中國造8萬噸模鍛壓機世界第一 戰機心臟病將有望解決

中國二重8萬噸模鍛壓機

眾所周知，中國航空工業目前飽受「心臟病」之痛，無法造出可靠性高的高性能航空發動機，使得中國國產戰機、運輸機一直依賴進口發動機，而由於受歐美國家出口限制，中國買軍用航空發動機都沒有選擇的餘地，只能買比歐美髮動機壽命更短的俄制發動機。但如今這一現狀有望得到改善，因為位於四川德陽的中國二重製造的8萬噸模鍛壓機已經試產，這種巨型機械能夠輕易鍛造出對材料強度要求非常高的航空發動機葉片、渦輪盤、軸承、機匣，以及大飛機起落架、機體承重框、飛機大梁、大型火箭鍛環、火箭發動機鍛件等，值得一提的是這台模鍛壓機的問世一舉打破了由蘇聯7.5萬噸模鍛壓機保持了51年的世界紀錄。這台8萬噸級模鍛液壓機地上部分高27米，相當於13層樓高，而地下部分還有15米，總高42米，總重2.2萬噸。

這台模鍛壓機幾分鐘就能加工出大飛機起落架毛坯

在此之前世界上擁有5萬噸以上模鍛壓機的國家僅有美、俄、法，其中美國擁有5萬噸級4台，俄羅斯擁有繼承自前蘇聯的7.5萬噸級2台，法國擁有6.5萬噸級1台。正是因為擁有5萬噸以上模鍛壓機，使得這三國造的大型客機、大型運輸機幾乎壟斷了全世界的市場，而之前擁有世界之最7.5萬噸模鍛壓機的前蘇聯也得以接連造出了擁有直接之最頭銜的安-225和安-124運輸機。另外，世界最大的客機空客A380起落架也由俄羅斯的7.5萬噸模鍛壓機鍛造，這種優勢也成為空客能夠與之前一家獨大的波音競爭的重要因素。

江南船廠設計的自由鍛造水壓機

新中國成立時，中國僅有一些日本遺留在東北的千噸級自由鍛液壓機，後來日本向中國提供了一台2萬噸自由鍛水壓機作為戰爭賠償，這台水壓機後來被安裝在瀋陽重機廠，成為中國第一家能夠生產大型鍛件的企業，在組裝和維護這台自由鍛水壓機的過程中，瀋陽重機廠積累了豐富的經驗，為國產自由鍛水壓機的研發打下了基礎。1958年8月，為了改變我國重型機械工業的不利局面，中央正式批准研製兩台1.2萬噸級水壓機，其中一台由瀋陽重型機器廠和第一重型機器廠負責設計製造，安裝在第一重型機器廠，另一台由江南造船廠主導設計，安裝在上海重型機器廠水壓機車間。這兩台自由鍛水壓機的成功研發，標誌著中國在重型機械加工領域邁上了新的台階。

重慶西南鋁廠的3萬噸級模鍛水壓機

1959年2月，基於中國國防及航空工業發展需求，中蘇兩國簽署協議，由蘇聯援助中國建設一座年產量10萬噸的大型合金加工廠，但由於不久後中蘇關係急劇惡化，中國不得不自行進行該廠的建設工作，這座工廠也就是現在的西南鋁業，原代號冶金部112廠。為了滿足金屬加工需求，中央向一機部下達了為西南鋁廠研發製造一台3萬噸級模鍛水壓機的任務，最終，設計和製造工作由一重、一機部機械研究院負責。這台3萬噸級模鍛水壓機設計工作於1960年8月開始，1967年底在第一重機廠完成製造，1973年9月投產，一舉成為亞洲最大的模鍛水壓機。有了3萬噸級模鍛水壓機後，中國國防和航空航天領域的幾乎所有大型部件加工任務都交給了西南鋁廠，其中包括太行渦扇發動機的渦輪盤，另外還向美國波音公司提供了一百多噸鈦合金起落架鍛件等產品。

西安三角航空公司的4萬噸模鍛液壓機

一晃幾十年過去了，這些一到三萬噸級的水壓機的鍛造能力和精度都已經不能夠滿足大型金屬模鍛加工需求，尤其是航空發動機渦輪盤等對加工精度和鍛造壓力要求極高的設備。如今中國國防和航空航天領域不斷取得突破性進展，但唯獨航空發動機領域始終停滯不前，進入21世紀後，為了打破這一現狀以及發展大型客機和大型運輸機，中國一口氣建成了3萬噸（崑崙重工）、4萬噸（三角航空）、8萬噸（德陽二重）模鍛壓機各一台，而西安三角航空還正在建設另一台8萬噸級水壓機。另外2004年底，上海重機廠建造了一台當時世界最大的1.65萬噸自由鍛造油壓機，後來中信重工又建造了一台1.85萬噸自由鍛油壓機，再次打破世界紀錄。油壓機雖噸位較小，但壓力穩定，比水壓機更適合鍛造精密部件，太行發動機早期故障頻繁，多次噴零件的原因之一就是當時國內油壓機技術不成熟，西南鋁業只能使用包套鍛造法在水壓機上鍛造太行發動機渦輪盤，使得產量低、質量波動大，成本也大幅增加。

渦扇發動機渦輪盤

模鍛壓機依靠強大的壓力可將數百噸的金屬毛坯像揉麵糰一樣鍛造，將金屬毛坯內的氣泡、裂縫、夾渣壓實，提高了金屬零件的塑性和力學性能，使其強度和抗疲勞性更好，提高使用壽命和可靠性，尤其適合加工負載高、工作條件嚴峻的重要零件，例如航空發動機葉片、渦輪盤、核電機組汽輪發電機轉子等。噸位級別越大意味著模鍛壓機鍛造的金屬部件壽命和可靠性更高，如之前國產新舟60的起落架壽命只有2萬架次左右，多次因起落架強度不足發生事故，而國產ARJ21-700客機的起落架是從國外引進，壽命可以達到6萬架次。

被譽為工業皇冠上明珠的航空發動機其實除了渦輪盤外，還有很多部件都需要模鍛壓機加工，例如上圖中的葉片、軸承等，這些部件的加工精度、耐高溫能力、可靠性直接決定著發動機的可靠性，而決定這些的很大程度上都取決於模鍛壓機的噸位，這就是中國這幾年為何要製造這麼多大噸位模鍛壓機的原因。除此之外，機體承重框、飛機大梁、大型火箭鍛環、火箭發動機鍛件等對強度要求非常高的金屬部件也需要模鍛壓機加工，可見模鍛壓機有多麼重要。中國運-10下馬很大程度上就是因為當時當時國內金屬件鍛造產業過於落後，包括發動機在內加工幾乎全靠手工，結構死重大、可靠性差，難以滿足商用，下馬是歷史必然，相信隨著中國眾多的模鍛壓機投產，中國C919必定不會走運-10的老路，而中國航空工業的心臟病也會得以解決。

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