直升機(jī)的動(dòng)環(huán)和不動(dòng)環(huán)；火車(chē)的氣缸和活塞裙；木工機(jī)械機(jī)身；紡織機(jī)械的機(jī)座、軌道和絞線(xiàn)盤(pán)等等都已應(yīng)用鋁合金模鍛件來(lái)制造。而且，這些趨勢(shì)正在大幅度增長(zhǎng)，甚至某些鋁合金鑄件也開(kāi)始采用鋁合金模鍛件來(lái)代替。
目前，世界上大型鍛壓液壓機(jī)為數(shù)不多，中國(guó)更是寥寥無(wú)幾，隨著國(guó)防工業(yè)的現(xiàn)代化和民用工業(yè)特別是交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，鋁合金模鍛件的品種和產(chǎn)量，不僅不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，國(guó)際市場(chǎng)也有很大缺口。因此，我國(guó)抓緊建設(shè)幾條大、中型鋁合金鍛壓生產(chǎn)線(xiàn)是十分必要的、及時(shí)的，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和國(guó)防軍工現(xiàn)代化有重要的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。
2鋁合金鍛壓件的特性及應(yīng)用領(lǐng)域
2.1鋁合金鍛壓件的特性
①密度小，只有鋼鍛件的34%，銅鍛件的30%，是輕量化的理想材料。
②比強(qiáng)度大、比剛度大、比彈性模量大、疲勞強(qiáng)度高，宜用于輕量化要求高的關(guān)鍵受力部件，其綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它材料。
?、蹆?nèi)部組織細(xì)密、均勻、無(wú)缺陷，其可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁合金鑄件和壓鑄件，也高于其它材料鑄件。
?、茕X合金的塑性好，可加工成各種形狀復(fù)雜的高精度鍛件，機(jī)械加工余量小，僅為鋁合金拉伸厚板加工余量的20%左右，大大節(jié)省工時(shí)和成本。
?、蒌X鍛件具有良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性和非磁性，這些都是鋼鍛件無(wú)法比擬的。
?、薇砻婀鉂崱⒚烙^，表面處理性能良好，美觀耐用。
可見(jiàn)，鋁鍛件具有一系列優(yōu)良特征，為鋁鍛件代替鋼、銅、鎂、木材和塑料提供了良好條件。
2.2鋁合金鍛件的應(yīng)用領(lǐng)域
近幾年來(lái)，由于鋁材成本下降，性能提高，品種規(guī)格擴(kuò)大，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越大。主要用于航天航空、交通運(yùn)輸、汽車(chē)、船舶、能源動(dòng)力、電子通訊、石油化工、冶金礦山、機(jī)械電器等領(lǐng)域。主要鍛造鋁合金的特征及用途見(jiàn)表1。
3鋁合金鍛壓生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)展水平
3.1國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r與水平分析
鍛件生產(chǎn)是一個(gè)很古老的行業(yè)，但鋁合金鍛件的大量生產(chǎn)應(yīng)用是從1950年代開(kāi)始的。經(jīng)過(guò)幾十年的現(xiàn)代化改造，無(wú)論在工業(yè)裝備上，模具設(shè)計(jì)和制造上，生產(chǎn)工藝和技術(shù)上，還是在產(chǎn)品品種規(guī)格、生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量等方面都得到飛速發(fā)展，尤其是美國(guó)、俄國(guó)、德國(guó)、日本、法國(guó)、意大利、捷克、奧地利、瑞士等國(guó)的鍛壓生產(chǎn)的發(fā)展達(dá)到了相當(dāng)高的水平。
目前，全世界有鍛壓廠上千家，鍛壓機(jī)數(shù)千臺(tái)，年產(chǎn)鍛件近500萬(wàn)噸/年，其中，鋁合金模鍛件30萬(wàn)噸/年左右（年消耗近50萬(wàn)噸/年）。全球有大小水（液）壓機(jī)500余臺(tái)
，其中100MN以上的大型水（液）壓機(jī)10余臺(tái)。300MN以上的重型鍛壓機(jī)的分布情況是：俄國(guó)4臺(tái)。其中一臺(tái)是750MN，為世界之最；美國(guó)5臺(tái)（其中包括2臺(tái)450MN）；法國(guó)1臺(tái)，為650MN；德國(guó)2臺(tái)；中國(guó)1臺(tái)（中國(guó)正在建設(shè)和制造450MN和800MN巨型模鍛液壓機(jī)）；羅馬尼亞1臺(tái)；英國(guó)1臺(tái)。這些大型水（液）壓機(jī)的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、功能多、自動(dòng)化程度高、配備有操作機(jī)和快速換模裝置、平面配置合理、有利于連續(xù)作業(yè)、生產(chǎn)效率高。 此外隨著鋁合金模鍛件大型化、精密化程度提高，大型精密多向模鍛液壓機(jī)日益受到重視，各國(guó)已擁有多臺(tái)大型多向模壓液壓機(jī)，其中美國(guó)3臺(tái)，最大為300MN；法國(guó)1臺(tái)為650MN；英國(guó)1臺(tái)為300MN；中國(guó)1臺(tái)為100MN，俄國(guó)2臺(tái)為200MN和500MN；德國(guó)1臺(tái)為350MN。多向模鍛機(jī)屬于精密鍛壓設(shè)備，配備了PLC系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可對(duì)能量、行程、壓力、速度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)關(guān)鍵部件最佳工作點(diǎn)進(jìn)行控制，對(duì)各項(xiàng)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和顯示，對(duì)系統(tǒng)故障、設(shè)備過(guò)載、過(guò)溫和失控等進(jìn)行預(yù)報(bào)和保護(hù)，對(duì)制品質(zhì)量進(jìn)行控制。有的還包括有偏移檢測(cè)、同步系統(tǒng)、工作臺(tái)和機(jī)架變形補(bǔ)償、磁包存儲(chǔ)器、集成電路、光纖通訊、彩色屏等，可實(shí)現(xiàn)全機(jī)或全機(jī)列，甚至整個(gè)車(chē)間的自動(dòng)控制與科學(xué)管理。 除此以外為了生產(chǎn)各種規(guī)格和品種的大、中型精密鍛件，各國(guó)還裝配了各種型號(hào)的精鍛機(jī)，50噸以上的大型鍛錘、平鍛機(jī)及Φ5～Φ12M的大型精密軋環(huán)機(jī)，如美國(guó)的Φ12M、俄國(guó)的Φ10M精密軋環(huán)機(jī)，中國(guó)也裝備了多臺(tái)Φ5M的精密軋環(huán)機(jī)。 表1鍛造鋁合金的特性及用途 在鋁及鋁合金鍛件技術(shù)方向研制開(kāi)發(fā)出了大量的鍛壓新工藝、新技術(shù)，如液體模鍛、半固態(tài)模鍛、等溫鍛造、粉末鍛造、多向鍛造、無(wú)斜度精密模鍛、分部模鍛、包套模鍛等，對(duì)簡(jiǎn)化工藝、減少工序、節(jié)省能耗、擴(kuò)大品質(zhì)、增加規(guī)格、提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率、保護(hù)環(huán)境、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面發(fā)揮了重大作用。專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)控制鍛造溫度、鍛壓力、變形程度（欠壓力）和工藝潤(rùn)滑等主要工藝參數(shù)，控制制品尺寸和內(nèi)部組織、力學(xué)性能等提供了可靠的保證。 模鍛的設(shè)計(jì)與制造是鋁合金鍛壓技術(shù)的關(guān)鍵，鍛件CAD/CAM/CAE系統(tǒng)已十分成熟和普及，在美國(guó)，CAD/CAM/CAE系統(tǒng)正被CIM（計(jì)算機(jī)一體化）所代替。CIM包括成套技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、CAD/CAM/CAE技術(shù)、機(jī)器人、專(zhuān)家系統(tǒng)、加工計(jì)劃、控制系統(tǒng)以及自動(dòng)材料處理等，為模鍛件的優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)提供了條件。如汽車(chē)工業(yè)上，對(duì)前梁、羊角、輪轂、曲軸等零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和工藝過(guò)程優(yōu)化，可使優(yōu)化設(shè)計(jì)后的羊角減重15%，輪轂減重30%，曲軸減重20%，而且大大提高生產(chǎn)效率，降低能耗。
在產(chǎn)品品種和質(zhì)量上獲得了突破性進(jìn)展，目前世界上研制開(kāi)發(fā)的鍛造鋁合金有上百種，十幾個(gè)狀態(tài)，可大批量生產(chǎn)不同合金、不同狀態(tài)、不同性能、不同功能、各種形狀、各種規(guī)格、各種用途的鋁合金鍛件，規(guī)模在30000噸/年以上的大型企業(yè)已有十來(lái)家。目前世界上可生產(chǎn)的鋁合金模鍛件的最大投影面積達(dá)5m2（750MN），最長(zhǎng)的鋁鍛件達(dá)15m，最重的鋁鍛件達(dá)1.5噸，最大的鍛環(huán)直徑達(dá)11.5m，基本上可滿(mǎn)足最大的飛機(jī)、飛船、火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、航艇、航母以及發(fā)電設(shè)備、起重設(shè)備等的需要。產(chǎn)品的內(nèi)部組織、力學(xué)性能和尺寸精度也能滿(mǎn)足各種用戶(hù)要求，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上達(dá)到了相當(dāng)高的水平。
由于近年來(lái)，除中國(guó)正在建設(shè)450MN和800MN巨型模鍛機(jī)外，世界各國(guó)在大、中型鍛壓機(jī)的新建和改造方面力度不大，因此，總的來(lái)說(shuō)，世界鋁合金鍛件的生產(chǎn)尚不能滿(mǎn)足交通運(yùn)輸輕量化對(duì)鋁鍛件的需求，有必要新建若干條現(xiàn)代化的大、中型鋁鍛壓生產(chǎn)線(xiàn)。
3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀和水平分析
鍛壓生產(chǎn)在我國(guó)有悠久的歷史，3300多年以前的殷墟文化早期，鍛壓已用于兵器生產(chǎn)。解放前，鍛壓生產(chǎn)十分落后。解放后，鍛壓生產(chǎn)迅速發(fā)展，180MN以下的自由鍛水壓機(jī)、300MN模鍛水壓機(jī)、160KN以下的模鍛錘、16000KN以下的摩擦壓力機(jī)、8000KN以下的熱模鍛壓機(jī)已成系列裝備了各鍛壓廠。
但到目前為止，我國(guó)鋁加工企業(yè)僅有300MN、100MN、60MN、50MN、30MN10臺(tái)大、中型鋁鍛壓水（液）壓機(jī)和1臺(tái)100MN多向模壓水壓機(jī)及Φ5m軋環(huán)機(jī)2臺(tái)，鋁鍛件年生產(chǎn)能力僅為20000噸左右，最大模鍛件投影面積為2.5m2（鋁合金）及1.5m2（鈦合金），最大長(zhǎng)度為7m，最大寬度為3.5m，鍛環(huán)最大直徑Φ6m，以及盤(pán)徑為Φ534mm～Φ730mm的鋁合金絞線(xiàn)盤(pán)和Φ650mm左右的汽車(chē)輪箍。產(chǎn)品品種相對(duì)較少，例如工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模鍛件已占全部鍛件的80%左右，我國(guó)只占30%左右。國(guó)外模鍛件的設(shè)計(jì)、模具制造方面已引入計(jì)算機(jī)技術(shù)、模鍛CAD/CAM/CAE和模鍛過(guò)程仿真已進(jìn)入實(shí)用化階段，而我國(guó)很多鍛壓廠在這方面才剛剛起步。工藝裝備的自動(dòng)化水平和工藝技術(shù)水平也相對(duì)落后。
