随着当前我国社会经济的快速发展及国内外市场的激烈竞争，近年来在锻造行业出现了一种竟上锻压设备扩充能力的“热潮”，其中以争先上马万吨压力机的所谓“万吨热”更加引起业内的关注与议论，许多专家纷纷从技术经济、历史经验、市场潜力、全面结构、长远发展等不同层面进行了深入的论述与研讨，总的认为，对目前的情况应该认真思考、冷静分析、科学论证、正确决策^[1][3]。同时，敏锐地指出，当前，我国大锻件制造主要问题是生产水平低，这里边既有关键设备能力差，机械化水平低，配套设备不齐全，还有管理落后，技术研发力弱，以至不能生产高端大锻件，需要从装备、技术、生产、管理上全面综合治理，绝不是只上大型压力机能解决问题的。为了强盛我国的锻造业，当前坚持自主创新，注重人才建设^[4]，应用先进适用技术和高新技术，着力提高攻关能力和锻件质量水平显得尤为重要。

1、坚持自主创新，扎实提升攻关能力

目前，我国低端锻件产品“产能过剩”出现“压价竞争”，而高端产品供不应求，市场被外国霸占，“受制于人”的局面亟待改变。形成这种情况的原因很多，除了生产装备、技术质量、管理营销、人才建设、发展模式等有待改进外，强化自主创新意识，扎实提升攻克了关键的能力尤其应该引起重视。

在大锻件生产技术发展过程中，建国初期计划经济年代，百废待兴，生产生活十分困难，实行自力更生，艰苦创业，制造了一批大锻件和大型机器，满足了当时国民经济发展建设的急需，抵御了外国势力的欺汝和封锁，走上了发展壮大之路。改革开放之后，虽然引进了国外产品和技术、促进了大型锻造业的进步，提高了生产大锻件的水平，但同时也体悟了引进条件的苛刻和引进技术的不易。意识到最关键的最先进的技术和产品是买不来的。从大型锻造的历史进程中启迪了对自主创新的理解。

在电站大锻件质量攻关过程中，以火电护环锻件为例，以往我们不会制造，一直是“卡脖子”产品，饱受国外商务盘剥与制约，1972年曾经召开全国性会议，组织有关高等学校，研究院所，生产工厂开展攻关提高质量的研究。1978年依靠自主创新，攻克了液压胀形强化关键技术，制造了优质的产品，在技术上、生产上、理论研究上实现了全面创新。1981年在国际学术会议上公布了研究论文，公认为是先进的科学技术。而后持续不断攻克一系列生产难题，顺利在全国推广应用，形成为先进的社会生产力，创新研究取得了多项专利发明。近来，随着科技的进步、经济的发展、护环材料又一次发生演变，热成形再次成为阻碍生产的关键，国内外又一次引起关注，由于没有现成技术可以借鉴，又是依靠自主创新，采用新技术，新机制取得了攻关的成功。制造的大型护环产品质量好，生产效率高，经济效益显著，对改变电站大锻件“受制于人”的状况有积极的作用。从护环产品的攻关过程中加深了对自主创新提升攻关能力的认识。

面对“十一五”大型铸锻件发展总目标^[5]，要建成生产大锻件的强国，主要大锻件国产化率要达到70%以上，要生产600吨钢锭，300吨锻件，要攻克600MW以上的超临界机组大锻件产品及百万千瓦级核电锻件。应用12%Cr钢，改良型Cr-Mo-V钢Cr8钢等制造大锻件。研究生产大型组合曲轴，重型容器，特大环件、饼块锻件的技术。开发促进行业进步的共性技术等等。要实现上述目标单靠加大投入增加设备是不够的，还必须强化自主创新意识，扎实提升攻关能力，协调各种因素在市场竞争中坚持科学发展，才能促进我国大锻件制造的进步与发展。

2、 坚持科技创新，认真提高锻件质量和效益

2.1大锻件的质量控制^[10]

大型锻件的质量与效益是大型锻件制造的生命。锻件质量与锻造过程密切相关。锻造过程控制与锻件质量控制的要点，对于锻造过程而言，主要是控制热力学因素。对于锻件而言，其产品优劣主要体现在形状尺寸是否正确；组织结构是否致密；流线分布是否合理；晶粒结构是否细匀等^[1]。一般来说只要合理控制了锻造温度的变化，选择了最佳的应力状态和应变速率值，又合理地控制了塑性流动与变形的大小和分布，则锻造质量控制就是成功的。其实这也是控制锻造与控制冷却的要点^[6][7][9]。

评价大锻件使用性能应当考虑锻件组织致密性，一般加热温度合理，应力状态良好，充分锻透，则致密性良好。其次是均匀性，一般情况下应变分布均匀，则均匀性良好。比如反复变形、涡乱变形、减少局部变形，锻件组织结构均匀性较好，第三是纤维和晶粒分布合理，这主要指流线分布尽量与锻件外轮廓适应，最好流线方向与工作应力的正应力相平行与剪应力垂直，这样承载能力最好。晶粒分布应符合等强度原则，即应力最大处晶粒细密。这样锻件强度好、寿命长。研究证明：通过调控变形温度场，采用特殊的翻料方法，采用不同砧面的工具可以使流线分布得到改善。第四是少无内部缺陷，比如空隙、类孔隙缺陷少、偏析少等。

2.2     复合成形与省力成形

复合成形是将两种工艺复合，发挥各自优势达到提高质量与效益的目标。比如铸-锻复合^[8]，胀-缩复合等。铸造易于成形复杂的形状，锻压可以打碎粗晶结构，压实空隙缺陷，两者结合有利于提高制件质量、缩短工艺流程提高效益，随着电渣熔铸、精确铸造、快锻成形的发展，铸、锻结合工艺逐渐引起人们的重视。对于空心制件，用胀形或缩径都可成形，但应力状态不同、变形力不同、塑性流动不同，成形时对裂纹敏感性也不一样，两者结合制造环筒形锻件，不仅变形力小，变形均匀而且能防止开裂破坏，用这种方法锻造成形大型高合金钢环件，取得了良好的技术经济效益^[7]。

省力成形^[11]是经常遇到的实际问题，比如“小设备干大活”，以平衡关键大设备的负荷。省力要从影响成形力的因素入手研究，即对坯料变形抗力，力的投影面积和外部条件包括摩擦润滑等因素进行分析。通过综合调整可以实现省力成形的目的。

必须指出，复合成形有利于短流程工艺的开发。省力成形可以扩大设备的锻压范围，但应确保锻件质量不受影响。现在这方面的研究成果很多^[6]。

2.3     改变锻压工具形状，改变坯料形状，调控温度分布，提高锻压效果。

例如，采用锥面砧镦粗，可以消除砧下困难变形区，均匀坯料内部变形分布。采用异形钢锭和坯料，可以简化异形锻件的成形过程，并减少无效变形。另外采用降温锻造实现中心压实等方法都能提高锻压效果。采用此类方法无需增加特殊设备，而且能马上得到效益。属于先进适用技术，应该注意应用之。

2.4     大锻件内裂修复^[6]

大锻件内部存在裂纹与类孔隙性缺陷，超声波探伤不合格是造成废品的重要原因，其中多数是由于坯料内部存在夹杂物，粗晶和裂纹，在巨大的集中应力和剪应力作用下，由于局部不均匀变形，导致变形损伤。因此对原材料，冶铸，热锻进行综合控制，消除内裂产生的根源和条件是提高锻件品质的积极措施。但是对已经带有内裂缺陷的大锻件进行愈合修复，重新启用防止报废也有重要的意义。

内裂修复的原理为：任何结构与成分不均质（包括微裂纹）的材料，在热力学许可条件下，都将趋于均匀化。其本质是在扩散力（浓度、电场、应力场等梯度）作用下，金属原子定向，扩散迁移，使内裂纹愈合。

现在已研究应用了高温扩散处理、加压扩散处理、扩散与塑性变形相结合修复愈合等方法。在对大型管板、大型模块中夹杂性裂纹修复方面取得了明显的成效，并在轧制钢材、管材内裂控制上取得了明显的效果。

内裂修复的机理大致分：裂纹相对面凸起融合，长裂纹分段球化，然后收缩愈合等几个过程。

依据裂纹愈合中组织成长，性能变化与生物伤口愈合相似的现象，提出了内裂类生修复机制。引起业务内人士的关注。

2.5计算机模拟技术的应用

 目前，在大型锻造的科研工作中，单一的物理模拟实验碰到许多困难，这是因为锻造是一个多因素，非稳态的成形过程，相似性较差。实验设计，测试技术都比较困难。其次，高温、高压、摩擦、润滑难以控制与掌握。其三，大尺寸、长时间作业、不稳定因素太多、应力应变状态变数多、工模具多、不便模拟实验。

  在当今科技发展情况下，“综合研究”应受到重视。其实，“总合研究”是“东方”的研究思想，即把宏观、微观，热力学因素、塑性力学因素综合分析，然后通过计算机联系起来。眼下，计算机模拟仿真可以给出变形过程、力能参数变化的过程信息；应力、应变、温度分布的场量信息；并能给出优化、定量的结果；动画显示的形象；以及进行CAD／CAE/CAM；虚拟、诊断、预报、智能化的研究和新工艺开发等。但是，计算机模拟虽然能定量综合地描述了许多问题，可是真正用来解决具体问题，还必须与实践相结合，单靠软件操作不能得出正确答案，要通过基础实验，不断丰富数据库、校正参数与计算模型。依据生产实践，统计资料，修正计算过程，依靠实际经验和基本原理，不断完善计算机的模拟的准确性与可靠性，只有这样计算机技术才能真正用于解决大型锻造问题。

参 考 文 献

［1］郭会光 对目前大型锻件生成中若干热点话题的思考 锻造与冲压    2006 No.11

［2］郭会光等 大型锻造的质量控制和研究方略 大型铸锻件2007  No.2

［3］蔡墉 我国自由锻液压机和大型锻件生产的发展历程 大型铸锻件 2007 No.1

［4］张金 2007锻造行业发展趋势  锻造与冲压 2007  No.4

［5］王孜 中国重型机械大型铸锻件行业现状分析及“十一五”发展趋势 首届中国大型铸锻件 制造技术发展论坛论文集 2006年8月   5－15

［6］郭会光 大型锻造的技术创新 第九届全国塑性工程学术年会论文集     太原  2005年7月  7－13

［7］郭会光等 复合成型技术与短流程工艺的开发研究  山西省教育厅鉴定报告    2003年3月

［8］王全聪，郭会光等 铸锻复合成形新技术的研究  山西科委鉴定报告     2003年9月

［9］郭会光等 锻压成形可控机制的研究   机械工业部教育司鉴定项目报告     1998

［10］郭会光等   电站大锻件质量控制技术的研究     太原市科委鉴定报告    1999年

［11］郭会光等   发电机护环省力成形技术开发     山西省重点学科基金项目报告   2005年

 

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