隶属于中国铝业公司的西南铝业(集团)有限责任公司(以下简称“西南铝”),是为国防军工领域提供所需大规格、新品种和高质量铝及铝合金材料的重点骨干企业。多年来,该公司始终致力于加强自主创新能力建设,不断突破关键技术,打破国外垄断,曾为“长征”系列火箭、“神舟”系列飞船、“嫦娥”系列卫星及军民用飞机、舰船等生产领域成功地开发并提供了关键的配套材料,获得了国家突出贡献奖,其在国民经济中的重要地位不言而喻。
近年来,伴随着4300毫米铝合金厚板轧机和120MN航空万吨级铝合金板张力拉伸机的建成投产,更使该公司成为中国生产规模最大、技术装备最先进且综合实力最强的特大型铝加工企业,为我国大飞机的研制等航空航天工业提供了重要的铝材研发保障!
作为“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项的一项重大研发成果,由中国重型机械研究院股份公司(以下简称“中重院”)为西南铝的国内第一条具有国际先进水平的航空铝合金厚板生产线开发研制的“120MN航空万吨级铝合金板张力拉伸机”,自2011年11月在西南铝投产以来,持续运行稳定,创造了良好的经济效益和社会效益。
为紧密跟踪“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项成果——120MN航空万吨级铝合金板张力拉伸机在用户现场的实际应用情况,了解用户反馈,近期,本刊记者采访了西南铝文贤任主任。
SKJC:文主任,您好!感谢您接受采访。首先请您对贵公司的国内第一条具有国际先进水平的航空铝合金厚板生产线的建设情况做一简要介绍。
文贤任主任:围绕中国的大飞机项目,为了提前作好技术储备、抢占市场先机,早在2005年初,西南铝就开始着手航空铝合金厚板生产线的前期规划和可研编制等工作。在此过程中,我们还提前完成了部分装备的实施,其中,进口设备1#辊底炉和水浸式探伤设备分别于2005年8月和2006年4月签订了采购合同。
2008年10月,为配合国家大飞机项目的建设实施,中国铝业公司正式批复了我们的航空铝合金厚板生产线建设初设方案。这条生产线主要装备有4300毫米铝合金厚板轧机、120MN航空万吨级铝合金板张力拉伸机,同时还配套有轧辊磨床、铸锭铣床和铸锭加热炉,以及辊底式喷淋中厚板淬火炉、时效炉、水浸式板材探伤仪、锯切机组、板材表面抛光机和在线喷码标识装置等。到2012年底,批复内容的主要设备建设已初步完成,基本形成了批量生产能力。
SKJC:建设这条生产线的意义是什么?
文贤任主任:高强、高韧的高性能铝合金材料,是现代航天、航空、船舶工业及武器装备发展必不可少的关键材料。目前,我国正在实施的大飞机项目,需要大量的航空级铝合金厚板。未来,国防工业、航空航天制造业对铝合金厚板的需求量都将逐年增加,预计到2025年,总需求量将达到100万吨。因此,这条生产线的建成意义重大,它将为满足我国航空航天、国防军工和国民经济建设所需的铝合金厚板提供重要的装备支撑。
SKJC:作为重要关键装备之一,120MN航空万吨级铝合金板张力拉伸机在这条生产线中的主要作用是什么?
文贤任主任:120MN航空万吨级铝合金板张力拉伸机主要用于消除铝合金厚板在前期制造工序中产生的残余应力及弯曲变形,使之具备高强度、高韧性和低内应力等特点,只有这样,才能满足航空结构件的设计与制造要求,因此,对这台设备的要求是非常高的,目前世界上仅有美铝等极少数国外大型企业拥有此种设备。
SKJC:当初你们为什么决定选用国产装备?
文贤任主任:120MN航空级铝合金厚板拉伸机是航空预拉伸厚板生产中的关键设备之一,其拉伸吨位、拉伸强度的大小均对提供航材规格直至生产飞机的大小起着决定性的作用。目前世界上能设计制造此装备的厂家仅2、3家,而在我国,拉伸系数达到63KN/mm的大吨位高强度拉伸机也从未设计制造过。
西南铝合金预拉伸板是近期才发展起来的航空航天主用材,因此,国内对用于该类型板材生产的大型拉伸设备完全没有形成成熟的概念,而购置进口设备的成本巨大,要多花费3亿多的资金。基于中重院研发团队高昂的士气和专业的精神,为了提振国产装备制造企业的信心,并为我国自主建设铝合金中厚板生产线闯出一条新的道路,我们最终决定由中重院承担120MN航空万吨级铝合金板张力拉伸机的研制任务。
SKJC:开发建造此装备主要面临哪些重大挑战?
文贤任主任:2007年,当西南铝联合中重院共同开发此万吨级的拉伸机时,我国在万吨级铝合金厚板张力拉伸机的研制方面尚处于技术空白,没有成熟的经验可资借鉴,国际上也没有先例可以学习,但项目团队依靠雄厚的技术积累、多年的创新精神和科学的拼搏态度,最终独创性地完成了此大型铝合金张力拉伸机的设计开发工作。
SKJC:开发这一万吨级铝合金厚板张力拉伸机,主要攻克了哪些难点技术,解决了哪些关键问题?
文贤任主任:在机组的方案设计中,项目组创造性地提出了“全浮动、高负载、均匀夹紧、断带保护”的总体设计思路,研发了机组全浮动张力拉伸技术,解决了大吨位拉伸机对基础的要求和设备的缓冲保护难题;研发了预应力组合梁式机头的小变形多单元结构技术,解决了大吨位拉伸机单个零件重量过大和钳口变形大等难题;研发了钳口复合夹紧技术,解决了宽板均匀夹紧及高可靠性的技术难题;研发了重型拉伸机多项断带缓冲保护技术,有效地解决了断带冲击造成设备构件容易损伤的技术难题;研发了大拉伸力主缸同步控制技术,解决了板材均匀变形的技术难题。
该设备的研制成功,也为我国形成了多项核心技术,比如,拉伸系数达到63KN/mm的预应力框架结构、断带后主体形成柔性的保护结构以及独创的大流量伺服同步系统等,不仅如此,0.5mm的同步精度等多项指标也达到了世界先进水平。
SKJC:120MN航空万吨级铝合金板张力拉伸机的建成投产带来了怎样的经济效益和社会效益?
文贤任主任:开发研制万吨级铝合金厚板张力拉伸机,生产出满足航空航天、国防军工和国民经济建设需求的铝合金厚板,是我国装备制造业及铝加工业的重大而紧迫的任务。国产首台套万吨级拉伸机的研制成功,填补了国内空白,技术上达到国际同期先进水平,不仅实现了我国铝合金厚板生产线关键设备及其工艺的国产化,而且实现了我国大飞机项目铝合金厚板的国产化,彻底改变了我国大飞机制造受制于人的局面,打破了国外垄断与控制,对保障国家航空级铝合金厚板自主供给、保障国家安全都具有重要的战略意义。
自2011年投产以来,我们累计生产航空用三大系列铝合金厚板超过3万吨,创造销售额14.8亿元。这些铝合金厚板产品经XX航空制造企业等单位检测和使用,性能指标、表面质量均达到专用技术要求,并已成功地应用于飞机机翼、加强框、梁等主承力构件。
总之,该设备的投产使用,为我国航空航天领域提供了数万吨的预拉伸板材,满足了国家多个型号工程的铝合金用材需求,使我国成为继欧、美、俄之后能真正生产出第三代航空航天用铝合金的国家之一,不仅经济效益显著,而且政治意义重大。
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