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中國鍛壓行業“十三五”發展綱要——鍛造行業

  • 2016-5-19 15:57:28
  • 來源:中國鍛壓網

一、“十二五”期間行業發展

“十二五”期間,我國在鍛造設備與技術方面進行了一些科學研究和技術攻關,取得了一些成果,一批先進的塑性成形技術得到應用與發展。在應用基礎技術、關鍵工藝技術、模具技術和裝備技術等方面都取得了進步。同時對促進相關領域和行業的技術進步和生產發展也做出了貢獻。“十二五”期間萬噸以上的自由鍛造液壓機和模鍛壓力機數量一再增加,世界最大的自由鍛造液壓機、模鍛液壓機、多向模鍛液壓機、等溫鍛造液壓機和擠壓機等設備完成建設,使我國大鍛件(自由鍛件和模鍛件)鍛造能力大幅度增加。鍛造及鍛造模具材料規格品種得到了豐富,又有一些材料和產品與進口相當,替代了進口。一些既懂現代技術又懂經營之道的企業家,以及既有現代意識又有高科技產品使用技能的專業人才也不斷出現在鍛造行業中。鍛造行業企業主接班有序順利進行。與“十一五”期間相比,鍛造產品國際化速度加快,鍛造企業參與國際競爭的能力持續加強。鍛件總產量位居世界第一,表1是鍛壓協會統計和推算的鍛造行業年產量。

“十二五”期間,開始具有了航空、航天等高端裝備制造業大型模鍛件及精密環形鍛件的生產能力。一批高溫合金、鈦合金、耐熱不銹鋼等高端材料開始進行鍛造成形并交付使用。鈦合金空心軸頸、超高強度空心軸等溫鍛件成功研制。大型高溫合金長軸鍛造成形和結構鋼長軸獲得新突破,鍛件最長尺寸達2.2米,軸徑與長度之比大于1:25。高溫合金盤葉整體鍛造、鈦合金盤葉整體鍛造成功研制。成功生產出投影面積5.5m2的鈦合金整體框、長度近5m的鈦合金垂尾梁鍛件、長度近6m的大型鋁合金整體模鍛件和重2噸的超高強度起落架模鍛件等行業急需的大型模鍛件。航空發動機關鍵葉片研制成功,這一綜合制造技術要求極高的產品質量達到了國際先進水平。大高徑比薄壁高筒型件精密輾軋技術獲得成功,解決了國內航空航天領域需要的難變形材料成形的技術瓶頸。航空高端鍛件產品開始走出國門。特別需要指出的是航空和醫療用等溫鍛造技術得到突破,不但能生產各種中小型的等溫鍛件,也可以生產較大的等溫鍛件,再經可靠性、穩定性和經濟性方面的努力,將基本滿足航空航天和醫療行業發展的需要。

在大型自由鍛件方面:生產了300~600MW亞臨界、超臨界機組和百萬千瓦級超超臨界機組鍛件。具有了“二代加”和“三代”百萬千瓦級核電設備鍛件制造能力。具備大型新材料鍛鋼支承輥制造能力。經過“十二五”的努力,大部分大鍛件進口關稅優惠政策已經取消,大口徑厚壁無縫鋼管出臺了國家反傾銷政策,這些都標志著我國大鍛件制造能力已經基本可以滿足國內需要。

在核電、軍工產品和國內外重大項目中,特種材料封頭冷/熱成形有限元模擬分析方面取得成績,積累了一定的技術和生產經驗。國核示范和華龍一號核電用封頭、航母用封頭和美國陶氏項目高標準用不銹鋼封頭等典型封頭產品國內已完成了制造并投入使用。

“十二五”期間,完成了300MW氫水冷護環的試制。完成了高鉻轉子的試制;以700℃以上超超臨界發電機組用鎳基合金轉子為代表的新材料研發取得令人鼓舞的成績。水電鍛件全套國產化供應已經完全實現。

核電鍛件的鍛造工藝有了明顯改進,有效提高了鋼錠利用率。如蒸發器過渡錐形體、壓力容器整體頂蓋等質量達到了世界先進水平。核電核島大鍛件方面,已具有成套提供“二代加”和“三代”核島反應堆壓力容器、蒸汽發生器、補水箱和穩壓器鍛件的能力。提供了世界首套AP1000核電主管道鍛件,已形成批量供應AP1000、ACP1000和CAP1400等第三代核電成套主管道大鍛件的能力。在制造1100MW核電半速發電機轉子的基礎上,2014年采用650t鋼錠完成了CAP1400核電半速發電機轉子的試制。百噸核級不銹鋼鍛件制造工藝不斷優化,開裂與晶粒度問題得到有效控制。

組合曲拐采用下注錠鍛造成形,鋼錠利用率接近70%。除價格因素外,國內完全具備制造組合曲軸的生產技術和能力。特別是具備國際先進的全纖維曲軸獨特的鍛造成形技術和設備,完全滿足了國內全纖維曲軸的需求,并有了進入國際市場參與競爭的能力。

在大型加氫壓力容器產品制造方面滿足了國內容器設備制造需求,容器材質包括有2.25Cr-1Mo-0.25V、2.25Cr-1Mo 、1.25Cr-0.5Mo-Si、 15CrMoR、 16Mn(HIC)和 SA516-Gr70(HIC)等,目前已經形成規模生產。最典型例子是為揚子石化雙超反應器特大型鍛件,生產制造了鍛件直徑φ6350、長度7400mm超大型超高壓芯筒等極限尺寸鍛件。冶金設備用鍛件方面,除用戶喜好、價格和交貨期因素外,全面實現大鍛件的全套國產化供應。

國內可以完全利用拉拔技術和垂直擠壓技術自行制造超臨界和超超臨界火電和核電用大口徑厚壁無縫鋼管。就這一項每年為國家節約數億美元外匯,也大大拉低了電站建設成本。經過”十二五”的努力,我國已經可以應用大型多向模鍛設備批量生產高壓三通和閥體等鍛件,為石油和化工設備的制造奠定了堅實的技術基礎。

國內已經完全具有了擠壓生產各種鋁型材和合金銅材的生產技術,特別是模具技術取得了重大突破,無論是理論研究還是生產實踐都已經處于國際領先水平,為我國高鐵和家用空調等技術與產品發展作出了貢獻。

鍛造行業開展的中間試驗平臺的搭建使得物理模擬實驗方法與手段日益豐富,不斷向同材質小尺寸方向發展。

中小型精密成形鍛件方面也取得了很大進步,一些典型產品逐步獲得海外市場的青睞,具備了與國外專業鍛造廠競爭的能力,很多鍛造企業已進入國際知名品牌的汽車供應鏈體系,部分產品出口國外,并且能供應核心部件。目前產品已經遠銷到歐洲、北美、南美、日本、韓國、印度和泰國等國家。出口利潤水平高于國內,能使企業的經營質量向良性方向發展。特別是中國鍛造企業生產的一些汽車零部件不但質量高,而且在國際市場上已處于領先水平,價格和質量占有絕對的優勢地位。

風電主軸和環件生產技術發展迅速,國內可以生產直接9米以上的大型環件的同時,也可以生產各種變截面(異型)環件。產品質量得到了大幅度的提升,不但實現了國內的完全自給,也大批量地打入國際市場,完全適應了國內外風電機組發展的步伐。

“十二五”期間,突破了大規格粉末高溫合金擠壓棒材外觀完整性和細晶組織控制技術,研制出直徑大于Ф260mm的FGH96合金擠壓棒材,棒材晶粒度達到ASTM11級。研制了多項航空發動機用新材料(如Ti2AlNb、TC18;GH230等),并掌握了熱加工特性及工藝參數。

“十二五”期間,原材料的內在質量和外觀質量得到提升,出現高、中、低端檔次分布的局面,讓鍛造企業有更多的選擇空間。非調質鋼的應用進一步擴展,某些鍛造企業的非調質鋼鍛件比例已達70%以上。例如:珠光體+鐵素體非調質鋼鍛造曲軸已大批量生產,漲斷連桿也已批量應用。貝氏體非調質鋼汽車前軸也開始大批量應用。

P91和P92鋼可以穩定生產,為生產大口徑厚壁無縫鋼管做出了巨大貢獻。

國內企業建成了世界一流的耐磨鋼球鍛造用鋼生產線,為我國各種鋼球生產奠定了基礎。

一些鍛造企業開展的材料制造與包括鍛造工藝在內的工藝一體化研究取得重大進展,獲得良好的經濟效益。H13鋼材料冶煉澆鑄和鍛造與熱處理工藝的一體化制造處理技術獲得國家專利,用其制造的塑料模具壽命得到巨大的提升。

國內鋼廠已開始按照國外先進標準,包括按照國外企業標準冶煉汽車用鋼,但由于冶煉技術不完善或不成熟,如國產汽車齒輪鋼等仍然未全面替代進口。另外,國內鋼廠未全面開發專供冷、溫鍛造用的專用鋼材。

在火電、核電新材料產品上有了重大突破。冶煉方面,新增水冷模鑄錠設備,優化鋼錠凝固工藝,提高鑄錠質量。冶煉高純凈度鋼取得進步,特別是鋼中氧、硫含量大幅度降低。鍛造中運用高溫擴散均質化技術,有效消除偏析,提高了產品的力學性能,特別是一重和二重等企業在600噸位級鋼錠及鍛件生產上取得重大進展。80噸以下鋼錠,可以采用下注,有效提高了鋼錠利用率。真空冶煉、下注錠的氫含量≤1.2PPm。

模鍛、擠壓和拉拔用玻璃潤滑劑等潤滑材料得到了快速發展,基本可以解決當前中大型鍛件、擠壓和拉拔件的生產需要。

冷精鍛工藝。將分流鍛造技術應用于閉式(閉塞)冷精鍛,不僅使冷精鍛成形力大為降低,而且對毛坯下料精度的要求也明顯放松,使以閉式精鍛成形為主要變形方式的冷精鍛工藝的應用取得突破性進展。以轎車變速器行星齒輪和半軸齒輪(均為直錐齒輪)為例,我國轎車和部分商用車變速器直錐齒輪生產企業已廣泛采用閉式冷精鍛工藝生產,成為繼日本和歐洲之后,鍛造基本取代了傳統的切削加工工藝的唯一國家,總體技術達到了國外先進水平。其中,直錐齒輪修形技術為國內外首創。

此外,汽車中小型同步器齒環,摩托車端面爪盤和檔位齒輪等應用量大的齒輪類零件也都普遍采用小飛邊冷精鍛工藝生產。

多工位冷擠壓工藝取得進展。冷擠壓成形的制件(包括精化毛坯和成品零件)尺寸精度可達7級,表面粗糙度可達Ra1.6-0.4 ,冷擠壓的強化作用使制件的力學性能大為提高。

熱精鍛工藝發展迅速。小型鍛件實現無飛邊閉式模鍛。典型零件有齒輪坯及爪極整體凹模閉式精鍛,管接頭等枝叉類鍛件實現了可分凹模無飛邊閉式模鍛,同時也應用此工藝生產汽車中高壓管接頭和油氣輸送管道上的三通、四通、彎頭及變徑二通管接頭。中小型鍛件小飛邊精鍛技術獲得推廣,雖然模鍛成形力會有一定的增加,但其飛邊金屬損耗可節約2/3,有效地提高了鍛件的材料利用率,并節省了加熱能耗。

溫鍛綜合體現了熱鍛和冷鍛的基本優點,成為近十余年來主要的發展方向之一。“十二五”期間,我國溫鍛工藝的研發取得突破性進展,其代表性成果有大模數大直徑直錐齒輪溫鍛、轎車等速萬向節關鍵零件多工位溫鍛(溫擠壓)得到廣泛應用。值得提到的是,隨著溫度和材料組織控制技術的提升,溫鍛溫度在不斷提升,有的溫鍛溫度達到850℃或更高,從而大大減少了溫鍛的阻力,擴展了溫鍛零件重量范圍。

多工位溫/熱鍛—冷精整復合工藝受到行業青睞。它綜合了溫/熱、冷鍛工藝的優點而避免其主要缺點,適合于各種金屬材料,以及輪廊尺寸較大而結構復雜零件的精鍛成形。其典型應用實例有汽車變速器結合齒輪中空分流熱鍛—冷精整成形、汽車變速器直錐齒輪熱鍛—冷精整成形和等速萬向節關鍵零件溫鍛—冷精整成形。

高強度鋁合金零件流動控制成形技術應用取得成功。高強度鋁合金具有的優點使其成為國內外汽車、飛機和航空航天飛行器和高鐵列車零部件輕量化制造的首選輕金屬材料。國內外普遍采用等溫鍛工藝來生產。在高強鋁合金零件流動控制成形研究方面,所取得的代表性成果有轎車安全氣囊氣體發生器關鍵零件減壓式流動控制成形、轎車無噪聲空調壓縮機2014鋁合金渦旋盤阻尼式流動控制成形。這些技術上填補了國內空白。在實現鋁合金鍛造成形技術進步的同時,鎂合金以及其它輕量化合金的成形技術也在得到開發重視和應用。

特種鍛造。它包括輥鍛、楔橫軋、擺輾、等溫鍛造、環形件輾擴(也稱輾軋)和曲軸鐓鍛等多種工藝。輥鍛、楔橫軋和擺輾早已成熟并得到較為廣泛的應用,近年來主要針對一些難度較大的鍛件擴大其應用范圍。“十二五”期間,取得的重大進展和代表性成果主要有大型環形件精密輾擴和大型曲軸全纖維鐓鍛成形,以及楔橫軋精確制坯、成形凸輪軸和各類球類零件,其工藝、模具技術和設備都處于國際領先水平。

航空、航天、航海及核動力用高溫合金高端產品的開發取得進展,鍛造技術的創新對高溫合金高端產品的開發具有關鍵性作用。創新的核心是將鍛造的熱加工窗口控制在一個十分狹窄的溫度范圍內,既可以突破難變形超合金的鍛造瓶頸,又可以實現超細晶鍛造。創新的“軟包套”保溫自由鍛技術、“軟包套”保溫DA模鍛技術以及“軟包套”保溫+瞬時感應加熱的DA模鍛技術等缺的了實踐應用的成功。其中“軟包套”保溫+瞬時感應加熱的DA模鍛技術可以與歐美創造的熱模鍛和等溫鍛技術相媲美,但我們的生產成本可顯著降低。這些技術的不斷成熟為我國高溫合金、鈦合金等特種金屬鍛造技術的進步作出了重要貢獻。

等溫鍛造技術獲得了長足的發展。該技術的應用大大降低難變形金屬材料的變形抗力。改善了材料流動性,能夠生產形狀復雜、加工余量小、精度高的模鍛件。

“十二五”期間,借鑒引進技術后,國內鍛造工藝水平和國產鍛造設備技術水平有跨越式提高。近年來國內汽車等速萬向節和汽車齒輪的精密成形生產完全達到國外同行業相等水平;模具高速銑加工和鍛造自動化等先進技術進入推廣和普及階段。

“十二五”期間,培養出規模化的專業化生產工廠,如天潤曲軸、太平洋精鍛、森威等速萬向節和無錫航亞等專業供應商。市場往區域化、專業化和合理化方向發展。

在工藝研發方面,通過企業中建立國家級工程研究中心,對制造所需的材料、熱加工工藝方面普遍采用了數值模擬技術與各種材料試驗分析方法,為制造工藝提供技術支撐。

大鍛件胎模鍛技術得到很大發展,特別是在生產核電用殼體鍛件方面得到了很好的應用。擠壓、輾環等技術取得重大進展,在潤滑技術、模具設計、制造和使用技術方面取得重要成果。

“十二五”期間,我國大型鍛造設備快速增加,建成了世界最大的800 MN模鍛壓機和195 MN自由鍛造油壓機,萬噸級以上的自由鍛造油壓機相繼投入使用。鍛造設備的控制技術也在進步,現代化的鍛造車間已經出現在鍛造企業,國內開始陸續建設全自動鍛造生產線。

大型鍛造設備數量迅速增加,具備了大型鍛件鍛造的主機條件。(300MN- 800MN)重型模鍛液壓機的建立和航空整體鍛件制造能力的迅速提升,已能夠滿足我國軍、民各種型號的大型整體航空鍛件的成形需求;通過預應力鋼絲纏繞正交預應力結構,突破了重型擠壓和多向模鍛承載液壓機結構設計的難題,目前已完成了360MN和600MN擠壓機制造和中小噸位(40MN/64MN-90MN/126MN)多向模鍛液壓機的研制。重型多向模鍛液壓機的設計已完成,解決了這一精密、綠色模鍛技術裝備的瓶頸問題,為多向模鍛技術的推廣奠定了基礎。

近幾年,為了實現鈦合金材料的超塑性成形,我國先后研發成功了超塑性成形液壓機,系列有63 MN、100 MN和200 MN液壓機,其恒速壓制、恒應變壓制和動態調平壓制指標達到國際最好水平。同時開發了大型航空材料鍛件超塑性成形工藝,使大型航空模鍛件質量達到國際先進水平。目前250 MN超塑性液壓機制造項目已經啟動,必將加速我國鈦產品轉化的能力和鈦產業的發展。表2是鍛壓協會統計的國內大型壓力機數量。

“十二五”期間,以大型筒體鍛件成形機、重型巨載操作機為代表的新設備研制與應用取得成功,進一步提升了大型自由鍛鍛件質量與生產效率,降低了制造成本。

鍛造生產向專業化發展有了明顯進步,許多專業化生產線已經形成。國內已經可以完全制造大型萬噸級以上的熱模鍛壓力機曲軸和前梁鍛造生產線。也可以提供中小型熱模鍛自動線,但穩定性和可靠性仍然是一個制約發展的瓶頸。國內鍛造行業目前裝備的大部分先進全自動模鍛生產線幾乎全部進口。

目前國內能成熟生產的現代模鍛設備主要集中在4000以下電動或離合器式螺旋壓力機和125KJ以下全液壓模鍛錘。

國產電動螺旋壓力機產品,系列從160噸到2500噸,經過逐步完善,在替代高耗能、精度差的摩擦螺旋壓力機過程中起到了重要作用。4000噸系列電動螺旋壓力機實現研發、樣機生產和鑒定。裝備制造企業已開始為用戶提供從鍛造工藝、配套設備、模具開發乃至自動化連線,并生產出合格產品的全套解決方案的交鑰匙工程服務。
國債資金支持的數控全液壓模鍛錘項目,使鍛錘類設備在節能降耗、綠色環保、數控化方面取得了巨大突破,大大提升了國內裝備水平,已出口到美國、日本、東南亞國家和歐盟等十幾個國家。數控全液壓模鍛錘的性價比優勢明顯,在替代落后設備方面有較大的空間。

“十二五”以來,用電液動力頭改造蒸空鍛錘繼續進行,取得新的進展,已經完成了全部的改造任務。經改造后的設備能耗降低80%以上,為國家環保、節能,降低排放做出了貢獻。目前世界上許多國家特別是俄羅斯還在大量使用蒸汽錘。

國內模鍛液壓機和擠壓機基本可以滿足國內需要,已經可以生產出鍛造制坯需要的極高速(每秒數米速度)液壓機,速度和位移精度控制達到國際水平。

“十二五”期間,我國進一步完善了中大型輾環機制造技術,盡管可靠性和穩定性需要改進,但基本實現了國產化。

鍛造模具普遍采用加工中心(CAM)加工,真空爐熱處理,使模具精度和表面質量有了明顯提高。部分企業應用激光熱處理、表面熱處理等技術,大幅度提高了模具壽命。某些企業的統計表明,一些零件的模具壽命由原來的幾百件~幾千件,提升至2萬~3萬件,有的甚至提高到5萬件以上。模具壽命的提高使生產輔助時間大幅縮短,鍛造成本大幅降低。

自由鍛液壓機生產能基本滿足國內需要,與之配套的裝取料和操作機也有發展。但在可靠性和自動化與數字化控制方面與國外設備仍存在很大差距。

在行業有識之士、中國鍛壓協會及其它行業組織的呼吁下,鍛造行業人才工作有了一些進步,但沒有實質性的改觀。大部分企業認識到人才的重要性,開始做一些人才的培養和再教育工作。當然也有一小部分企業也建立起了一套自創人才工作方法,來吸引和培養人才。一手抓內部培養,一手抓外部引進。可喜的是,鍛造行業大部分企業由原來的單純挖人開始有了培養人才的思想和行動,這是“十二五”期間的一個重大進步。

勞動工人本地化也是一個重大的人才工作進步,一方面,實行引進來留下來;另一方面,積極就地招聘。一些企業到流動工集中地打出非常具有吸引力的回家鄉務工口號,從而滿足勞動力需求。

“十二五”期間,地方政府利用政府采購模式、企業利用請進來講學模式、送出去學習培訓模式等來開展人才提升工作,值得肯定。

值得指出的是,經過多年的技術引進吸收和技術攻關,大鍛件鍛造技術水平有了長足的發展,培養和鍛煉了大批相關人才。基本形成了大鍛件材料和產品開發需要的各類人才。建立起了研發、轉化、執行和基層創新的各方面人才隊伍體系。

鍛造仿真模擬技術開始在模鍛、自由鍛和輾環等鍛造工藝領域使用,有效的提高了鍛件合格率,降低了物理實驗的成本。有實力的企業應用Q-FORM,D-FORM軟件,輥鍛制坯Veracd模擬軟件,提高了設計能力和效率。在鍛造工藝模擬方面,除模擬鍛造成形外,能夠針對鋼材易發生的偏析情況(例如:模鑄坯的方框形偏析、連鑄坯的心部偏析)進行模擬,可以發現“偏析”最終在鍛件的基體表面位置,有利于鍛件在后續調質及表面淬火時防止開裂。此方法可以在鍛件開發初期就對原材料、鍛造工藝及后序工藝可能出現的問題做出預測,從而提前采取相應措施于以避免。

“十二五”期間,模擬軟件功能更加強大,有利于模具設計制作和試驗,縮短了設計周期,提高了設計準確率。鑄錠應用了ANYCASTING模擬軟件,熱處理應用了SYSWELD模擬軟件來指導生產,對新產品生產具有指導作用,大幅提高了設計能力、產品質量和制造效率。

近幾年在提升管理能力方面,企業已真正認識到管理出效益、管理上質量,逐步健全了管理制度。一些企業引進ERP系統,實現了網絡辦公,大大提高了工作效率。從市場銷售、物資采購、生產調度、成本核算到倉儲管理全部實現計算機系統覆蓋。數字化、信息化工廠模式開始有應用嘗試,使鍛造車間的現場管理得到很大改善。更加重視能源費用節約,普遍采用“削平填谷”,充分利用夜間低電價區間組織生產。

“十二五”期間,一些鍛造企業與國外專業鍛造廠成立了合資企業,同時海外鍛造企業在中國獨資設廠也在穩步增加,這些都為中國鍛造業注入了新的活力。鍛造企業與國外同行間交往逐步正常化,逐漸從思想上接受國外同行和客戶的管理模式。特別是汽車行業供應商,在客戶推動下,企業生產和質量管理逐漸與國外汽車行業規范接軌。

按照“構思一代、研發一代、試制一代、生產一代”的技術創新思路,一些企業逐步構建了研發驅動型科技創新體系,即努力構建“基礎科學研究層、工程化研究層、產業化研究層和批量化生產層”。

“十二五”期間,一些企業技術創新體系進一步完善,體系構架和機構設置基本完成,建立了較完善、規范的薪酬體系、人力資源管理制度及一系列人才吸引、穩定、培養和選拔措施,形成了鼓勵創新的環境氛圍。

以重大技術裝備國產化需求為方向,以重大課題研發為目標,不斷提出企業的技術需求,與優質用戶共同開發,同時進步得到行業企業認可。一些企業與全國知名高校院所建立了廣泛的合作關系,各展所長,各取所需,效果明顯,作用巨大。幾年來,鍛造行業中的一些企業承擔了國家“十二五”科技支撐計劃,牽頭國家重大科技專項課題多項,同時也承擔了國家863項目、國家重點科技計劃項目。在大鍛件生產方面,一些企業目前正在開展國家第三代核電大型鍛件及核反應堆壓力容器、大型開合式熱處理基礎裝備、大型電渣重熔裝備、巨型重載鍛造操作機、鍛造共性技術及加工技術等國家級課題的研發。

充分利用高校和研究院所的科技人才、科研裝備與科技成果,行業中已經開始建立以企業為主的“產學研”聯合機制,提高了市場快速反應能力,減少了技術開發風險,突破技術瓶頸,實現技術升級。

2010年,一重牽頭組建了“重型鍛壓裝備與工藝創新平臺”,成為國家重型鍛壓裝備與工藝創新的重要技術創新平臺。行業內多家企業成立技術研究中心,博士工作站。這一形式正在行業中得到熱捧。

二、“十二五”期間行業存在的問題

鍛造行業存在的主要問題集中表現為使用的先進制造設備和關鍵設備零部件依賴進口;打入國際一流主機廠供應鏈的企業和產品數量偏少;企業的人均勞動生產率和企業效益普遍偏低;工藝和產品質量穩定性不足,行業發展參差不齊,以價格為導向的惡性競爭阻礙著企業的進步;人員流失和高檔人才嚴重不足;先進的管理方式和模式引進,但缺少文化的支持而流于形式;企業技術檔案、技術和市場開發原始,嚴重影響鍛造企業的技術傳承和發展;鍛造企業間的自覺融合和合作沒有進展,具有國際影響力的大型鍛造集團幾乎沒有。

專家型人才短缺仍然成為了行業突出的痛點,缺乏懂專業的企業領導者,國家人才培養政策不完善、人員流動不規范,企業投資人才培養的積極性經受著巨大打擊。企業找到一個分析能力強、解決問題能力好以及管理水平高的人員很難。

年輕的專業人才缺乏,很多學鍛造的學生不愿意從事鍛造行業,專業教育與現實需求嚴重脫節。一線操作工主力還是年老的,年輕的工人很少。很多高等院校從就業角度考慮,取消了鍛壓專業,國家職業大典中也把鍛壓工程師取消,出現了行業和專業誤導。社會力量辦學又被應試教育的條條框框所左右,無法有效生存,教育亂象、主要是招生亂象嚴重,大大地限制和阻礙了社會辦學,嚴重影響了企業辦學的積極性。

目前鍛造行業人員流失嚴重,缺乏有實踐經驗的工程技術人員(工藝工裝設計),設備維修人員(技術人員、專業技能人員),操作技能人員和跨專業的技術人員。技術的傳承性比較差,前人好的經驗、積累的好的技術沒有得到傳承。

企業需要人才的成長旅程太長、波折太多。專業知識教育與職業教育與現實需求嚴重脫節,特別是專業基礎知識越來越不扎實,職業教育過分偏向了知識教育,技能性實戰能力沒有得到有效的鍛煉。教育中缺少了“勞動光榮”教育,放棄了或輕視了“動手”勞動的重要意義。

鍛造行業一方面缺少現代企業管理人才,同時,大學的企業管理畢業生在鍛造企業并沒有得到重用。企業不知道如何使用這些專業的畢業生,或沒有能力指導和使用這些學生;企業管理的畢業生到企業不知道該干什么,或者說,學校教的東西與企業管理現狀嚴重脫節。

思想觀念、工業理念的現代化,是整個制造業向現代化轉變中更深更徹底的部分。進行物質,即技術和裝備層面的改造和提升,以及管理體制、管理方式層面的行業改革,是中國制造業實現現代化的必備條件。然而,如果沒有思想觀念和工業理念層面的現代化建設,不僅整個制造業的現代化難以順利實現,甚至管理體制、管理方式和技術裝備的現代化也難以持續實現和進步。

中國鍛造行業當前存在的最重要問題之一是管理問題,更缺少符合中國文化的管理方式和管理模式。這些年的實踐證明,像八九十年代的“設備與技術改造”大潮,僅僅努力從物質和技術層面實現著產業的現代化,以及像一直推行的“TQC管理、ISO貫標、5S管理和6西格瑪推廣等”,僅僅試圖從制度和標準層面實現企業現代化,都不能取得很大成功。從根本上說,沒有現代思想觀念和工業理念,沒有具有這些思想和習慣的產業大軍,是難以在現代化的企業管理下正常運轉,也難以發揮需要現代化思想和理念人使用和操作的技術和設備的作用。也就是說即使企業富足,行業輝煌,坐擁先進設備和技術,照搬了很多的管理模式和應用了許多管理技術,也照樣會產生很多的企業管理和行業發展問題。然而,要實現思想觀念和工業理念的現代化,不僅需要工業文化建設,還需要人文學科的推進乃至現代文化的培養和建設。

質量與效益、綠色與智能以及轉型與升級的理念和概念沒有統一,質量沒有上升到人文的理念。效益沒有處理好長遠和眼前的關系;轉型升級沒有放在管理、設備和技術、質量、效率和效益上,產生了許多錯誤的理念和概念。特別值得提出的是高檔產品的定義模糊,誤導了一些企業的行為。鍛造業中產品不存在絕對的高檔概念。完全取決與用戶、生產產品的質量和消耗水平(即成本)。

鍛造行業企業與主機廠形成戰略聯盟的意愿和方式還沒有被普遍接受,也沒有形成一個應有的合作文化氛圍。鍛造行業還沒有一套與主機廠進行溝通的標準體系。
鍛造發展從物質角度看,包括鍛造產品、材料、工藝技術和鍛造設備等。中國大部分鍛造企業的產品研發、材料研究和工藝技術開發能力和投入都不足,大部分鍛造設備企業的設備研發都處于跟追狀態。一是沒有形成有效的方式方法和系統,不知道如何開展研發(開發);二是人才短缺或人才奇缺,很少或沒有研發(開發)人才;另外一些企業幾乎都處于低價競爭中,也沒有實力投入研發(開發),還有一個原因是模仿、不重視成果保護的剽竊的盛行,引起不創新急功近利思想的作用,這是當前存在的典型問題。

主流軟件為國外品牌所壟斷,在工業應用層次,基本上看不到自主品牌,國內有限元軟件還處于起步發展階段。國外鍛造有限元軟件主要有法國的FORGE、美國的DEFORM、俄羅斯的QFORM等。國內還沒有見到成熟的鍛造模擬專業軟件。國內自主開發的有限元軟件主要有北京超算自主開發的有限元軟件SciFEA,大連理工大學自主開發的軟件JIFEX和北京飛箭公司的FEPG等。骨干企業已普及計算機輔助設計(CAD),模具制造也進入計算機輔助制造(CAM)階段。但在計算機數值模擬(CAE)方面,除少數大、中型鍛造企業已有實際應用外,行業內大部分企業還是空白階段。在20年前,計算機模擬技術在國內外剛剛興起時,國內有關研究單位也曾積極開展塑性成形CAE軟件的研究開發,并取得相當成果。但近年來,在國外軟件的競爭壓力下,已基本上偃旗息鼓。

材料數據庫的積累不足,仿真模擬結果與實際生產結合不夠密切,數字化設計技術應用不廣也是當前一個重大的基礎共性技術問題。

新材料研發能力制約鍛壓技術的發展。在航空高端鍛件用鈦合金大規格棒材方面,目前國內的供應商主要有寶鈦集團和西部超導。國內一些新型號航空發動機轉動部件(如風扇盤、壓氣機盤等)對鈦合金原材料的要求很高,國內生產的材料的批次穩定性還有待提高。隨著C919飛機的啟動,為了適應適航認證等,機體所用材料及鍛件幾乎均為國外采購,或者采用國外原材料供應商提供的大規格棒材、厚板等,商發的民用發動機用材也存在同樣的情況。

國內的幾家鍛造廠家,如貴州安大、無錫透平、貴州航宇等,已逐步參與高端航空鍛件的國際競爭,獲得了國外著名發動機公司,如RR、GE等的外購鍛件訂單。但是價格壓得較低,利潤不高,而且這些國外發動機公司均要求采用國外的原材料,這也不利于我國鈦合金原材料廠商的發展,缺乏在原材料方面參與高端航空鍛件的國際競爭。

我國特鋼企業還沒有認識到特鋼生產的個性化需求,特鋼企業開發新材料和提高材料尺寸和性能穩定性方面沒有一個突出的認識。鍛造行業和企業對材料的重要性認識也沒有普及。材料、鍛造、熱處理和加工工藝一體化研究體系認識和實施不很廣泛,鍛造行業企業還沒有一套影響或制約材料供應商的標準體系。例如汽車用鍛件采用非調質鋼存在牌號多、標準多(雜),不易于統一,且非調質鋼價格居高不下,不易于向更多的產品進行推廣應用。

缺乏具有自主知識產權的先進鍛造設備,也缺乏為自主知識產權鍛造設備提供強大支撐的鍛造設備零部件。我國生產的鍛造設備數量多,但先進設備所占比例小,特別是高精和高效專用設備更少;國產鍛造設備顛覆性問題沒有,但故障率高、配件質量差,導致經常性停產,嚴重影響鍛造企業的發展。在中小型鍛造設備研制方面,嚴重落后。

自上世紀70年代國內引入德國奧姆科公司輥鍛機和熱模鍛壓力機的制造技術以來,再未有成系統的熱模鍛壓力機設計-制造技術出現,也沒有完成系統的熱模鍛壓力機開發制造能力建設。完全不能滿足中國鍛造行業發展的需要。也有少數機械鍛造設備靠測繪和模仿得到了有限的提高,但在設計思想和制造訣竅方面未有水平可言。
國內投資建設的高端多工位鍛造設備和自動鍛造生產線,絕大部分訂單被歐、日和俄,甚至是韓國等廠商獲得,中國設備制造企業望塵莫及。該類鍛造設備制造能力和水平的低下,從另一方面看也嚴重影響了先進鍛造設備和全自動鍛造生產線能力的發揮,因為我們嚴重缺乏深刻懂得這類鍛造設備的人才和有效使用這些設備的知識和思想體系。

與國外同樣鍛造設備在我國的利用率相比,我們還不能達到國外使用水平,原因是國內的技術和文化沉淀、工藝穩定性、模具質量和壽命以及自動化維護水平與國外差距較大。

開展鍛造生產周邊輔助裝置研究的較少。我國眾多鍛造企業需要提高生產效率,改善勞動環境。需要推廣簡易省力裝置、自動潤滑裝置,以降低鍛工勞動強度、提高模具壽命和降低廢品率,需要適合的自動線代替人工操作。復雜形狀鍛件的尺寸與形位精度在線與離線測量手段原始,急需研發自動化測量儀器。大型鍛件成形用工輔具的安裝工具與手段簡單,安裝時間長且安裝精度低,造成生產效率低與鍛件余量偏大。

模具方面的諸多因素制約著生產成本的降低和效率的提升。在模具鋼方面,國外有專業鋼廠,并有著名品牌,模具鋼的質量水平確實比一般鋼廠的產品好,主要是質量穩定。國內生產模具鋼的廠家很多,但缺少名牌,質量不穩定是國產模具鋼的通病。

高速硬銑加工是當代鍛造模具制作的先進技術。但5軸聯動的高速銑床國產化開發工作進展不快。5軸聯動的高速加工中心被列入國家重大專項,但開發目標主要針對航空制造業。目前,國內能夠進入鍛造行業視線的只有國外品牌和國內組裝的低檔次高速銑床。真正代表當代制造業先進水平的5軸數控高速銑加工中心還需要從國外,主要是從歐洲進口。進口設備價格高昂,影響到高速硬銑床先進制造技術在鍛造模具加工方面的推廣應用。

另外,高速硬銑加工用刀具也是制約高速銑床推廣的重要原因。目前,適用于高速硬銑的刀具幾乎全部依靠進口,壟斷性的價格加上多層次的代理商盤剝,使到達用戶手中的刀具成本居高不下,以至于高速銑制模成本構成中,刀具費用成為最大成本構成。

鍛造行業內,企業作為技術創新的主體尚未形成,絕大部分企業未建立起有效的自主技術開發機構和人才隊伍。由于市場競爭的影響,企業在技術攻關、新產品開發等方面各自為戰,技術投入上的重復、低水平競爭等特征明顯。尚未形成公開、有序的技術交流與技術轉讓機制,一方面存在技術封鎖與保守,另一方面通過“跳槽”、“竊取”等不合理、不合法的技術流失嚴重。高校、科研院所等科研單位在鍛件技術創新的作用不夠,有被邊緣化的危險。一方面科研單位的主攻方向與行業技術發展和企業需求時有脫節,并且對企業生產技術難題的解決成效有限;另一方面企業在科研投入不足,不能與科研單位形成有效的協同創新。

模鍛成形技術仍有較大發展空間,例如大型航空液壓機模鍛工藝規劃和模具設計技術就比較滯后,這是由于我國之前的大型模鍛技術基本都是基于錘鍛,基于液壓機速度可控的大型模鍛技術基本沒有啟動。因此針對鈦合金、高溫合金、新型高強度鋼的模鍛工藝和模具設計技術就顯得非常缺乏,在生產實踐中,生產這類材料鍛件往往依然是沿用錘鍛的工藝規范和經驗來制訂工藝路線和設計模具,結果沒有發揮液壓機鍛造的優勢,造成鍛件余量過大、材料利用率偏低、變形控制能力差等問題的出現。
在大鍛件制造方面,制造工藝流程急需再造,大鍛件是重型裝備制造業重要的基礎件,基于重型裝備制造業生產特點,仍然是單件小批、單件無批,與現代工業要求的“專業化、自動化、信息化、流水化”生產相距甚遠,由此帶來的是生產效率低,產品質量不穩定,員工勞動強度高,安全生產壓力極大,管理難度很高。

在大鍛件行業沒有形成系統性的研發能力,目前的產品研究往往是針對具體產品形成的臨時團隊,基礎研究仍然很缺乏,企業的研發管理也缺乏應有的激勵機制,個別企業對于技術研發人才的管理也較混亂,對人才的重視程度不夠。從國家和行業層面看,多年以前業內有識之士就以各種方式提出警示,但由于國家缺乏相應政策引導、行業管理失控,導致國內大鍛件行業盲目發展。眾所周知,當前中國的鍛件生產能力從量上面講已經大于世界其他國家總和,在當前經濟形勢下,國內企業形成惡性競爭局面,部分鍛件市場價格已經低于企業的成本價格,國外企業由于管理、技術方面的優勢也以極低的價格沖擊著國內市場,造成國內大量大鍛件生產資源(其中不乏大量優質資源)閑置,主要大鍛件制造企業普遍面臨虧本經營的局面。

企業生存環境亟待改善。對企業人員流動缺少嚴格的法律約束、用戶更換供應商的隨意性,讓鍛造企業處處充滿發展的巨大阻力。一些企業忙于拼價格,讓鍛造企業利潤空間一直在縮小。

國內融資成本過高,金融體系和稅收體系嚴重制約企業發展,鍛造企業的利潤被大幅壓縮,加之企業由于人才、資金、抗風險能力不強,企業創新能力薄弱,企業投資的意愿不高,單純依靠企業實現行業現代化困難很大。

國家鍛造技術和設備研究課題多渠道支持,課題來自國有大型集團國家撥款支持,來自財政部、發改委、教育部、科技部、科協和工信部等的支持,來自地方政府眾多部門的支持,但沒有一個完整的且可以互通協調的支持方向和重點,出現重復支持、反復支持和支持過時等現象時有發生。

課題支持靠資料完整不靠實察,靠有利益關系的企業化單位建議和評定,不依靠具有中立地位的行業組織評選的現象也會造成國家投資支持項目的偏差。

汽車鍛造市場,特別是復雜有技術含量和高附加值的鍛件,合資品牌主機廠的份額全由國外公司壟斷,國內企業只能做售后市場,日資和韓資企業,國內企業少有進入,市場環境非常不利于國內鍛造企業發展。

三、解決的措施

鍛造行業從工業文化到生產實際都存在一些問題,如何能有效地推進這些問題的解決是全行業面臨的重大課題。如果我們不能夠尋找到有效的切合實際的解決途經,行業產能過剩、價格惡性競爭以及效率和效益低下等凸顯的問題,以及上述具體問題將難以得到有效控制。

積極推動工業文化建設,切實形成有利于工業發展的整體文化,這是解決當前許多工業發展問題的重要文化基礎。1978年改革開放,不僅僅是一次經濟體制的變革,也不僅僅是一個簡單的經濟騰飛,是一次實實在在的中國工業革命,更是一次徹底的文化進步演變。計劃經濟體制向市場經濟體制轉變是國家工業化的必由之路,市場經濟顯著的特征概括地說就是公平競爭和以經濟發展為導向的文化建設。在這個過程中,中國的對外開放,強化了國際往來,更放開了中國的人員流動,從而出現史無前例,后無來者的人員大流動和大融合。這極大地推動了中國農耕文化向工業文化的轉變,推動中國整體文化思想里的散慢粗向準快精方向的發展。當前,在市場的理念中,恰當地融入了中國的傳統文化,互利、發明創造、精密可靠和守信等一些市場經濟理念或文化元素,已經銳變成了雙贏、創新不折騰、精細完美和誠信等新的理念或文化,已經毫不掩飾地融入了中國文化元素。且已經成為了當今世界市場經濟的新概念或新元素。例如質量已經不是一個簡單的產品屬性,而是與人的素質緊密相聯,與人的追求緊密集合在了一起。質量的產生和完成體現了人的素質和人的質量。工業時代的質量是一種文化,把質量與人聯系在一起是工業進步的重要文化理念;與優秀用戶一起成長、尊重可靠的競爭對手和放棄物美價廉而提倡物有所值;以及不以低價競爭為本的現代思想理念。這些具有發達國家已有的思想或行為,但更多的是融入了中國元素,是對工業文化的重大貢獻。

中國工業進步是舉世觸矚目的,但這個成績給我們帶來的文化變革會讓我們持久地受益,我們必須善于工業變革,更要善于文化總結。鍛造行業是制造業中的基礎產業,其發展大大受到材料供應和產品需求用戶的制約。要想有所作為,必須更加注重思想觀念、工業理念的培養,這不但有利于我們自身的行業或企業發展,也有利于推動我們的合作伙伴進步。當前,鍛造行業需要如下的思想觀念和工業理念:

建立開放的交流和共贏的思想,堅決消除閉關自封以及盲目自尊的文化,要特別重視見多識廣文化的餞行。

質量是習慣,成為每一個人的自覺追求,產品質量要從個人的審美文化做起,提升現代的美學修養會提升人的質量習慣。

要特別打擊以點蓋面、以偏概全和以模糊替精細等的思維邏輯,切實建立誠實與信任,責任與擔當的文化基礎。

建立以時間、時間節點為主線,以提升效率和效益為目的的精細管理思維模式,實現精益的永無止境的管理理念。

勞動是習慣,動手是素質和能力的體現!動手也是一種修養,一種思維鍛煉的最佳方式。動腦、動嘴不如動腳動手,勞動光榮和勞動就是創造應成為時代的思想和理念。

競爭是一種本能,得到合理約束會是這個時代的思想,合作共贏不能簡單地理解為用戶哲學,也是與競爭對手的哲學。

依賴是創造力最大的障礙,是生存最大的毒藥。而依賴在工業中的主要表象是沒有進取和責任心、沒有激情和不服輸的斗志和沒有理想的彷徨和怨氣。這種依賴心里和行為產生的根源是被委曲了的呵護和照顧,是缺少獨立生存和發展能力的具體表現。這個文化在計劃經濟時代也得到了無限的加強。

要為維護誠信支出成本,讓誠信成為企業的重要軟實力。

實事求是仍然是這個時代需要的主流思想,正確理解和運用實事求的理念和思想至關重要,實事求是思想在工業領域的核心不是不需要繞道,只是我們需要正確地評價自己和別人,一個不能看清自己和接受自己現實的企業是非常難以有進步動力的,而一個很能看清自己企業,而沒有以上八點正確思想觀念和工業理念的企業也是要面臨退步和倒閉的。

創新人才培養機制,優化人才發展環境是當前行業人才工作的重要內容。一是國家要對當下的高等教育和職業教育體系進行系統的改革,引進企業或社會力量辦學,改造或建立校董制度,引進企業和社會智能進入學校領導機構,依據行業需要和實業需要進行人才培養。二是國家應出臺支持企業辦內部小型職業教育,在稅收上給予明確的支持并給予明確的法律地位。三是要研究鼓勵行業組織和企業辦學,推廣不同于當下教育模式的職業教育與再教育模式和體系。

國家要嚴格人員流動規范,在法律層面上建立高級人員和企業培養人員流動制度,提升企業人員培養的積極性。

當前,人才的基礎教育仍然在高校和一些高級職業學校,做為企業應認識到,專業技術和專門能力的掌握則需要實踐的訓練和有經驗的老師“傳幫帶”。企業要認真研究在當前體制下如何開展人才工作,多渠道進行人員培養,絕對不能因難不為,甚至倒退。

鍛造行業和企業要認真研究勞動法和勞動合同法,在當前法律允許的情況下建立完善的勞動制度,杜絕或減少因人員流動給企業造成的損失。要站在整體行業和企業發展相關聯的角度開展人才培養,徹底放棄以挖人為人才工作重點的思想,積極培養具有自身企業文化特點的人才隊伍。積極開展以送出去學習、引進來講學的培養機制,推動企業開展內部交流與討論,形成學習文化。建立較為嚴格有效的人才培養計劃和行動辦法。特別要注重吸引優秀的人才能夠體面、安心地在生產一線工作。鍛造行業企業要注意建立與高校和科研院所的緊密合作關系,合作培養人才。

鍛造企業要大力推廣使用工藝模擬軟件,模擬軟件不僅僅是一個新產品開發工具,更是一個產品工藝的改進工具。鍛造技術與計算機模擬技術的結合越來越緊密,成為新材料成形技術研究的關鍵。隨著計算機控制的數字技術的發展,建立液壓數控鍛造物理模擬設備,發揮計算機技術與液壓傳動技術優勢的有效結合,從而實現材料成形技術物理試驗的科學化,為研究如變形速度、變形率以及變形溫度對材料性能和質量的影響服務,同時也可以對自動化上下料或操作機器人的適應性進行研究。推動將數字模擬與物理試驗相結合能力的建設,改善成形研究方式。

當前影響數字化發展的一個常被忽視是是智能高精度的傳感元件,一切的數字化和信息化都是建立在感知件信號的準確基礎上的,因此大力發展該技術具有重要的意義。

大鍛件是綜合材料、冶煉、鍛造、熱處理和檢測為一體的高技術產品,其制造技術不僅涉及多專業、多學科,而且包含有冶金、熱加工等具有十分復雜的內在機制和多種工藝因素。因此,企業或行業必須轉變發展理念,要扎扎實實且持續不斷地進行技術創新,并且最終突破和掌握產品的核心制造技術,實現大鍛件產品制造的優質、高效、低耗和環保可控的發展目標。

研究院所、高校和相關企業應注重基礎和前沿技術的研究。例如:(1)開展重型燃機大型鍛件的加工技術研究、綠色精密鍛造成形工藝研究等;(2)加強對精密塑性成形設備的研發力度;(3)加強復合塑性加工技術研發,節約材料和能源,減少加工難度和加工工序,提高零件的加工精度,盡可能做到無切削或少切削加工,以滿足未來鍛造行業“綠色鍛造”的要求。

國家通過稅收或專項資金扶持,建立行業協會或恰當機構與部門牽頭的上下游協調發展體系,促進我國鍛造企業、高校、科研院所之間的聯系溝通和技術交流。充分發揮協會的橋梁作用,通過舉辦一些技術討論會、技術沙龍等活動,互通有無,實現共同提高。國家應充分發揮行業協會的作用,就國家研究課題設立,技術改造、項目和工程等支持內容應委托行業協會評估或多聽取行業協會意見,從而切實能將相關內容落實到產業實際。

國家要加強基礎共性技術研究,推動產業技術進步,建立必要的特別技術研究機構或利用好現有研究機制,集中精力利用政府行政權或行業的組織活動能力將研究成果或支持課題、項目產生的成果推向生產實踐、擴大應用范圍。

國家應重視推動產業技術創新發展路線圖,制定鍛造產業技術創新一體化的開發戰略,形成鍛造設備、鍛造工藝和模具及生產管理系統等一體化開發。鑄、鍛、熱、焊和表面處理五種不同的工種總稱“熱加工”,因為它們有一個共同的重要基礎就是相變理論。所謂熱加工主要是使各種金屬有適合其使用目的的性能而進行加熱和冷卻過程。可以說鑄、鍛、熱、焊和表面處理五個工種是掌握金屬材料生死命運的也并不算過份。研究金屬材料性能對鍛件質量和外形尺寸精度影響,參照國外先進金屬材料標準制定并完善我國金屬材料行業標準,逐步達到國際先進水平。鼓勵發展鍛造余熱正火、鍛造余熱球化退火以及鍛造余熱調質。更重要的是在余熱處理的基礎上進一步發展到形變熱處理,減少鍛件的結構尺寸,達到輕量化的目的,降低金屬結構件用材量。依據當前獲得的數據,這種工藝能節約材料20-30%。國家應設立軟課題,開展體系和機制研究。將產業技術創新和行業技術發展作為首要任務,動員各級研究所、實驗室圍繞產業技術創新的發展做具體的指導工作。系統解決鍛造行業模鍛件產品精度低、加工量大、能耗高、生產效率低所涉及的產業技術難題。動員全行業的各級研究所、實驗室對產業技術發展的難題進行研究。形成權威的材料數據庫、工藝數據庫等。這些成果形成軟件,鑲嵌在鍛造設備中。使鍛造設備的功能符合自動化、數字化和信息化鍛造工藝的要求,提升鍛造產業的整體技術水平。

積極推動行業標準體系建立,加重行業組織標準建設的力度,建立由供應商、用戶為體系的標準制訂體系。

鍛造企業應探索建立符合自身需要的基礎共性技術的研究聯盟,與用戶一起建立產品開發體系,發展鍛造生產的平臺戰略。

培育全球化戰略思維和開放視野。市場開拓由以國內市場為主,向國內、國際市場并重轉變。鞏固和拓展國內優勢市場,推進國際市場開拓。關注發展中國家市場需求,擴大成熟設備的出口。依靠新興產業發展新的市場增長點,搶占市場先機。國內外軌道交通等行業發展迅速,市場潛力大,是鍛壓技術的廣闊應用領域。應早日打破行業壟斷,引入競爭機制,為自主創新開拓空間,促進鍛造技術發展,也將使軌道交通制造業進一步降低成本,產品升級,提高國際市場競爭力。

國家應注意發揮稅收對產業和行業的調節作用,加快研究鍛造行業稅收特別政策,從而推動鍛造行業的轉型升級。鍛造企業要切實理解轉型與升級的理念和概念,并能自覺地向正確的方向發展。對企業來講,轉型升級是一個永恒不變的主題。鍛造企業轉型升級的基本概念是不斷采用新技術、新工藝,加快傳統生產流程的改造與升級,恰當地實現生產過程“自動化、專業化、信息化、流水化、和綠色化”,達到大幅度降低產品成本,提高生產效率,穩定產品質量的目標。鍛造企業的轉型升級必須注重服務對象和服務方式的轉變,必須注重與競爭對手相處方式的改變,必須注重與供應商關系的再造。鍛造企業的轉型升級必須有利于節約成本、有利于提高產品質量、有利于綠色制造和有利于企業不斷進步。

四、“十三五”期間的發展與需求分析

模鍛是鍛造重要的組成部分,模鍛按鍛造溫度分為熱鍛、溫鍛和冷鍛。模鍛行業永恒追求的是熱、溫和冷精鍛。但獨立的熱、溫和冷精鍛成形技術都有其不可克服的弱點,為此開發使用溫/熱精鍛、冷/熱精鍛、溫/冷精鍛技術或三種工藝復合鍛造技術成為了當前的主要目標。這些復合工藝不但具有節材和節能,以及提高零件產品力學性能和改善環境等優點,還具有使金屬塑性成形性能更好、變形抗力小,可以實現連續生產,生產效率更高的優勢。

精鍛技術是先進制造技術的重要組成部分之一,精鍛技術的進步必然促進金屬加工技術的快速發展。根據美國國家生產力委員會調查,在企業生產力的構成中,制造技術的作用占62%。為獲得所需零件,約70%以上金屬材料需經過塑性成形(含熱、溫和冷)為主的加工方式加工。從這個意義上講,全面發展熱、溫與冷精鍛技術具有重要的戰略和現實意義。

積極發展熱、溫和冷精鍛技術和復合精鍛技術的同時,當前和未來一段時間內必須重點發展溫/熱精鍛技術,建立以結構鋼和高強輕金屬為主的溫/熱精密鍛件材料的線膨脹系數、抗拉強度和屈服強度、反映熱力學性能的真實應力—應變關系曲線或本構關系等數據庫。 以粘塑性有限元理論為基礎,研究溫/熱精鍛逆向設計方法,以現有體積成形模擬軟件為平臺,開發溫/熱精密模鍛優化設計的模擬分析系統。完善黑色金屬溫/熱精鍛工藝,擴大多工位溫/熱精鍛和閉式無飛邊溫/熱精鍛工藝應用的范圍。進一步研究高強度輕金屬流動控制成形新技術,推廣其應用范圍。掌握和推廣應用溫/熱精鍛模CAD/CAM技術。開發多工位和雙動/三動溫/熱精鍛壓力機(包括機械壓力機和高精高效液壓機)。開發無污染的新型潤滑劑和自動化潤滑技術及裝置。開發并推廣應用溫/熱精鍛自動化生產技術,建立自動化生產線。 建立溫/熱精鍛成形工藝技術規范與標準。

精鍛技術應用前景十分廣泛,要解放思想,拓展應用。要積極發展航空航天飛行器關鍵零件高強度難加工材料的溫/熱精密鍛造,以及轎車零件輕量化溫/熱精鍛成形和基于亞微米、微米尺寸級別的溫/熱微成形和高溫高壓條件下陶瓷金屬材料的精密鍛造等。在發展小型鍛件溫熱精鍛的基礎上,向大中型鍛件溫熱精鍛發展,由單個鍛件溫熱精鍛向一個部件中的主要零件都采用溫熱精鍛集成方向發展。注重開發軌道交通領域、坦克及裝甲車等高速重載承力件的精鍛生產,取代鑄鋼件以提高其力學性能。開發生產轎車懸掛系統的轉向節、左/右轉向臂、左/右拉桿、輪圈和連桿鋁合金鍛件,以高強度鋁合金取代結構鋼實現輕量化。發展大功率發動機和轎車無噪聲空調壓縮機等中高硅鋁合金零件,以熱精密鍛件取代壓鑄件以提高其內在與表面質量,開發以整體精鍛成形取代兩個或兩個以上的零件焊接或鉚接或螺紋連接為一整體的分體制造。研究板鍛與管鍛成形,實現以薄代厚、以空代實的輕量化制造;積極使用成形過程數值模擬及工藝參數優化技術,實現鍛造工藝的持續改進。下表列出了未來主要的精密模鍛技術與產品應用范圍。

材料對模鍛生產影響巨大。應開展新材料成分、熱變形行為、缺陷和組織性能控制研究。研究材料成分與組織性能關系。冶鑄與鍛造及鍛造與熱處理界面的技術研究需要加強。非調質鋼應用的基礎研究應受到重視。建立非調質鋼材料指標,包括鍛造工藝參數的規范、鍛后控冷參數、鍛后工序工藝參數和缺陷的評定標準。與此同時,也需要統一調質鋼金相組織的評定標準,統一國標GB/T3077力學性能調質試驗標準中淬火油的牌號,確定淬火油的冷卻特性檢測及標準范圍,用于統一行業內的熱處理規范。

自由鍛也是鍛造業的重要組成部分,自由鍛技術發展以突出節能、節材為主線,以發展材料、鍛造工藝、熱處理和機加工一體化研究為突破口發展技術。自由鍛中的大鍛件鍛造技術與產品質量是衡量自由鍛造行業水平的重要標志。

“十三五”期間,需要集中解決火電和核電全系列鍛件,包括核電用泵、閥、管板及其隔板等的鍛造成形。要特別重視核電適用的量少、價高的特種中小型鍛件開發和生產。“十三五”期間,要能徹底國產化發電機轉子、汽輪機軸、高檔軋輥和船用低速曲軸鍛件,特別要在產品質量穩定性和控制成本上有重大進步,克服用戶使用的不安全感,從而在國際市場上確立有利競爭地位。大口徑厚壁無縫鋼管和大型環件,未來隨著電力的發展,高檔大口徑厚壁無縫鋼管和大型環件仍有一定的發展空間,依據當前的情況看,大鍛件未來技術發展主要集中在超超臨界轉子用9-12Cr超純凈鋼冶煉工藝;大型特種Ni 基、稀土特鋼鋼錠的冶煉控制和澆鑄技術,實現數字化在線控制煉鋼工藝。通過冶煉及澆鑄專家診斷分析系統研究,完善電爐冶煉、鋼包精煉及大鋼錠澆鑄的智能控制系統,實現工藝設計及冶煉、澆鑄全過程計算機控制,穩定控制大鍛件冶金質量,化學成份【C】穩定控制在0.01%偏差范圍內,偏析不大于1.04,【H】不大于1ppm,合金結構鋼【O】不大于15ppm。建立大鍛件鍛造過程關鍵質量指標控制體系,開發在線檢測自動化系統和裝置,實現大鍛件鍛造過程中的數字化在線檢測。集中研究船用中、低速柴油機曲軸毛坯低成本鍛造工藝,集中解決鍛造工藝和成本控制方案。建立大直徑筒節鍛造與軋制復合工藝推廣的相關制度(首臺套保險制度;增值稅優惠政策等)。推動90萬千瓦以上級雙18護環鍛件在國內用戶的使用和工藝完善;推動電力企業采用國產發電機轉子與汽輪機轉子等特大型鍛件;開展大型鋼錠材料成分、宏觀偏析、純凈度及冶金缺陷等精確控制技術研究、大鍛件內部夾雜缺陷、裂紋缺陷以及粗晶、混晶等材料組織缺陷形成機制及控制技術研究等等,并要在材料、冶鑄、鍛造和熱處理等單項技術的基礎上,加強大鍛件制造全流程的技術集成研究。建立特種材料技術標準體系,加快制定特定零件的國內技術質量標準,編制在國際上適用的中英文對照行業協會標準,實現標準國際化。國家應設立課題,發揮中國鍛壓協會大鍛件理事會作用,組織開展切實的調查研究,確定煉鋼質量控制和鍛造難點(包括加熱、鍛造、熱處理及檢驗工序)。國家利用購買服務的形式,發揮行業協會或中介機構的作用,推動組建基于技術層面上的大鍛件開發制造一條龍機構。建立由電力、船舶和冶金企業與大鍛件生產企業標準制訂、技術開發聯盟,實現用戶與制造商的聯動,推進用戶企業參與同步開發。

研究和推廣鍛造產業關鍵工藝和裝備,以及模具和生產制造系統的自動化、數字化和信息化整體集成解決方案、核心技術研發需求會逐步加大。提升鍛造行業智能化制造水平。研究開發鍛造裝備,配備嵌入式的鍛造材料數據庫和鍛造工藝智能化軟件、智能化鍛造車間的鍛造生產管理系統及軟件、鍛造車間環境監測智能管理系統;大力推動鍛造行業制造執行系統(MES)與企業資源計劃管理系統(ERP)的廣泛和正確使用。

模具加工設備是保障模具質量的重要基礎,高精度模具加工設備仍然是行業追求的目標。目前硬度低于70HRC復雜型面的加工精度能達到0.01毫米,將硬度高于76HRC的模具加工精度提高至0.001毫米,對于模具加工來說是個革命。開發低成本彈性變形近零的冷作鍛造用模具鋼,將有助于大大提高精密成形產品精度。高速銑的使用將穩步發展,逐漸擴大。低檔的模具雕銑將會在較大范圍替代傳統的放電加工。隨著雕銑機性能的不斷提升,將會擠占一部分本應是高速銑的市場份額。

綠色擠壓生產是擠壓裝備與技術發展的主要趨勢之一,高效低能耗擠壓裝備系列化,形成系列化行業標準在行業內全面推廣顯得尤為重要。建立擠壓過程能耗計算理論體系,推動擠壓工藝技術的發展必須引起重視。綠色擠壓生產裝備智能化,在建立擠壓過程能耗計算理論體系的基礎上,結合目前網絡技術和計算機控制技術,通過程序研究,建立綠色擠壓生產裝備能效智能管理系統,提高擠壓裝備的智商。

加強大中型全液壓徑向鍛造壓機設計開發。以大中型全液壓徑向鍛造裝備為研究對象,通過理論分析和技術研究,解決徑向鍛造裝備的關鍵技術難題,掌握核心技術。在研制大中型徑向鍛造裝備的同時也必須要開展相應的鍛造工藝研究。

大型模鍛壓機的增壓技術應得到重視。近年來,隨著我國大飛機、軌道交通及大型發電設備等技術的快速發展,對大型模鍛件的需求快速增長。而我國模鍛液壓機相比自由鍛造壓機,還未形成合理的規格系列,規格和類型分布尚欠合理。100MN模鍛壓機數量偏多(據不完全統計,多達六臺),而在已建成的400MN~800MN之間檔距過大。隨著設備壓力的不斷提高,液壓系統工作介質壓力由高壓向超高壓發展,有的甚至高達63MPa,這使得液壓系統過于龐大,投資加大。采用工作缸內增壓技術,實現超高壓力輸出的技術路線,可使模鍛壓機工作缸數量減少、甚至采用單缸結構,使得壓機結構更加緊湊,剛度更好。同時減少了投資,節約了能源。

智能鍛造設備關鍵共性技術研究與開發是未來的一個亮點。如鍛造裝備數控技術、故障檢測診斷技術、專家系統、人工智能技術、伺服直驅技術(大功率伺服電機驅動)和機器視覺等都是重要的開發研究領域。鍛造裝備核心部件的開發越來越重要:下大力氣開展鍛造裝備數控系統、快速、精密液壓驅動系統、大功率伺服電機及驅動控制器等的研制。隨著具有“國際領先水平”的“NTR法鍛造成套裝備技術及成形工藝”的推廣與應用,我國全纖維曲軸鍛造技術獲得重大進展。由于該設備的增力技術,極大地降低了同噸位鍛壓設備的造價,使大型鍛造設備將朝著專機方向發展成為可能,使具有一定批量或變形工藝雷同的大型自由鍛件改為模鍛件生產方式。減少切削余量、提高機械性能、降低制造成本和提高國際市場的競爭力有了可能。軸承環類中小型幻劍的批量輾擴(也稱輾軋)應逐步建立從環件制坯-輾環-出料的全自動化生產線,提高環件質量穩定性及一致性,提高生產效率,改善環境,減輕工人的勞動強度。對異型截面環件的軋制可以減少機械加工余量,提高材料利用率,合理分布環件的金屬纖維以提高環件質量,典型件有高頸法蘭和各種臺階環等。應對預制坯工藝、軋制成形工藝以及輾環設備的自動化控制技術等進一步優化。

未來5年,鍛造行業將發生比較大的變化,傳統生產方式生產的低附加值鍛件競爭更加慘烈。一部分盲目投資、無技術實力、無配套能力的鍛件生產企業會被迫關閉。2016-2020年鍛造行業在精密鍛造、自動化、數字化和信息化鍛造等方面將有發展。管理規范、工藝手段齊全、設備先進實用、產品特色強和企業文化現代的鍛造企業將獲得生存空間。為了適應今后發展的需要,鍛造行業企業將產生如下的需求。

急需在材料、鍛造工藝、熱處理各方面的技術支撐。新材料(輕量化)的研發及其成形工藝研究會被市場強烈需求。各種高性能材料(高強度螺栓用鋼、鋁合金、鎂合金及冷溫鍛用鋼等)需求將不斷地加大。適應單一零件大批量生產的專業化、高速化、自動化、高精度和高可靠的高端智能鍛造成形設備(線)需求強勁。傳統設備的自動化改造會有需求。自動化生產線使用的步進梁技術開發、推廣和維護將得到發展。配備步進梁送料裝置的多工位熱模鍛壓力機、多工位溫鍛壓力機和多工位冷鍛壓力機需求會有明顯增加。溫控精度達+/-5℃以內的鋁合金鍛造加熱爐和熱處理爐以及大噸位的臥式冷成形機和高速熱鐓鍛成形機應用更多。有利于提高生產效率和材料利用率的工藝改革需求強勁。節能、減排、降本增效和少無切削加工型鍛造工藝需求增加。鋁合金鍛造成形工藝及相關熱處理工藝研究和空心軸工藝研究會得到加強。鍛造與焊接,鍛造后零件間的鑲嵌工藝將會大大簡化零件制造工藝及大量減輕零件重量,是大量節材和實現輕量化的先進工藝,將大力發展。具體產品如制動凸輪軸漸開線頭部與鋼管焊接,發動機凸輪與鋼管鑲嵌等需求有所增加。徑向鍛造設備國產化,伺服壓力機的開發,適用于鍛壓機設備的多向鍛造模具開發;冷擠壓潤滑劑開發;探傷用熒光劑開發,以及適用自動線脫模劑的開發是當務之急。鍛壓機配套設施中的快速換模裝置、封閉高度快速調整裝置(便于老設備的改造)、步進梁機械手的開發、高性能滑動軸承的開發以及高性能加熱設備的開發都是非常熱門的方向。模具壽命的提升是所有鍛造企業重點且亟待解決的問題,因此,有利于提高模具壽命的材料、熱處理、表面處理等新技術需求增加。精密、高壽命模具需求會增加。在線檢測技術會不斷擴大應用;在為汽車行業配套的企業中,直接提供零部件產品繼續成為趨勢。未來幾年,既精于現代技術又懂經營之道,并有現代意識和高科技產品使用技能的鍛造專業人才將是企業爭奪的焦點。材料專家、鍛造工藝專家、熱處理專家以及模具設計、質量管理、企業管理、體系維護、模具加工中心操作和三維造型與編程等都是急需的人才。機電一體化、特別是機器人修理、自動化研發,加工軟件編程人才等也是熱門人才。鍛件成形過程模擬軟件需求將會逐步加強,而這方面的人才需求也是一個重要的方面。鍛件質量標準、質量檢驗標準和質量評估標準與機構會有需求,特別是鍛件質量評估機構將逐步在一些大集團用戶中產生和發揮作用。

五、政策建議

推動制定行業等級標準,整合鍛造企業。對一些設備落后、技術能力落后、耗能高和利潤低的鍛造企業,由政府制訂標準引導,市場行為逐步淘汰。將精密綠色鍛造裝備列入“重大成套裝備”中,切實支持可以普遍使用的自主裝備技術的研究和開發。

制訂切實可行的產業稅收扶持政策,應推廣增值稅先征后返優惠政策,逐步減少直接投資性的國家扶持和支持項目。可以實行擇優扶強,也可以對高新技術企業執行該政策,還可以對產學研科研項目推廣單位或應用單位執行這一政策。

國家和地方政府要制定相應的政策,引導企業開展“改制、改組”,激發企業活力,增強市場競爭力。在引導企業加快企業產權多元化進程中,加強企業激勵機制與制衡機制的建設方面進行研究,真正激發企業的活力。圍繞中國裝備制造業的優勢和強項進行產業結構、組織結構的調整與重組,打破部門、行業和地區保護,加大企業間重組、并購力度,建立起大裝備制造業體系;按照全球化和專業化生產的思路,大力培育一批在國際上有競爭力的大型企業和一大批強、精、專的中小企業集群。壓縮過剩的、落后的生產能力,加大推動嚴重虧損、沒有發展前途企業的破產、退出力度。

建立和強化誠信體系建立,讓誠信成為市場有價值的軟實力。認真研究產業雙規制下產業發展遇到的破壞性作用,鍛造行業應堅決取消雙規制,國有鍛造企業應逐步退出。

賦予行業協會以政府支持項目的科技評審權、進口設備與技術的免稅建議權及政府支持的技改項目立項建議權等等。

在法律層面上,確定高端人才和企業培養人才流動制度,切實保護行業企業人員培養和培訓的積極性。在當前形勢下,可以對企業開展的實戰型技術工人培養制定稅收優惠鼓勵政策。

改善金融系統和國有大型企業的融資和支付體系和方式,切實保障中小微企業的生存空間。完善企業研究開發費用所得稅前扣除政策,實施企業創新能力建設計劃,加快新技術和先進適用技術在企業的推廣應用;執行較低存款準備金率,簡化小企業信貸獎勵考核制度、落實差異化監管政策、適當提高對小型企業不良貸款的容忍度等,鼓勵金融機構擴大對小微企業的信貸服務;適當放寬民間資本、外資、國際組織資金參股設立小金融機構的條件;適當放寬小額貸款公司單一投資者持股比例限制;引導小金融機構增加服務網點,向縣域和鄉鎮延伸;推進多層次債券市場建設,加快場外市場建設,擴大集合票據、集合債券、集合信托和短期融資劵發行規模,發展貸款保證保險和信用保險等措施。同時,支持小企業上市融資、發行債券,鼓勵小微企業采取質押、商業保險、典當等多種方式融資;鼓勵擔保機構提高對小型微型企業的擔保業務規模,降低擔保收費;積極發展再擔保機構,強化分散風險、增加信用功能;加快推進企業信用體系建設;通過開展商業銀行服務收費檢查,清理糾正金融服務不合理收費等,規范對小微企業的融資服務。

國家應該加強對企業知識產權保護的力度,制定有利于企業發展的勞動制度,對侵害企業知識產權的行為加大打擊力度;例如:某公司很多產品被同行拿到圖紙直接進行生產,但投訴無門,給企業造成了損失。國家要加快推進行業標準制度建設,發揮行業協會的技術和安全引導作用;國家應該在新標準的實施過程中推行統一的標準,否則會損傷一些主動推行新標準企業的積極性。

國家與各級政府應鼓勵中小行業,特別是制造業基礎行業積極開展對外交流與合作,在對外交流方面應給予財政補貼或稅收優惠。


(管理員)



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