有了这件“神器”,三分半钟就能造出一件飞机起落架

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  出品| 网易新闻

  作者|张映艳,一枚爱钻研科技的职员

  如果你乘坐过飞机的话,想必对下图中这个部件不陌生。


  没错,这就是飞机起落架,它是飞机起飞、着陆和停放时的重要装置,是支撑飞机整个重量的重要部件。

  不过我们今天要介绍的并不是它,而是用来制造它的“神器”——大型模锻液压机。

  (一) 国之重器,挑战人类工业能力极限

  在过去,制造飞机起落架一般是将一个“X”形状和两个“C”形状的工件焊接而成,需要耗时两个月,而用上大型模锻液压机这一“神器”之后,整个过程只需三分半钟即可成型。

  大型模锻液压机是衡量一个国家工业实力的重要标志。

  举例来说,1980年9月26日,中国首次自行研制的大型客机“运-10”首次试飞,试飞累计170小时后便停留于地面,这是因为当时中国并没有大型模锻液压机,无法对飞机大梁整体锻压成型,而通过小型设备分段锻造、组合拼装,无法满足大飞机所要求的性能指标。


  (俄罗斯上萨尔达冶金生产联合公司(VSMPO-AVISMA)用1961年苏联时期建造的7.5万吨模锻液压机制造的大型钛/铝合金航空模锻件。)

  目前,世界上拥有4万吨级以上模锻液压机的国家,只有中国、美国、俄国和法国。

  中国在1973年建成第一台3万吨级模锻液压机后,停滞了将近40年。而当时,美、俄、法分别有了5万吨、7.5万吨以及6.5万吨大型模锻液压机。

  由于原有的模锻液压机吨位较小,工艺比较落后,大型模锻件多采用焊接结构,无法实现整体化,不得不长期依赖于进口。

  2012年,中国在大型模锻液压机制造上取得突破进展,先后建成有3万吨(昆仑重工)、4万吨(三角航空),以及极具重要意义的8万吨(德阳二重)模锻液压机,其中8万吨级模锻液压机的成功建造,一举打破了前苏联保持了51年的世界纪录。

  历时10年,中国二重自主设计、自主制造、自主安装制造出的13层楼高的8万吨大型模锻液压机创下多项世界纪录,是名副其实的世界“重装之王”,它使中国成为拥有世界最高等级模锻装备的国家。中国用它锻压出飞机的起落架、主梁,标志着中国航空工业对大型模锻件的需求可以做到自给自足,彻底改变中国大型模锻件长期依赖进口、受制于人的被动局面,也使中国大型整体模锻件技术迈入了世界先进行列。

  8万吨模锻液压机属于世界极限装备,很多指标达到了人类工业能力的极限水平。


  (图为中国制造的8万吨液压机)

  (二) 大飞机、高铁等中国制造的必备“神器”

  大型模锻液压机是以军事需求为主、军民兼用的多功能重型装备,它是航空、航天、石油、化工、船舶等领域所需模锻件产品的关键设备。

  有人把大型模锻液压机的工作原理形象地比喻为揉面机,只不过揉的是钢铁,而且像“压月饼”一样精密。

  8万吨大型模锻液压机列装后,中国航空航天等最难做的大件,动力发电、海洋工程、西气东输、深部开采等各行各业要用的性能最高、尺寸最大、结构最复杂的构件都能通过该锻压机完成。


  例如,中国高铁的车头就是用8万吨液压机一次锻造成型,而日本则用的是传统焊接技术,内部焊接应力无法消除,对整体结构强度会造成较大影响,这也是中国高铁的机车可以在同样功率输出的前提下跑得更快且结构强度更大的原因之一。

  在各类阅兵式中,翱翔蓝天的空中梯队最吸人眼球,飞过天安门上空的所有战机上,大到飞机起落架以及结构件,小到发动机传动部件,都有由大型模锻液压机制造的航空模锻件。

  航空锻件未来的发展趋势是高寿命、高强度、高韧性和大型化、整体化、精密化,这也对航空锻件的生产工艺提出了更高要求,像钛合金、铝合金这样高强度的新材料在飞机上的应用越来越广泛,8万吨大型模锻液压机顺应趋势,可以很好满足大型航空模锻件的发展需求,将进一步助推中国航空事业跨越发展,辐射拉动、扩展新产业集群。

  除了广泛应用于航空领域外,大型模锻液压机还将在核能、石油化工、船舶、动力等工业领域发挥重要作用,用于生产铝合金、钛合金、高温合金和高强钢等各类大型、精密模锻件,也用于各种低塑性的高强、耐热、耐蚀钢和低合金钢等黑色金属模锻件的生产。


  (多年前,中国曾用当时世界最大的1.6万吨级自由锻造水压机成功锻造出CPR1000核电机组1150MW半转速汽轮发电机转子)

  (三) 十年磨一剑——“重装之王”

  8万吨重型模锻液压机可在800MN压力以内任意吨位无级实施锻造,最大模锻液压制力可达1000MN,同步精度高、抗偏载能力强,可实现无级调压、调速。它的巨大压制能力,相当于把8000辆10吨载重卡车,压在一张书桌大小的面积上。因此,其工作过程中伴随着巨大的能量聚集、传递和释放,其部件制造、运输、安装的难度极大。

  传统的万吨级自由锻造水压机,采用三梁四柱结构,最重的运行部件重量超过300吨。而8万吨模锻液压机,最大压制吨位是其4-5倍以上,如果依旧采用三梁四柱结构,必然会出现很多问题。


  (2010年3月24日,中国8万吨模锻液压机活动横梁中梁5包合浇现场,浇铸有史以来最大的铸钢件,调集758吨钢水)

  还有很多问题,如压机的活动横梁中梁,重达450吨,需要用758吨钢水浇铸;最长的单个零件长达36米,最厚的筒形锻件壁厚达700毫米,最厚的焊接件厚度达550毫米······如何将图纸上的上万个零部件制造出来,研制过程对团队提出了极高的技术挑战。

  中国的研制团队经过长期攻关,不断突破极限,最终实现了最新技术与固有技术的结合,成功研制出8万吨大型模锻压机——总高42米,重约2.2万吨,单件重量在75吨以上的零件68件,压机尺寸、整体质量和最大单件重量均为世界第一。

  世界著名材料科学家、中国材料科学界泰斗、两院院士、2010年度国家最高科技奖获得者师昌绪高度评价8万吨大型模锻压机的建成投产。他说,8万吨大型模锻液压机的建成,解决了国家受制于人的问题,为中国成为制造业强国打下了基础。

  历时10年打造的世界“重装之王”,使中国成为拥有全球最高等级模锻装备的国家。

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