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隨著當前我國社會經濟的快速發展及國內外市場的激烈競爭，近年來在鍛造行業出現了一種竟上鍛壓設備擴充能力的“熱潮”，其中以爭先上馬萬噸壓力機的所謂“萬噸熱”更加引起業內的關注與議論，許多專家紛紛從技術經濟、歷史經驗、市場潛力、全面結構、長遠發展等不同層面進行了深入的論述與研討，總的認為，對目前的情況應該認真思考、冷靜分析、科學論證、正確決策^[1][3]。同時，敏銳地指出，當前，我國大鍛件制造主要問題是生產水平低，這里邊既有關鍵設備能力差，機械化水平低，配套設備不齊全，還有管理落后，技術研發力弱，以至不能生產高端大鍛件，需要從裝備、技術、生產、管理上全面綜合治理，絕不是只上大型壓力機能解決問題的。為了強盛我國的鍛造業，當前堅持自主創新，注重人才建設^[4]，應用先進適用技術和高新技術，著力提高攻關能力和鍛件質量水平顯得尤為重要。

1、堅持自主創新，扎實提升攻關能力

目前，我國低端鍛件產品“產能過剩”出現“壓價競爭”，而高端產品供不應求，市場被外國霸占，“受制于人”的局面亟待改變。形成這種情況的原因很多，除了生產裝備、技術質量、管理營銷、人才建設、發展模式等有待改進外，強化自主創新意識，扎實提升攻克了關鍵的能力尤其應該引起重視。

在大鍛件生產技術發展過程中，建國初期計劃經濟年代，百廢待興，生產生活十分困難，實行自力更生，艱苦創業，制造了一批大鍛件和大型機器，滿足了當時國民經濟發展建設的急需，抵御了外國勢力的欺汝和封鎖，走上了發展壯大之路。改革開放之后，雖然引進了國外產品和技術、促進了大型鍛造業的進步，提高了生產大鍛件的水平，但同時也體悟了引進條件的苛刻和引進技術的不易。意識到最關鍵的最先進的技術和產品是買不來的。從大型鍛造的歷史進程中啟迪了對自主創新的理解。

在電站大鍛件質量攻關過程中，以火電護環鍛件為例，以往我們不會制造，一直是“卡脖子”產品，飽受國外商務盤剝與制約，1972年曾經召開全國性會議，組織有關高等學校，研究院所，生產工廠開展攻關提高質量的研究。1978年依靠自主創新，攻克了液壓脹形強化關鍵技術，制造了優質的產品，在技術上、生產上、理論研究上實現了全面創新。1981年在國際學術會議上公布了研究論文，公認為是先進的科學技術。而后持續不斷攻克一系列生產難題，順利在全國推廣應用，形成為先進的社會生產力，創新研究取得了多項專利發明。近來，隨著科技的進步、經濟的發展、護環材料又一次發生演變，熱成形再次成為阻礙生產的關鍵，國內外又一次引起關注，由于沒有現成技術可以借鑒，又是依靠自主創新，采用新技術，新機制取得了攻關的成功。制造的大型護環產品質量好，生產效率高，經濟效益顯著，對改變電站大鍛件“受制于人”的狀況有積極的作用。從護環產品的攻關過程中加深了對自主創新提升攻關能力的認識。

面對“十一五”大型鑄鍛件發展總目標^[5]，要建成生產大鍛件的強國，主要大鍛件國產化率要達到70%以上，要生產600噸鋼錠，300噸鍛件，要攻克600MW以上的超臨界機組大鍛件產品及百萬千瓦級核電鍛件。應用12%Cr鋼，改良型Cr-Mo-V鋼Cr8鋼等制造大鍛件。研究生產大型組合曲軸，重型容器，特大環件、餅塊鍛件的技術。開發促進行業進步的共性技術等等。要實現上述目標單靠加大投入增加設備是不夠的，還必須強化自主創新意識，扎實提升攻關能力，協調各種因素在市場競爭中堅持科學發展，才能促進我國大鍛件制造的進步與發展。

2、 堅持科技創新，認真提高鍛件質量和效益

2.1大鍛件的質量控制^[10]

大型鍛件的質量與效益是大型鍛件制造的生命。鍛件質量與鍛造過程密切相關。鍛造過程控制與鍛件質量控制的要點，對于鍛造過程而言，主要是控制熱力學因素。對于鍛件而言，其產品優劣主要體現在形狀尺寸是否正確；組織結構是否致密；流線分布是否合理；晶粒結構是否細勻等^[1]。一般來說只要合理控制了鍛造溫度的變化，選擇了最佳的應力狀態和應變速率值，又合理地控制了塑性流動與變形的大小和分布，則鍛造質量控制就是成功的。其實這也是控制鍛造與控制冷卻的要點^[6][7][9]。

評價大鍛件使用性能應當考慮鍛件組織致密性，一般加熱溫度合理，應力狀態良好，充分鍛透，則致密性良好。其次是均勻性，一般情況下應變分布均勻，則均勻性良好。比如反復變形、渦亂變形、減少局部變形，鍛件組織結構均勻性較好，第三是纖維和晶粒分布合理，這主要指流線分布盡量與鍛件外輪廓適應，最好流線方向與工作應力的正應力相平行與剪應力垂直，這樣承載能力最好。晶粒分布應符合等強度原則，即應力最大處晶粒細密。這樣鍛件強度好、壽命長。研究證明：通過調控變形溫度場，采用特殊的翻料方法，采用不同砧面的工具可以使流線分布得到改善。第四是少無內部缺陷，比如空隙、類孔隙缺陷少、偏析少等。

2.2     復合成形與省力成形

復合成形是將兩種工藝復合，發揮各自優勢達到提高質量與效益的目標。比如鑄-鍛復合^[8]，脹-縮復合等。鑄造易于成形復雜的形狀，鍛壓可以打碎粗晶結構，壓實空隙缺陷，兩者結合有利于提高制件質量、縮短工藝流程提高效益，隨著電渣熔鑄、精確鑄造、快鍛成形的發展，鑄、鍛結合工藝逐漸引起人們的重視。對于空心制件，用脹形或縮徑都可成形，但應力狀態不同、變形力不同、塑性流動不同，成形時對裂紋敏感性也不一樣，兩者結合制造環筒形鍛件，不僅變形力小，變形均勻而且能防止開裂破壞，用這種方法鍛造成形大型高合金鋼環件，取得了良好的技術經濟效益^[7]。

省力成形^[11]是經常遇到的實際問題，比如“小設備干大活”，以平衡關鍵大設備的負荷。省力要從影響成形力的因素入手研究，即對坯料變形抗力，力的投影面積和外部條件包括摩擦潤滑等因素進行分析。通過綜合調整可以實現省力成形的目的。

必須指出，復合成形有利于短流程工藝的開發。省力成形可以擴大設備的鍛壓范圍，但應確保鍛件質量不受影響。現在這方面的研究成果很多^[6]。

2.3     改變鍛壓工具形狀，改變坯料形狀，調控溫度分布，提高鍛壓效果。

例如，采用錐面砧鐓粗，可以消除砧下困難變形區，均勻坯料內部變形分布。采用異形鋼錠和坯料，可以簡化異形鍛件的成形過程，并減少無效變形。另外采用降溫鍛造實現中心壓實等方法都能提高鍛壓效果。采用此類方法無需增加特殊設備，而且能馬上得到效益。屬于先進適用技術，應該注意應用之。

2.4     大鍛件內裂修復^[6]

大鍛件內部存在裂紋與類孔隙性缺陷，超聲波探傷不合格是造成廢品的重要原因，其中多數是由于坯料內部存在夾雜物，粗晶和裂紋，在巨大的集中應力和剪應力作用下，由于局部不均勻變形，導致變形損傷。因此對原材料，冶鑄，熱鍛進行綜合控制，消除內裂產生的根源和條件是提高鍛件品質的積極措施。但是對已經帶有內裂缺陷的大鍛件進行愈合修復，重新啟用防止報廢也有重要的意義。

內裂修復的原理為：任何結構與成分不均質（包括微裂紋）的材料，在熱力學許可條件下，都將趨于均勻化。其本質是在擴散力（濃度、電場、應力場等梯度）作用下，金屬原子定向，擴散遷移，使內裂紋愈合。

現在已研究應用了高溫擴散處理、加壓擴散處理、擴散與塑性變形相結合修復愈合等方法。在對大型管板、大型模塊中夾雜性裂紋修復方面取得了明顯的成效，并在軋制鋼材、管材內裂控制上取得了明顯的效果。

內裂修復的機理大致分：裂紋相對面凸起融合，長裂紋分段球化，然后收縮愈合等幾個過程。

依據裂紋愈合中組織成長，性能變化與生物傷口愈合相似的現象，提出了內裂類生修復機制。引起業務內人士的關注。

2.5計算機模擬技術的應用

 目前，在大型鍛造的科研工作中，單一的物理模擬實驗碰到許多困難，這是因為鍛造是一個多因素，非穩態的成形過程，相似性較差。實驗設計，測試技術都比較困難。其次，高溫、高壓、摩擦、潤滑難以控制與掌握。其三，大尺寸、長時間作業、不穩定因素太多、應力應變狀態變數多、工模具多、不便模擬實驗。

  在當今科技發展情況下，“綜合研究”應受到重視。其實，“總合研究”是“東方”的研究思想，即把宏觀、微觀，熱力學因素、塑性力學因素綜合分析，然后通過計算機聯系起來。眼下，計算機模擬仿真可以給出變形過程、力能參數變化的過程信息；應力、應變、溫度分布的場量信息；并能給出優化、定量的結果；動畫顯示的形象；以及進行CAD／CAE/CAM；虛擬、診斷、預報、智能化的研究和新工藝開發等。但是，計算機模擬雖然能定量綜合地描述了許多問題，可是真正用來解決具體問題，還必須與實踐相結合，單靠軟件操作不能得出正確答案，要通過基礎實驗，不斷豐富數據庫、校正參數與計算模型。依據生產實踐，統計資料，修正計算過程，依靠實際經驗和基本原理，不斷完善計算機的模擬的準確性與可靠性，只有這樣計算機技術才能真正用于解決大型鍛造問題。

參 考 文 獻

［1］郭會光 對目前大型鍛件生成中若干熱點話題的思考 鍛造與沖壓    2006 No.11

［2］郭會光等 大型鍛造的質量控制和研究方略 大型鑄鍛件2007  No.2

［3］蔡墉 我國自由鍛液壓機和大型鍛件生產的發展歷程 大型鑄鍛件 2007 No.1

［4］張金 2007鍛造行業發展趨勢  鍛造與沖壓 2007  No.4

［5］王孜 中國重型機械大型鑄鍛件行業現狀分析及“十一五”發展趨勢 首屆中國大型鑄鍛件 制造技術發展論壇論文集 2006年8月   5－15

［6］郭會光 大型鍛造的技術創新 第九屆全國塑性工程學術年會論文集     太原  2005年7月  7－13

［7］郭會光等 復合成型技術與短流程工藝的開發研究  山西省教育廳鑒定報告    2003年3月

［8］王全聰，郭會光等 鑄鍛復合成形新技術的研究  山西科委鑒定報告     2003年9月

［9］郭會光等 鍛壓成形可控機制的研究   機械工業部教育司鑒定項目報告     1998

［10］郭會光等   電站大鍛件質量控制技術的研究     太原市科委鑒定報告    1999年

［11］郭會光等   發電機護環省力成形技術開發     山西省重點學科基金項目報告   2005年

 

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