中国重型机械制造的另外降龙十七掌（4）

19、世界最大单臂起重船――上海振华港机7500吨级起吊船

上海振华港机建造的7500吨级起吊船，是目前世界最大的单臂起吊船。可用于海上起重、建桥、铺管、打捞等多种用途，起重量达到7500吨，超过艾菲尔铁塔7000余吨的重量。

船总长239米，型宽50米，型深20。4米，最大起重能力7500吨。它既可以将吊具深入水下150米，又可以将重物提升到水上125米。起重臂可以放倒或旋转。顶点最高130米，相当于40多层楼高，整个浮吊船可同时容纳300人食宿作业，并设有直升机停机坪，自航速度达到11节。

海上巨型浮吊是海上油气田开采等海上工程的基本装备。长期以来，500吨以上的浮吊都由发达国家制造。在中国制造成功之前，世界上7000吨以上的浮吊只有3台，最重的为7100吨。

如今，振华在大型集装箱机械领域占有世界80%以上的市场份额。自1998年起，振华港机的产品已经连续13年位居全球市场占有率之首。

目前中国正在建造两万吨级的巨型起吊船，主要用于海洋钻井平台运输。

20、 世界最大浮船坞――30万吨级“中海峨眉山”浮船坞

“中海峨眉山”型深28米，相当于10层楼高；总长410米，型宽82米，比4个足球场还要大；举力8。5万吨，耗用钢材超过4万吨，采用了超大排量的进排水泵、阀门遥控等先进技术，实现中央控制室遥控操作，结构合理，自动化程度高。可承修1万标准箱以上的集装箱船和30万吨级的以上的大船。目前世界上目前全世界所有最大的油船和散货船以及军舰，包括航母，‘中海峨眉山’都有能力承修。

“中海峨眉山”浮船坞由上海船舶研究设计院负责总体设计，由中海工业有限公司自行建造，具有完全的自主知识产权。

21、世界首创新型五轴混联机床――XNZ2430大型龙门式五轴联动混联机床

齐二机床集团自主研发的、具有完全自主知识产权的世界首台XNZ2430重型龙门式五轴混联机床是齐二机床承担的国家863项目，是国家“高、精、尖”重大数控装备关键技术研制项目。

并联机床，也被称为虚拟轴机床或并联运动学机器，是并联机器人技术和现代数控机床技术结合的产物，同时兼顾了机床和机器人的诸多特性， 被称为21世纪的新型加工设备。有模块化程度高、刚性高，运动部件重量轻、加速度大、加工精度高等优点，可实现多坐标联动数控加工。它特别适用于加工带有复杂曲面形状的较大、较长类零件和叶片类零件，适用于国防、军工、航空航天、发电设备、模具制造等行业加工三维空间曲面的关键精密零件。

齐二机研制的大型龙门式五轴混联机床已经用于哈尔滨电机厂有限责任公司的三峡混流式水轮机叶片加工，并将推广应用到其他螺旋桨和叶片加工。

此外，齐二机研制的SKCR165/1200型数控纤维缠绕机，是打破西方国家技术封锁的替代进口的高端产品。这台数控纤维缠绕机为五坐标控制、四坐标联动的树脂基复合材料，缠绕成型构件的大型数控专机。该机包括五坐标控制四坐标联动的缠绕轨迹控制系统、张力自动控制系统、温度自动控制系统和质量保证系统，可实现圆筒、圆锥、球、双曲面回转体、组合体回转体等构件缠绕，也可以进行矩形截面、多项式等多维复杂曲面和组合体形状结构件缠绕。如火箭发动机壳体、各种战略导弹弹体、卫星结构件、水处理设备、天然气储罐、医疗防火用压力容器等等。

具有完全自主知识产权的XNZ2430新型大型龙门式五轴联动混联机床和SKCR165/1200型数控纤维缠绕机的成功研制，成功打破了西方的技术封锁，为我国的国防工业发展提供了强大技术和装备保障。

22、世界第二条激光冲击强化生产线――中国航空制造技术重大突破

西安天瑞达光电技术发展有限公司和陕西蓝鹰航空电器有限公司共同承建的中国第一条激光冲击强化生产线，使中国成为继美国之后世界上第二个可实现该项技术工业化应用的国家。

激光冲击强化技术是利用强激光束产生的等离子冲击波，提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力的一种高新技术。它与现有的冷挤压、喷丸等金融材料表面强化手段相比，具有非接触、无热影响区、可控性强以及强化效果显著等突出优点。

激光冲击强化技术在美国航空装备制造与维修以及其他装备制造业正得到广泛的应用。美国ＧＥ公司已经用此项技术为美国空军强化了数万件航空部件，据美国国防部估计，在美国空军现有飞机寿命期内，用激光冲击强化可节约60亿美元的维修成本。2004年，美国还为F22战斗机建设了价值2亿美元的激光冲击强化生产线。

中国激光冲击强化应用技术取得重大突破，对解决中国飞机发动机疲劳断裂问题、提高其可靠性将具有重大的意义。

（搞激光冲击强化技术这批人本人基本都认识，科大2系学生不少）

下面简单介绍一下这个技术的意义。

飞机和航空发动机结构大量采用金属材料，金属材料的主要失效形式疲劳和腐蚀均始于材料表面，所以金属材料表面的结构和性能直接影响着材料的综合性能。为此，人们采用喷丸、滚压、内挤压等多种表面强化工艺来改善金属表面性能。利用强激光诱导冲击波来强化金属表面的新技术称为激光冲击强化技术（简称LSP），由于其表面强化效果好，自产生之日起就得到了广泛的关注和研究。1998年该技术被美国研发杂志评为全美100项最重要的先进技术之一。美国上世纪90年代后期开始的航空发动机高频疲劳研究计划中，将激光冲击强化技术列为工艺技术措施首位。2005年，研制激光冲击强化系统的MIC公司获美国国防制造最高成就奖。美国将该技术列为第四代战斗机发动机关键技术之一，足见该项技术的重大价值。

当短脉冲(几十纳秒内)的高峰值功率密度( )的激光辐射金属表面时，金属表面吸收层（涂覆层）吸收激光能量发生爆炸性汽化蒸发，产生高压(Gpa)等离子体，该等离子体受到约束层的约束爆炸时产生高压冲击波，作用于金属表面并向内部传播。在材料表层形成密集、稳定的位错结构的同时，使材料表层产生应变硬化，残留很大的压应力，显著的提高材料的抗疲劳和抗应力腐蚀等性能，这就是激光冲击强化。

激光冲击强化技术和其它表面强化技术相比较，具有如下鲜明特点：（1）高压，冲击波的压力达到数Gpa，乃至Tpa量级，这是常规的机械加工难以达到的，例如，机械冲压的压力常在几十Mpa至几百Mpa之间；（2）高能，激光束单脉冲能量达到几十焦耳，峰值功率达到GW量级，在10～20ns内将光能转变成冲击波机械能，实现了能量的高效利用。并且由于激光器的重复频率只需几Hz以下，整个激光冲击系统的负荷仅仅30KW左右，是低能耗的加工方式；（3）超高应变率，冲击波作用时间仅仅几十纳秒，由于冲击波作用时间短，应变率达到 ，这比机械冲压高出10000倍，比爆炸成形高出100倍。

激光冲击强化技术最初开发于20世纪70年代初的美国贝尔实验室，科大钱临照教授早在60年代也提出过这方面的思想。1972年，美国巴特尔学院（Battelle Memorial Institute）的Fairand B。P。等人首次用高功率脉冲激光诱导的冲击波来改变7075铝合金的显微结构组织以提高其机械性能，从此揭开了用激光冲击强化应用研究的序幕。1978年秋，该实验室的Ford S。C等人与美国空军实验室联合，进行激光冲击改善紧固件疲劳寿命的研究，结果表明激光冲击强化可大幅度提高紧固件的疲劳寿命。当时由于缺少可靠的、高脉冲频率的大功率激光器而未能实用化。

上世纪80年代后期，欧洲、日本、以色列等国家和地区纷纷开展了激光冲击强化技术研究。但从公开报道的资料看，到目前为止，国际上还只有美国将激光冲击强化实际应用。上世纪90年代在美国高频疲劳研究国家计划等支持下，美国利佛莫尔国家实验室和GE、MIC公司等联合深入开展了激光冲击强化技术的理论、工艺和设备的研究，使激光冲击强化技术获得了很大发展，逐步走向了实用，用于F110、F101、F414等发动机的生产和修理。其中，F110、F101发动机在使用中发生多次风扇叶片故障，迫使F101每飞25小时和F110每天第一次飞行前要做一次能够发现0。127mm裂纹的精细检查，采用激光冲击强化解决了这一问题。

进入21世纪之后，激光冲击强化技术的应用取得了长足的进展。美国空军为提高激光冲击强化生产效率做出了很大的努力，设置了4个重要的制造技术计划(Air Force Manufacturing Technology Programmes)，取得了许多重要进展，解决了提高激光冲击强化生产效率和可移动式生产等工业应用问题。2002年以来，美国已将激光冲击强化大规模用于航空部件的制造和修理中，例如，美国MIC公司将激光冲击强化技术用于军民用喷气发动机叶片以改善其疲劳寿命，不但提高了飞机发动机的安全可靠性，而且每月可节约飞机保养费几百万美元、节约零件更换费几百万美元。美国预计仅仅战斗机发动机叶片的处理，就能节约成本超过10亿美元。2003年，美联邦航空局（FAA）和日本亚细亚航空（JAA）将激光冲击强化批准为飞机关键件维修技术，当年这项技术即被用于波音777飞机的零部件处理。

2004年，美国激光冲击技术公司（LSP Technologies， Inc。， LSPT）与美国空军实验室开展了F/A-22上F119发动机钛合金损伤叶片激光冲击强化修复研究，对具有微裂纹、疲劳强度不够的损伤叶片，经过激光冲击处理后，疲劳强度为413。7MPa，完全满足叶片使用的设计要求379MPa，取得了巨大成功。此外，对叶片楔形根部进行激光冲击处理后，其微动疲劳寿命至少提高25倍以上。目前，激光冲击强化技术已大量用于F119-PW-100发动机整体叶盘等部件的生产。LSP公司还提出了对飞机蒙皮铆接结构强化的专利，应用可移动激光设备在飞机装配现场对铆接后的铆钉及其周围强化，效果明显。

从2005年开始美国又将激光冲击强化逐步扩大到大型汽轮机、水轮机叶片以及石油管道、汽车关键零部件等的处理。据报道仅石油管道焊缝的处理就能达到10亿美元以上的收益。

国内开展激光冲击强化研究的单位主要有中国科学技术大学、空军工程大学等单位。中国科技大学强激光技术研究所研制出了国内首台实验用的激光冲击处理机，空军工程大学与西安天瑞达光电技术有限公司等多家单位合作，对激光冲击强化技术的强化机理、关键技术、成套设备和在航空发动机上的应用工艺进行了大量研究，现已研制出适合强化高温合金、钛合金等高强度材料用的HGN-1、HGN-2型高能脉冲激光器，以及脉冲能量为25J，重复频率达到1Hz的YAG激光器及其强化生产成套设备，制定了航空部件冲击强化工艺操作流程和质量检查规范，并在西安蓝鹰电器设备公司建立了激光冲击强化示范生产线，为该技术在航空工业上的应用上奠定了基础。目前我国激光冲击强化已经可以实现复杂曲面（如叶片）双面激光冲击强化。

目前该激光冲击强化生产线与美国基本相当，实现了系统的集成控制，对强化过程的关键参数进行实时监控，脉冲工作频率1~2Hz；研制的Nd：YAG激光器比美国同类激光器性能指标更高，用于激光冲击强化，与美国钕玻璃（Nd：Glass）激光器效果相当。

23、世界最深钻井机――12000米超深钻井机

我国首台拥有自主知识产权的12000米超深钻机――ZJ120DB钻机，在川西海相科学探索井川科1井上安装调试成功，并正式投入使用。此前，全球仅美国拥有一台12000米钻机。

川西海相科学探索井川科1井位于四川省绵竹市孝德镇，由胜利油田99101钻井队承钻。这口井原设计井深为8875米，后设计井深改为7540米，按照施工要求，二开钻至3200米后更换为12000米钻机作业。

ＺＪ120ＤＢ钻机由宝鸡石油机械有限公司研发，是国家863计划“先进钻井技术和设备”的重要课题。ＺＪ120ＤＢ钻机的研制成功，不仅意味着我国石油钻井装备取得了重大突破，对我国实现深层找油和油气稳产增产也具有重大意义。

目前全球石油、天然气的开采正呈现向陆地深层、环境恶劣区域和海洋发展的趋势，在我国探明可开采的石油资源中，很大部分埋藏在5000米以下，因此，超深井钻采装备技术成为石油开采业共同关注的课题。

12000米超深钻井机首次使用超深钻井交流变频控制系统；核心动力绞车的提升能力高达6000马力，其超大功率能让钻头穿透地球深处的各种坚硬岩层，达到12000米深处；其“心脏”泥浆泵为承压52兆帕、2200马力的高压泵；还拥有900吨承载能力的井架和底座、900吨承载能力的天车、游车、大钩和吊环、675吨承载能力达的水龙头、72吨承载能力的耐低温死绳固定器，能在-40℃～55℃的环境中工作，能在全球的任意区域使用，还能根据工况自动加减速、刹车、报警，使钻井作业的智能化水平和安全系数大大提高。

这台超深井钻机电控系统不仅创造了国内第一，同样也是世界首台陆地交流变频钻机。

24、世界最大立式车铣床――齐重数控25米数控重型双柱移动立式车铣床

型号为dmvtm2500×60/550l-nc的数控重型双柱立式车铣床总吨位超过550吨，可以加工直径为25米的大型机组部件，其技术参数，技术等级，均处于世界领先地位。适用于高速钢、硬质合金及陶瓷刀具对黑色金属、有色金属及部分非金属材料的零件进行粗、精加工，可车削内外圆柱面、内外圆锥面、沟槽、端面、螺纹及复杂回转型面。为当前世界最大数控重型车铣床。目前在上海长兴岛港机制造基地服役。

25米数控重型立车其技术参数，技术等级，均处于世界领先地位，目前世界上只有齐重数控公司可以生产。