渤海湾的制粉与锻压产业(3)
当今用的铝合金锻件,大都是在热态下锻造的,占锻件总质量的98%以上,在室温下锻造的很少,也就是说冷锻的铝合金工件很少。由于铝合金锻件都是热锻的,所以锻造温度是一项极为重要的工艺参数,合适锻造温度范围的确定,应保证合金有高的塑性、低的变形抗力、宽的温度范围,一方面便于操作,另方面应保证锻件有高的性能和细小均匀的晶粒组织。锻造用的坯料有两种:铸造的和预变形的。典型铝合金的锻造温度见表2。
图2示出了汽车用铝部位及部件简图。
当然,图2示出的锻件并不全面,有些高级乘人车、公共汽车、赛车的车轮是锻造的,活塞也是锻造的,还有钢锻件。
表2典型铝合金的锻造温度Table 2 Forging temperatures of typical aluminum alloys合金锻造温度/℃合金锻造温度/℃1070A,1060,1050A470~3802A50?450~3505A03475~3802A50??480~3503A~3802A~3802A02450~3502A14?450~3505A02480~3802A14??470~3802A~3807A04?430~3502A~3807A04??450~3806A02500~3807A09?430~3502A~3807A09?450~380
图2汽车用铝部位及零部件示意图
3 结束语
中国是铝粉、镁粉、铝-镁合金粉生产大国,制粉装备也已完全国产化了,但制粉工艺和生产效率与工业发达国家的相比还有一定的差距,还不是此领域的全盘领军,在特重(大于7 t)“炸弹之母”与“炸弹之父”用的超细球形铝粉的成品率比国际先进水平的低很多,同时粒度也欠均匀。
中国是铝合金锻造王国,有世界最大的800 MN模锻机,模锻机总数占全球总数的65%以上,锻件质量与工业发达国家的并驾齐驱,中国生产的航空器铝合金锻件已装上成千上万架波音民航飞机,但在锻件成品率、工艺创新领域以及新型锻造铝合金研发方面还有待加强。
1 制粉铝及铝合金粉是以铝为主要成分,根据用途和需要,适当加入其他成分,采用不同的工艺制备的粉末,其外形尺寸大都不大于1 000 μm。按GB/T 2085-2007,铝粉分为空气雾化的、球磨的、粉碎的和氮气雾化的4类。中国铝粉生产始于1962年哈尔滨铝加工厂(现在的东北轻合金有限责任公司)二期项目制粉车间的建成,其产能为铝粉1 500 t/a、镁粉400 t/a、铝-镁合金粉500 t/a。经过57年特别是改革开放40年的高速发展,中国已成为世界最大的铝、镁粉生产国,2017年全国铝、镁粉生产能力已超过180 kt/a,占世界总产能的64%左右;年产量约120 kt,约占世界总产量的55%。中国铝粉制造技术与世界先进水平相比还有较大差距,仍处于“跟跑”阶段,特别是在超细军工球粉制备技术方面,不但在技术方面有较大差距,而且成品率比先进国家的低一些。渤海湾2017年铝、镁粉生产能力约65 kt/a,是全国最大的地区,占全国总产能的36%,其5个大企业的相关资料见表1。表1渤海湾5个大制粉厂的概况Table 1 Overview of 5 large-sized powder milling factories in Bohai Bay Region企业 产能/(kt·a-1)2017年产量/kt生产线数/条主要粉末类型东营金茂铝业高科技有限公司1585微细球粉营口恒达实业有限公司空气雾化粉山东鲁驰新材料科技有限公司/40台球磨机微细球粉、膏鞍钢实业微细铝粉有限公司98微细球粉章丘金属颜料有限公司76其他4厂74金茂铝业高科有限公司位于黄河三角洲中心城市、国家级经济技术开发区东营经济开发区境内,有5条铝粉生产线,生产能力约15 kt/a,2017年铝粉的产量约8 kt。恒大实业有限公司位于辽宁省营口市高新技术开发区,第一个大型综合性制粉企业,产品:气雾化铝粉,空气雾化铝粉、镁粉、铝-镁合金粉、涂料铝粉等,是中国粉产量最大的企业之一,年产量超过10 kt。霍林郭勒在建特大铝粉项目。据《中国铝业》2017年第11期第47页报道,霍林郭勒市人民政府与安徽旭阳铝颜料有限公司签订了《20万吨球形铝粉、10万吨铝银浆项目投资协议书》。该项目计划投资38亿元,分三期建设:一期投资6亿元,建设50 kt/a球粉项目,2018年底具备生产条件;二期投资14亿元,建设50 kt/a球粉、50 kt/a铝银浆项目;三期投资14亿元,建设100 kt/a球粉、50 kt/a铝银浆项目,2020年投产。此项目如能建成,无疑将是世界上最大的铝粉与铝银浆工程。霍林郭勒是内蒙古东部一座新兴工业城市,紧邻渤海湾,因煤而建,缘煤而兴,霍林河煤田储量119.2亿t,是中国五大露天煤田之一。新世纪以来,该市依托煤资源,实施能源转化战略,优化产业结构,向煤炭下游延伸发展,从建设大型坑口电站开始,到发展高载能铝产业,再到发展高附加值的铝材深加工产品,开创了煤-电-铝-铝材-深加工产品一体化发展的“霍林河模式”。2017年末已形成33 250 kt/a煤、4 427.5×103kW电力装机、1 770 kt/a原铝、1 610 kt/a铝加工材生产能力。2017年工业总产值410亿元,居民人均可支配收入超过4万元,跻身全国最具投资潜力中小城市百强第38位、中国西部百强县第10位,成为国家新型工业化产业示范基地、首批循环经济示范市和产城(产业和城镇)融合示范区创建地区,霍林郭勒工业园区被认定为自治区高新技术产业开发区。2 锻压2.1 南山铝业公司锻压件走向世界山东南山铝业股份有限公司航空材料事业部的锻压公司位于南山航材园,有4台锻压机,2台模锻机,1台125 MN的,1台500 MN的,从德国新贝尔普公司(Siempelkamp)引进;2台自由锻造机,1台25 MN的,另1台为60 MN的,由德国韦普科海得里克公司(Wepukohypdiulik)设计制造,设计生产能力14 kt/a。南山锻压公司有如下的特点:?有中国第二大模锻机,500 MN的,仅次于四川德阳第二重型机器有限公司800 MN模锻机,后者是世界模锻机之王,2013年投产。第二重公司还有200 MN及400 MN的模锻机各1台,都是第二重设计制造的。?整个工程由法国著名设计所设计,成套装备全部从德国引进,工艺之先进,设备之精良,控制系统之精准,都是当前的世界之最。?在短期内通过多家航空器制造企业的认证,在同行业中实属罕见,2017年10月与英国罗尔斯-罗伊斯公司(RR,也可称罗罗公司)签署了发动机旋转件供货合同,建立起稳固的战略合作伙伴关系,2018年7月又与罗罗公司达成轴类锻件供货协议,进一步扩大了产品供应范围。罗罗公司是世界顶尖航空与汽车发动机制造企业,产品能获得它的认可与长期批量订单,就等于拿到你的产品可以进入世界任何一家需用铝合金锻件企业的通行证。2018年6月,与法国赛峰公司签署了起落架锻件供货合同,飞机起落架在使用中须承受巨大冲击力,可以用于制造起落架零部件的铝材就毫无疑问可用于制造其他装备的受力结构件。在此还必须指出西南铝业(集团)有限责任公司的锻件已装上成千上万架波音公司的飞行器,早些年前,该公司就获得美国波音公司精密航空模锻件和锻环生产许可证,法国BVAS 9100和美国PRJ Nadcap热处理、超声波探伤及实验室认证,取得了波音公司、空客公司、赛峰公司航空材供应商资格证书,通过了商飞公司质量体系审查认?航桥新材料有限公司山东航桥新材料有限公司位于邹平县,是一家新近建成的铝合金锻压企业,北京航空材料研究院与魏桥铝电公司的合资工厂、投资2亿元,2016年8月投产,有4台锻压机:1台500 MN的,第一重型机器制造有限公司设计制造;另3台为36 MN、25 MN、16 MN的各1台,天津市天锻压力机有限公司制造。航桥新材料有限公司锻件生产能力10 kt/ 山东固德镁铝有限公司山东固德镁铝有限公司,2015年投产,有天津市天锻压力机有限公司制造的100 MN、36 MN、 0.63 MN的锻压机各1台,生产能力3.5 kt/ 渤海活塞股份有限公司渤海活塞公司是世界第二大汽车铝合金活塞生产企业,是中国最大的。活塞是用4032铝合金锻造的,在T6状态应用,活塞位于发动机的心脏,其工作质量直接影响发动机的性能。铝合金是制造活塞的良好材料,因为它的质量轻和热导率高,现在有的汽车已用铝基复合材料制造活塞及活塞环。复合材料的性能比4032铝合金的更好,不但质量更轻,而且有更高的高温强度和抗热疲劳性能,以及更低的线胀系数,因而延长了活塞寿命,降低了油耗和废气排放量,提高发动机功率。4032铝合金是一种Al-Si-Mg-Cu-Ni系合金,它的注册成分(质量分数/%):(11.0~13.5)Si、1.0Fe,(0.50~1.3)Cu,(0.8~1.3)Mg,0.10Cr,(0.50~1.3)Ni,0.25Zn,其他杂质单个0.05、总计0.15,其余Al。4032铝合金的固溶处理温度(520±5)℃,其过烧温度530℃。渤海活塞公司除专业生产铝活塞及组件外,还开发、设计、制造及销售专用数控机床、铝合金汽车零部件、车轮、汽车空调、减震器、排气系统、油箱、启停电池等产品,实现了汽车动力总成、底盘总成、热交换系统的产业布局,并在大力抢占新能源汽车轻量化零部件市 铝合金锻造车轮锻造铝合金车轮的各项性能比钢车轮和低压铸造铝合金车轮的优越得多,例如美国奥科宁克铝业公司(原美国铝业公司)的DURA-BRIGHI EVO铸造大巴车轮质量比钢轮的轻47%,如果一辆公共汽车的12个车轮全部用铝合金锻造车轮,则在其生命周期内(运行1.5 Mkm)可少排放CO213.3 t;铝合金锻造车轮可承受71.2 t重量,而钢车轮承受13.7 t时就发生变形,可见锻造铝合金车轮承受外力的能力为钢轮的5倍。奥科宁克公司采用80 MN锻压机生产大巴铝合金车轮。渤海湾是中国锻造铝合金车轮发祥地,1995年秦皇岛中信戴卡轮毂制造有限公司有3台35 MN的锻压机,从德国引进,后来又建了一条生产线,有3台60 MN的锻压机,天锻压力机有限公司制造。我在参观美国铝业公司瓦里克(Warrick)加工厂时,车轮线上仅有1台锻压机,不到1 min就有1只车轮下线。2017年,中国约有18家生产锻造车轮的企业,拥有约48台锻压机,戴卡集团是全世界最大者。生产大巴与卡车铝合金轮的锻压机宜不小于70 辽宁忠相铝业公司辽宁忠相铝业有限公司位于辽宁省辽阳市辽阳经济开发区,2012年组建,占地面积大于30万m2,总建筑面积16万m2,是中国唯一的既能生产液态模锻铝合金轴头又有以锻、旋综合工艺生产铝合金车轮的大型高新技术企业。主导产品为铝合金车轮和法兰轴头,车轮生产能力5×106只/a,适用于各类高、中档商用卡车、客车、商务车及国防、消防、安全等特种功能车使用。公司建成了世界一流的领先水平的熔铸生产线,全自动智能化的锻造生产线、机加工生产线(图1)、热处理线和表面处理生产线,其中不少装备是引进的。忠相公司特别注重技术开发与创新,不断加大研发投入,聚集国内外技术精英,组成了一支势力雄厚的技术团队,引进了一批国际一流的检测设备,建成了国际领先的综合理化实验室,打造出了高水平的创新研发平台——技术中心。几年来公司获得了诸多荣誉称号,并是中国卡车公开赛唯一指定车轮供应商。图1忠相公司全自动车轮CNC加工生产线2.5.2 锻造用的铝合金及锻造温度常用的铝合金有1100、1200铝合金用于锻造通讯零件、计算机磁鼓等。还有2024、2124、2424、2219、2618、2A50、2B5C、2A70、2A80、2A90、2A14、4032、5056、5083、6A02、6061、6066、6082、6070、6013、6351、6005A、6N01、6061、6063、7022、7050、7150、7055、7155、7068、7075、7175、7475铝合金等。除5056、5083铝合金在O状态下应用外,其他合金都是热处理可强化的,在T6或T7状态下应用,占整体锻件总质量的93%以上,同时都是受力的结构件。当今用的铝合金锻件,大都是在热态下锻造的,占锻件总质量的98%以上,在室温下锻造的很少,也就是说冷锻的铝合金工件很少。由于铝合金锻件都是热锻的,所以锻造温度是一项极为重要的工艺参数,合适锻造温度范围的确定,应保证合金有高的塑性、低的变形抗力、宽的温度范围,一方面便于操作,另方面应保证锻件有高的性能和细小均匀的晶粒组织。锻造用的坯料有两种:铸造的和预变形的。典型铝合金的锻造温度见表2。图2示出了汽车用铝部位及部件简图。当然,图2示出的锻件并不全面,有些高级乘人车、公共汽车、赛车的车轮是锻造的,活塞也是锻造的,还有钢锻件。表2典型铝合金的锻造温度Table 2 Forging temperatures of typical aluminum alloys合金锻造温度/℃合金锻造温度/℃1070A,1060,1050A470~3802A50?450~3505A03475~3802A50??480~3503A~3802A~3802A02450~3502A14?450~3505A02480~3802A14??470~3802A~3807A04?430~3502A~3807A04??450~3806A02500~3807A09?430~3502A~3807A09?450~380注:*坯料是铸造的;**坯料是预变形的。图2汽车用铝部位及零部件示意图3 结束语中国是铝粉、镁粉、铝-镁合金粉生产大国,制粉装备也已完全国产化了,但制粉工艺和生产效率与工业发达国家的相比还有一定的差距,还不是此领域的全盘领军,在特重(大于7 t)“炸弹之母”与“炸弹之父”用的超细球形铝粉的成品率比国际先进水平的低很多,同时粒度也欠均匀。中国是铝合金锻造王国,有世界最大的800 MN模锻机,模锻机总数占全球总数的65%以上,锻件质量与工业发达国家的并驾齐驱,中国生产的航空器铝合金锻件已装上成千上万架波音民航飞机,但在锻件成品率、工艺创新领域以及新型锻造铝合金研发方面还有待加强。
文章来源:《锻压技术》 网址: http://www.dyjszzs.cn/qikandaodu/2020/1010/341.html
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