機開始應用於金屬鍛造領域。同一時期,以蒸汽為動力的落重蒸汽錘也獲得了發展。
●1843年,克魯索鑄造廠開始批次生產改良後的蒸汽錘。隨後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。
安裝在埃森工廠50噸級蒸汽錘
●1861年,克虜伯公司製造出一臺名叫"Fritz"的50噸級蒸汽錘,安裝在埃森工廠,並保持了16年的世界紀錄。
●1877年,法國克魯索鑄造廠,推出世界最大的100噸超級蒸汽錘,並做成模型,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,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。
法國克魯索鑄造廠,世界最大的100噸超級蒸汽錘
●1891年,美國伯利恆鋼鐵公司在購買了克魯索專利後,製造出一臺125噸蒸汽錘。同一年,美國伯利恆鋼鐵公司,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。
美國匹茲堡Homestead鋼鐵廠,世界第一臺萬噸級自由鍛水壓機
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裝置的發展,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,效能得到進一步改善。
●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)。
●1934年,德國研製成功7000噸模鍛液壓機。到1944年期間又先後製造了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。
●1942年第二次世界大戰進入白熱化後,美國為加速生產戰鬥機,曾建造百餘臺中小型模鍛水壓機,但最大公稱壓力僅5000噸。
●1945年二戰結束以後,美、蘇兩國意識到大型模鍛壓機的重要性,於是以戰敗賠償為由,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。這些裝置成為美蘇兩國在冷戰時期,製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。
●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,用於生產鋁合金模鍛件。
克利夫蘭工廠(左)格拉夫頓鍛造廠的4.5萬噸模鍛液壓機
●1953-1957年間,中國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。
●1953年法國分別在伊索公司和Crcout-Loire公司,建造了兩臺2萬噸級模鍛水壓機,用於製造航空鋁合金鍛件。
●1955年,美國梅斯塔(MESTA)重型機器廠,為美國鋁業(Alcoa)位於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,聯合工程公司又為美國鋁業製造了一臺3.15萬噸模鍛液壓機。
烏克蘭新克拉馬託重型機器廠(HKM3)7.5萬噸級模鍛液壓機
●1957年至1961年,烏克蘭新克拉馬託重型機器廠(HKM3),為蘇聯建造了兩臺世界最大的7.5萬噸級模鍛液壓機,分別安裝在古比雪夫鋁廠和上薩爾達鈦廠。
●1961-1964年,蘇聯還在烏拉爾重機廠(Y3TM)、新克拉馬託重機廠、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還製造了1臺15000噸模鍛液壓機。
中國一重亞洲最大的30000噸級模鍛水壓機
●1967年,中國第一重型機器廠建成亞洲最大的30000噸級模鍛水壓機,裝備重慶西南鋁加工廠(冶金部112廠)。
●1973年9月,西南鋁加工廠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。
●1976年,法國奧伯杜瓦(Aubet&Duval)特鋼公司,向烏克蘭新克拉馬託重型機器廠(HKM3),購買了一臺6.5萬噸模鍛水壓機,用於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,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。
美國鋁業收購薩馬拉冶金廠
●2005年,美國鋁業收購古比雪夫鋁廠蘇聯解體後改名為薩馬拉冶金廠7.5萬噸級模鍛液壓機。
●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。
二重鍛造出1150MW半轉速汽輪發電機轉子
2009年5月18日,中國二重集團,用世界最大的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。該轉子直徑2050毫米,總長16400毫米,毛坯重310噸,採用國內第一支實重560噸特大型鋼錠鍛制。110萬千瓦以上級核電機組特大型半速整鍛轉子,是當前世界大型鍛件和極限製造領域高難產品,以前全世界只有日本製鋼所(JSW)一家能夠生產。
美國鋁業(Alcoa)翻新45000噸模鍛壓機
●2011年, 美國鋁業(Alcoa)公司為了承攬F-35戰鬥機鈦/鋁合金模鍛件訂單,投資1.1億美元,對俄亥俄州的克利夫蘭工廠1955年建成的45000噸模鍛壓機進行翻新。
中國首臺40000噸級模鍛液壓機
●2012年3月3日,中國首臺40000噸級模鍛液壓機,在西安閻良三角航空科技有限責任公司進行熱試車,並順利鍛造出首個大型盤類件產品。該機是目前世界最大的單缸模鍛液壓機,採用鋼絲纏繞預應力結構。
●2012年12月11日,由中國自主設計研製的世界最大模鍛液壓機,在四川德陽中國第二重型機械集團進入除錯階段,於2013年4月10日投入試生產。這臺8萬噸級模鍛液壓機,地上高27米、地下15米,總高42米,裝置總重2.2萬噸。
德陽二重8萬噸級模鍛液壓機,世界最大模鍛液壓機
該機建造成功,標誌中國裝備製造業整體水平進一步提升,實現了鍛造產品從高階產品向世界頂級產品的跨越,關鍵大型鍛件受制於外國的時代徹底結束,成為中國國民經濟特別是裝備製造業和維護國家安全不可缺少的重要戰略裝備。8萬噸模鍛壓機與鐳射快速成型(3D列印)技術取得突破,將為中國航空工業發展,插上騰飛的翅膀。
在此向為中國重工業發展進步而奮鬥的人們致敬,你們才是中國真正的脊樑。
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鍛造不鏽鋼鍛件的過程是:
切割下料、毛坯加熱、鍛造(鐓粗、拔長、衝孔等工序具體工步得根據鍛件形狀來要求如果是模鍛的話前提是做好模具),毛坯尺寸檢查、鍛後冷卻,通常就是這幾種鍛造過程。
由於不鏽鋼毛坯在加熱後鍛造中塑性下降,高溫下變形抗力增加,鍛造比較困難,所以在加工中要注意避免裂紋發生。