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今年可謂中國大型模鍛壓機研制和裝備的關鍵年。由中國二重自主設計制造的8萬噸大型模鍛壓機創下多項世界紀錄，預計下月就將進入正式生產階段。今年3月31日，由中國中冶所屬中國二十二冶集團有限公司承包制造、清華大學機械工程系設計的西安三角航空科技有限責任公司4萬噸航空模鍛液壓機一次性熱試成功。
大型模鍛壓機是以軍事需求為主、軍民兼用的多功能重型模鍛壓機，同時也機械制造行業中的關鍵設備，是衡量一個國家制造水平和能力的重要標志之一，尤其是對于鍛造能力超過10萬噸的機械設備更是如此。有人把大型模鍛壓機的工作原理形象地比喻為揉面機，只不過揉的是鋼鐵，而且像“壓月餅”一樣精密。它是生產大型鍛件特別是大型航空鍛件的必備裝備。
在8萬噸模鍛壓機誕生之前，我國還沒有4萬噸級以上的大型模鍛壓機，此前世界上擁有4萬噸級以上大型模鍛壓機的國家只有美、俄、法3國，最高噸級為7.5萬噸。
二重制造的世界最大8萬噸模鍛壓機進入精調階段
幾天前，獲2010年度國家最高科學技術獎的兩院院士師昌緒，向中國第二重型機械集團公司發來專電，密切關注一座“大壓機”的進展。
“大壓機”確實大——地上27米、地下15米，機身總高42米，相當于十幾層樓房的高度。
12月11日，由我國自主設計、研發、安裝、使用的世界“重裝之王”8萬噸大型模鍛壓機在四川德陽中國二重已進入精調階段，目前已試驗生產出10余種可應用于航空航天等重要領域的大型模鍛件。預計明年1月，這臺被譽為“挑戰當今人類機械工程極限制造能力”的巨型機器將進入正式生產階段。
這臺機器創下了多項“世界第一”，還牽引出眾多巨大的產業機遇。
8萬噸模鍛壓機項目的常務副總指揮、中國二重副總工程師陳曉慈表示，由大壓機帶來的航空模鍛件機械加工等后續產業必將輻射出去，形成全新航空構件機械加工產業集群，四川的航空航天產業鏈條將因此而更加完整。
A為什么要造大壓機？
要實現自主制造大飛機，必須要有8萬噸模鍛壓機
幾張“大壓機進度表”貼在辦公室的墻上，數據密密麻麻，顯示出大壓機在今年內所經歷的每個階段和日期。陳曉慈盯了盯墻上的表格說，從這其實只能看到大壓機很短的一段“成長史”。
“早在上世紀七十年代末，第一代中國二重人就開始籌劃設計制造我國的大型模鍛壓機。”陳曉慈說，什么才能稱之為大型模鍛壓機？壓力必須是4萬噸級以上。在8萬噸模鍛壓機誕生之前，我國還沒有4萬噸級以上的大型模鍛壓機，此前世界上擁有4萬噸級以上大型模鍛壓機的國家只有美、俄、法3國，最高噸級為7.5萬噸。
大型模鍛壓機是做什么的？它是生產大型鍛件特別是大型航空鍛件的必備裝備。
1980年9月26日，中國首次自行研制制造的大型客機“運-10”首次試飛成功后，試飛累計170小時后就停留于地面，“其原因很大程度上與當時中國沒有能加工大型機身大梁所必需的大型模鍛壓機有關。”陳曉慈介紹，由于無法用大型模鍛壓機對飛機大梁整體鍛壓成型以確保性能，就只能用小型設備分段鍛造、組合拼裝，這無法滿足大飛機所要求的性能指標。有業內人士介紹，空客后來為什么能與波音抗衡？一個重要原因就是法國建造了自己的6.5萬噸模鍛壓機。它在大型鍛件生產上尋求到了俄羅斯的幫助，A380起落架的成型，就是在俄羅斯7.5萬噸壓力機上完成的。在零部件加工能力上的這種差異，成為波音與空客競爭的重要因素之一。
大壓機的牽引工程是大飛機，中國二重早期的大壓機夢想因“運-10”下馬而停止。進入20世紀，我國重啟大飛機計劃，國產大飛機要實現自主設計、自主制造、自主保障，必須要有大型模鍛壓機的支撐——大壓機再次被提上議事日程。
大壓機建多大規模？建在哪？誰來建？帶著這些問題，2003年，受國務院委托，30多人的專家調研組在全國范圍內進行調研論證，并通過對空客、波音飛機的分析，認為7.5萬噸級模鍛壓機略顯功能不足，最終將壓力量級定在了8萬噸。彼時，全國多個地方都在積極爭取這一項目，師昌緒院士多次帶隊在德陽調研。經過5年的調研論證和通盤考慮，2007年11月15日，大壓機計劃最后經批復，國家發改委同意二重會同中南大學、燕山大學、西安重型機械研究所等科研單位，自主設計、自己制造世界最大的8萬噸級壓機。
論證5年，建造5年，10年磨一劍，中國大壓機最終在中國二重落成。“至少上千人參與了建造。”“如果加上第一代中國二重人參與設計的時光，這個夢的圓夢時間近40年。”陳曉慈感嘆。
B大壓機的水平高在哪兒？
從“打燒餅”到“壓月餅”，挑戰人類制造能力的極限
來到中國二重廠區嶄新的大壓機車間面前，隨著高大的車間卷簾門緩緩開啟，自重2.2萬噸的巨型機器出現在記者眼前。
“這是一個集機、電、液為一體的巨系統工程，是挑戰目前人類極限制造能力的宏偉工程。”陳曉慈介紹，這臺8萬噸模鍛壓機由成千上萬個零件組成，而僅單個零件超過70噸的就有68個，占其自重的75%，其中最重的一個零件達450噸，這是為了“盡可能實現零件整體化，以確保大壓機的剛性和強度”。
在這種自主創新思路驅動下，這臺機器不但本身成為“世界第一”，同時也成為集多個“世界之最”于一身的創新平臺：450噸，目前世界上最重的單個零件——用了758噸鋼水鑄造；目前世界上最厚的筒形鍛件——鍛件壁厚度700毫米；目前世界上單個零件最長的機械加工件——36米；目前世界上最厚的焊接件——厚度550毫米。“全部由中國二重自主設計制造而成。”陳曉慈說。
這臺巨型機器到底拿來做什么？曾有人將其工作原理形象地比喻為揉面機，只不過，大壓機揉的是鋼鐵，“越揉越勁道”；也有人從某種角度稱其為“工業母機”。
8萬噸模鍛壓機到底意味著什么？站在龐大的機器面前，陳曉慈看出記者的疑問。“它不只是‘揉面’，是要解決成型問題。”他形象地將大型模鍛壓機的作用比喻為“壓月餅”，如果把自由鍛造壓機的工作比喻為“打燒餅”，那么“壓月餅”這項工作更具技術性，它鍛壓的大型工件整體化、精密化、輕型化程度都更高，同時也大大提高了效率。
大壓機旁，擺放著10多件鍛制出來的試驗件。陳曉慈指著其中一個部件介紹：“這是飛機上的一個關鍵零件，過去一般是將一個‘X’形狀和兩個‘C’形狀的工件焊接而成，工藝時序就需要用兩個月時間，而在大壓機下一次即可成型。”
而對于“工業母機”一說，陳曉慈解釋，如果打個形象的比喻，中國二重這樣的重型裝備企業就是“工業母機”，大壓機應該是“工業母機”上的核心裝備。
C大壓機還將牽引出什么？解決從無到有問題，這將形成一條閉合航空產業鏈
我國建造8萬噸模鍛壓機消息一經傳出，便引起很大震動，項目在建設過程中，來自國外的考察團一個接一個，其中空客公司駐華代表就前來考察了好幾次，急切希望這個項目盡早建成投產。
除了廣泛應用于航空領域外，大型模鍛壓機還將在核能、石油化工、船舶、動力等工業領域發揮重要作用，用于生產鋁合金、鈦合金、高溫合金和高強鋼等各類大型、精密模鍛件，也用于各種低塑性的高強、耐熱、耐蝕鋼和低合金鋼等黑色金屬模鍛件的生產。
“這是一個從無到有的問題”，8萬噸模鍛壓機項目總指揮、中國二重副總經理曾祥東表示，這臺設備投產后，將成為體現我國綜合國力的又一標志性設備，填補國內空白，改變我國大型模鍛件依賴進口、受制于人的被動局面，實現大型模鍛產品的自主保障，邁出從中國制造向中國創造的重要一步。
從設計制造到安裝使用，這其中需克服許多困難，同時也會形成許多新的技術，擴展應用于其他多種領域，“因此這臺設備制造成功的本身，也是很多新技術、新工藝的突破。”陳曉慈表示，它將輻射帶動一批龐大的航空構件的機械加工集群，“屆時四川尤其是成德綿地區將同時具有整機設計、整機制造和發動機制造的能力，形成一條閉合的航空產業鏈。”
大壓機同時還將成為創新的公共技術大平臺。陳曉慈介紹，有了這個平臺，各種新材料、新工藝才能進行更廣泛深入的研究，“有了它之后，很多裝備制造才能在應用領域實現技術工藝的突破。”
對于中國二重來說，8萬噸模鍛壓機的建成投產，還將使中國二重形成世界最大的模鍛制造能力，加上中國二重已經有的以12000噸、16000噸自由鍛造水壓機為代表的世界最大的自由鍛制造能力和可一次冶煉900噸級優質鋼水、澆注600噸級優質鋼錠的能力，中國二重將成為世界最大的鑄鍛鋼生產基地。
這對于德陽乃至四川的產業轉型升級及創新驅動更是意義重大，“德陽積極推動中國二重的自主創新和產業轉型升級，并帶動相關配套產業提升，從而將推動德陽重裝產業轉型升級，向打造具有國際競爭力的重裝基地更進一步。”周紹國說。
小知識
模鍛和自由鍛
鍛造，根據成型時金屬流動方式，分為模鍛和自由鍛兩種。
模鍛是金屬在近似封閉的模型中整體成型，要求設備能力較大。
自由鍛造是局部變形，通過壓力機上下砧座和相關附具，將金屬逐步鍛打成需要的形狀。
部分國產重型鍛壓機
中國大壓機已經問鼎世界1961年12月，江南造船廠與上海重型機器廠成功建成國內第一臺12000噸自由鍛造水壓機，為中國重型機械工業填補了一項空白。1962年6月22日投產。
1973年9月，由一重、一機部機械研究院研制的30000噸模鍛水壓機，在重慶西南鋁加工廠投產。
2006年12月，由中國第一重型機械集團公司自行設計、制造的當時世界上噸位最大、技術最先進的1.5萬噸重型自由鍛造水壓機一次熱負荷試車成功。
2007年10月1日上午，16000噸級自由鍛造水壓機在四川省德陽市中國第二重型機械集團公司進行第一次試車獲得成功。
2008年5月，當時世界最大的16500噸自由鍛造油壓機在上海重型機器廠有限公司安裝完畢。
2011年7月，世界最大、最先進的惟一一臺1.85萬噸自由鍛造油壓機組在中信重工機械股份有限公司正式投產
2012年3月，我國首臺4萬噸重型航空模鍛液壓機在西安閻良國家航空高技術產業基地熱試成功，順利鍛造出其首個大型盤類件產品。這是我國向實現大型航空模鍛件自主研制邁出的重要而堅實的一步。
2013年1月，由中國第二重型機械集團公司設計制造的80000噸多向模鍛壓機，將在二重投產。
另一座更大的10萬噸大型模鍛液壓機已經落戶蘇州昆山，目前正在研制當中。該液壓機由蘇州昆侖先進制造技術裝備有限公司聯合清華大學等機構設計制。
世界各國模鍛壓機的發展
1795年，英國的J.布拉默應用帕斯卡原理發明了水壓機，用于打包、榨植物油等。
到19世紀中期，英國開始把水壓機用于鍛造，水壓機逐漸取代了超大型蒸汽鍛錘。直到1893年英國建造了當時最大的1.2萬噸的鍛造水壓機，主要用來鍛造大的鋼錠。
19世紀末20世紀初，現代化工業發展迅猛，鍛造液壓機和模鍛液壓機迅速發展，德國在二戰期間建造了三臺1.5萬噸的鍛造水壓機和一臺3萬噸的大型模鍛水壓機。
至1955年，美國己先后建成了1萬噸和1.62萬噸模鍛水壓機各一臺，3.15萬噸和4.5萬噸模鍛水壓機各二臺。
蘇聯也在1959年后陸續建成3萬噸模鍛水壓機三臺和7.5萬噸模鍛水壓機二臺，法國于1976年從蘇聯引進了一臺6.5萬噸多向模鍛水壓機。
截至20世紀末，全世界共有萬噸以上模鍛水壓機30余臺，美、蘇各有10余臺，約占總臺數和總噸位的70%左右。
來源：OFweek工控網