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工业机械设备行业分析:国产多向模锻引领全球锻造工艺升级
行业:多向模锻可精密生产、节能省材,为企业带来竞争优势
多向模锻作为面向高端制造领域的关键成型技术,为企业带来竞争优势。多向模锻技术具 有高材料利用率、强近净成型能力和优异的力学性能控制潜力,其精密生产能力及节能省 材能力将为企业开拓下游应用领域、降本增效,具有强竞争优势。其设备、工艺与材料等 多重高壁垒构筑深厚护城河,在高端零部件制造中具备技术价值。因此,具备核心技术突 破的企业将在高端制造和关键零部件领域持续受益,关键技术将持续带动企业成长和市场 份额的提升。
核心工艺:多向加载使坯料一次成型
多向模锻是一种采用多个凸模从不同方向同时或顺序作用于闭合模腔内坯料的先进锻造工 艺。其特点是是模具闭合后,几个冲头自不同方向对毛坯进行穿孔/挤压,从而在一次加热 和压机一次行程中完成复杂锻件,特别是带内空腔或凹凸外形锻件的成型锻件成型。为了 使成型后的锻件能够取出模腔,多向模锻可以根据零件特点进行水平和垂直分模。对于形 状特殊的锻件也可以进行多向分模(联合分模)。
核心设备:多向模锻压机、模具及控制系统
多向模锻设备需要同时承受垂直和水平方向的高载荷,使机架受力状态复杂、设计要求更 高。与普通模锻设备相比,多向模锻设备在工作时需承受来自不同方向的同步或交替载荷, 既有垂直合模和锻造成型载荷,也有水平挤压和冲孔载荷,导致机身立柱根部、横梁节点 处应力复杂,结构强度和刚度要求较高,设计与制造难度显著高于普通单向锻造设备。
多向模锻压机:多缸协同工作、机架结构分整体式与独立式
多向模锻所用液压机为专用大型设备,机身通常由上横梁、下横梁、立柱和底座等组成, 形成刚性框架以承受来自不同方向的大型挤压力。机架设计时常在下横梁的长边布置对称 导向柱,活动横梁两侧设计成可套住导向柱的矩形套筒,使活动横梁在下行过程中始终与 下横梁相互导向结合,形成整体水平受力机架,有效提高机架刚度和定位精度。
多向模锻控制系统:要求实现精密同步与闭环控制技术
多向模锻控制系统需要实现多缸同步、力位移速度精确控制,以保证复杂锻件稳定高质量 成型。由于有多个冲头和穿孔缸需同步作用,需精确控制各缸的力、位移和速度,以保证 锻件受力均匀、流线顺畅。现代多向模锻设备通常采用先进的液压伺服系统配合 PLC/数控 系统进行闭环控制。PLC 负责协调送料、液压阀比例调节、冷却润滑等工艺参数的控制; 伺服阀或伺服泵执行压力、流量的精确调节。控制系统的算法必须补偿多方向作用时的耦 合效应,优化锻造全过程中的力位移曲线。此外,大型多向锻造生产线通常还配备 SCADA 系统,对液压站、温度、力值等进行实时监控和数据采集,提高自动化水平和安全性。
多向模锻存在多重壁垒,国产化突破持续推进
多向模锻技术的国产化进程面临设备、工艺与材料三重核心壁垒。设备上,万吨级专用液 压机的设计与多缸同步控制系统制造难度大、投资周期长;工艺上,高温下的金属流动与 缺陷控制要求高,依赖精密模具设计与数字化模拟;材料上,难变形合金的微观组织调控 **挑战。这些高技术壁垒在显著提升行业准入门槛的同时,也为**少数已完成突破的 先发企业构建了深厚的技术护城河,为其带来了长期的竞争优势和市场份额。
随着全球高端装备产业链转移,中国在多向模锻领域的企业梯队逐步成型,国产化能力持 续增强。目前,**深海油气、高温核电和先进航空等高端装备领域正加速向“高性能、 低容错”的**工况拓展,带动钛合金、镍基合金等先进材料结构件需求增加;与此同时, 中国核电、深水油气自主开发和航空装备列装提速,也推动高性能构件的国产化替代。例 如,孚杰凭借 180MN 多向模锻液压机,实现了**模锻件 1.5 吨、月产能 1500 吨的规模, 配合全自动化生产线,显著改变了传统的生产模式;迪威尔凭借在多向模锻装备、工艺与 材料三位一体的系统化能力,率先突破了“成型-装备-材料”一体化技术瓶颈。其自主设计 制造的 350MN 双动复合挤压线具备全球领先的成型能力,结合有限元模拟、激光修整、真 空热处理等先进技术,实现了对复杂构件的精确成型与组织调控。同时,公司构建了涵盖 工艺仿真、模具优化、组织性能反馈的数据闭环系统,在高温合金、钛合金等难锻材料的 实际应用中积累了大量工程经验,伴随国产产业发展,中国企业正逐步进军深海油气及新能源领域。
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