所謂航空航天鋁材專業(yè)廠就是該廠的管理與生產(chǎn)工藝都是為生產(chǎn)航空航天器材料服務(wù)的，所產(chǎn)主要材料品種的60%以上是直接用于制造航空航天器，制造這類材料的管理與工藝文件應(yīng)有完全的可追溯性，工廠的管理、生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品品質(zhì)等都要經(jīng)過(guò)機(jī)構(gòu)與航空航天器制造廠的認(rèn)證，且是固定的材料供應(yīng)商。
中國(guó)已邁過(guò)世界航空工業(yè)門坎，正在朝著世界大國(guó)與強(qiáng)國(guó)目標(biāo)奮進(jìn)。眾所周知，一代材料，一代航空航天器，所以為了助推我國(guó)航空航天工業(yè)的大發(fā)展，應(yīng)該建立一個(gè)完整的材料生產(chǎn)與供應(yīng)鏈，而在航空器制造用的結(jié)構(gòu)材料中最主要的是鋁材與鋁基復(fù)合材料，例如在航空器制造中，用這兩種材料制造的結(jié)構(gòu)件凈質(zhì)量約占結(jié)構(gòu)件總凈質(zhì)量的80%，不過(guò)有的航空器鋁材用得多一些，而另一些航空器則鋁基復(fù)合材料用得多一些。
鋁材生產(chǎn)工藝：鋁土礦開采-氧化鋁提取-原鋁電解-重熔用鋁錠鑄造-合金配制、熔熔鑄造-鋁材加工-交貨。這僅是大的生產(chǎn)工藝工序，為了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)航空航天鋁材與建立材料的健全可溯性，必須從源頭抓起。
固定鋁土礦、氧化鋁
與原鋁生產(chǎn)基地
大家知道，合金與材料的性能首先決定于它的成分，不但與其主要成分相關(guān)，而且與微量元素及雜質(zhì)含量關(guān)系較大，合金元素主要決定強(qiáng)度與加工成形性能，而微量元素含量則對(duì)材料韌性與疲勞裂紋擴(kuò)展速度有很大影響，航空航天鋁材對(duì)合金元素含量必須嚴(yán)加控制。雜質(zhì)Fe與Si是鋁的固有雜質(zhì)，鋁土礦的采掘區(qū)固定后，礦中的Fe、Si含量也就固定了，所以提取氧化鋁的鋁土礦應(yīng)是二三十年都來(lái)自同一礦區(qū)，這樣就從源頭控制住了雜質(zhì)的種類和含量。
氧化鋁廠收到進(jìn)口的鋁土礦原料后（國(guó)內(nèi)鋁土礦不但質(zhì)量不盡如人意，而且沒有可保證開采二三十年的大礦點(diǎn)），切不要混入其他礦石，之后經(jīng)過(guò)提取原鋁后鑄成供航空航天鋁材加工廠用的重熔用鋁錠，或進(jìn)一步鑄成供加工廠軋制板帶材用的扁錠與生產(chǎn)擠壓材用的圓錠。
生產(chǎn)7255合金（Si≤0.06%、Fe≤0.09%）、7085（Si≤0.06%、Fe≤0.08%）、2624（Si≤0.06%、Fe≤0.08%）、2295（Si≤0.08%、Fe≤0.08%）必須用A199.90重熔用錠配料，甚至還用一部分高純鋁配料，才能確保合金雜質(zhì)含量不超標(biāo)，而生產(chǎn)2099、2199鋁-鋰合金（Si≤0.05%、Fe≤0.07%）、2060鋁-鋰合金（Si≤0.07%、Fe≤0.07%）宜全部用高純鋁配料。
另外，85%以上的航空航天鋁合金如2XXX系、5XXX系、6XXX系合金及7XXX合金都含有Mg，對(duì)Mg雜質(zhì)的含量不可大意?？傊?，建立專業(yè)化鋁土礦、氧化鋁、重熔用鋁廠，對(duì)保證鋁及鋁合金化學(xué)成分的穩(wěn)定性與可追溯性大有好處。美國(guó)奧科寧克鋁業(yè)公司達(dá)文波特軋制廠（Savenport Works）與拉斐特廠（Lafayette）用的重熔用鋁錠都是固定的鋁廠提供的，前者生產(chǎn)軋制材；后者生產(chǎn)擠壓材與鍛件，還生產(chǎn)鋁-鋰合金錠。
很有必要建立專業(yè)航空鋁材
擠壓廠與緊固件廠
中國(guó)已進(jìn)入航空工業(yè)大發(fā)展時(shí)期，對(duì)C919、運(yùn)-20、AG600“三兄弟”正在擼起袖子加油干；更大的國(guó)之三大重航容器——CR929、安-225、H-26已開始起跑；直升機(jī)大家族已直沖云霄；無(wú)人機(jī)開始翱翔藍(lán)天。筆者估測(cè)，今后20年中國(guó)航空鋁材與鋁基復(fù)合材料的年復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)15%以上，2040年的需求量有可能上升到400kt，其中平軋材占58%左右，擠壓機(jī)約占40%，鍛件的占比不會(huì)大于2%。
軋制廠與鍛壓廠
生產(chǎn)能力足夠大
中國(guó)平軋鋁產(chǎn)品與鍛壓產(chǎn)品的生產(chǎn)能力足夠大，其中生產(chǎn)航空航天鋁材的生產(chǎn)能力更大，全部運(yùn)轉(zhuǎn)可滿足全世界的需求?？缮a(chǎn)航空航天鋁板帶的主要企業(yè)：東北輕合金有限責(zé)任公司、西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、南南鋁加工有限公司、南山集團(tuán)航材園20萬(wàn)噸項(xiàng)目、愛勵(lì)（鎮(zhèn)江）鋁板帶有限公司、忠旺天津鋁板帶有限公司等。
關(guān)于航空航天鋁合金鍛件生產(chǎn)，中國(guó)已躋身世界先進(jìn)行列，早在10多年前西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司的鋁合金鍛件就已裝上波音飛機(jī)，當(dāng)前有成千上萬(wàn)架波音飛機(jī)含有西南鋁鋁合金鍛件翱翔天空。中國(guó)有世界上最大的800MN鍛壓機(jī)，有20多家可生產(chǎn)航空鍛件的企業(yè)，擁有近90臺(tái)先進(jìn)的鍛壓機(jī)。
雖然軋制與鍛壓生產(chǎn)能力足夠大，但都是半成品，幾乎沒有深加工的可供飛機(jī)制造廠組裝的零部件或很少，這是急待補(bǔ)的短板。例如，一塊用5.08mm厚×7.0m長(zhǎng)×2.3m寬的板銑削加工而成的飛機(jī)壁板用的合金為包鋁的2024-T30，實(shí)際上這樣的壁板完全可在鋁軋制廠進(jìn)行。由鋁加工廠深加工是一項(xiàng)雙贏的工作，加工廠可提高板材附加值，留下切屑，飛機(jī)制造廠可大大降低零件機(jī)械加工費(fèi)用。可由鋁加工廠深加工的飛機(jī)零部件數(shù)不勝數(shù)。
完善現(xiàn)有航空鋁材擠壓廠
裝備與建立緊固器廠
在中國(guó)現(xiàn)有的超千家鋁材擠壓廠中，除中鋁西北鋁加工廠等兩三個(gè)廠外，其他廠都不是為現(xiàn)代航空工業(yè)服務(wù)的，因此都存在一些不足之處。現(xiàn)代航空工業(yè)鋁材擠壓廠的特點(diǎn)在裝備的表征是：有2MN~160MN的擠壓機(jī)群，因?yàn)橛行o(wú)人機(jī)與直升機(jī)需要很小的擠壓材與管材，實(shí)際上按單位長(zhǎng)度上的質(zhì)量計(jì)算，92%以上的擠壓鋁材都可以用≤60MN擠壓機(jī)生產(chǎn)；在擠壓機(jī)中，反向擠壓機(jī)宜占60%左右；應(yīng)有航空器零部件深加工中心或車間；除母公司有中央研究院外，工廠最好還有自己的研究發(fā)展中心，以便及時(shí)解決一些小的及臨時(shí)性的問(wèn)題；表面處理車間也是不可少的，但與建筑鋁材的表面處理有所不同，主要用于處理深加工零件；宜有獨(dú)立的熔鑄車間，用感應(yīng)爐熔煉與用美國(guó)阿爾梅克斯公司（Almex）的熔體凈化與鑄造設(shè)備?，F(xiàn)對(duì)美國(guó)通用合金公司歐州廠（Universal Alloy Corporatioh Euyope,UACE）的簡(jiǎn)況作一介紹，供參考。
美國(guó)通用合金公司
美國(guó)通用合金公司（Universal Alloy Corporatioh ,UAC）成立于1991年，位于美國(guó)加利福尼亞州阿拉海姆市（Anaheim,CA），目前它是世界最大的機(jī)身（Fuselage）鋁合金擠壓材生產(chǎn)者，約占市場(chǎng)份額的50%；1992年它的航空航天擠壓鋁材即占北美、歐洲、印度市場(chǎng)份額的40%~50%，下有兩個(gè)擠壓廠。
坎頓擠壓廠1997年投產(chǎn)，有4臺(tái)擠壓機(jī)，至今仍在正常生產(chǎn)。1999年，航空航天市場(chǎng)開始下滑，公司決定向下延伸產(chǎn)業(yè)鏈，生產(chǎn)航空航天擠壓鋁材深加工產(chǎn)品，另一方面增加擠壓材品種，從斯派克特盧里特·康沙迪公司（Spectrulite Consortium）購(gòu)了一些二手?jǐn)D壓機(jī)，其中有1臺(tái)原屬道屋（Dow）化學(xué)公司的16200Ustf的重型擠壓機(jī)，2003年從道屋化學(xué)公司的密蘇里州圣路易絲（St Louis,Mo）工廠搬到坎頓擠壓廠，此機(jī)原是美國(guó)空軍重型擠壓機(jī)計(jì)劃（U.S.Air Force heavy press program）中的一臺(tái)，制造者是德國(guó)杜伊斯堡（Duisburg）市液壓機(jī)公司（Hydraulik GmbH），建于上世紀(jì)30年代中期，在第二次世界大戰(zhàn)期間用于生產(chǎn)軍工鋁材，1946年作為戰(zhàn)利品被美國(guó)沒收。之后由水壓改為油壓，并增加了反擠壓功能，2005年投產(chǎn)。
羅馬尼亞擠壓廠于2010年投產(chǎn)，它成了此后一二十年內(nèi)通用合金公司快速發(fā)展的引擎。它是一個(gè)完整的擠壓鋁材生產(chǎn)企業(yè)，有熔煉-鑄造車間、擠壓車間和表面處理車間，后者2014年建成，有陽(yáng)極氧化和涂漆工段。此廠建成后，通用合金公司的銷售收入連續(xù)幾年都以兩位數(shù)增長(zhǎng)，它位于羅馬尼亞一個(gè)邊遠(yuǎn)的縣城，生產(chǎn)成本低，效益好，于是公司有能力建設(shè)全球技術(shù)中心（Global Technology Center,GTC），并于后來(lái)加入歐盟（European Union）。通用合金公司歐洲（Universal Alloy Corporation Europe,UACE），不但能生產(chǎn)經(jīng)表面處理的高端擠壓、鋁材，而且可以生產(chǎn)航空器供組裝的零部件，這個(gè)過(guò)程大約經(jīng)過(guò)10年的時(shí)間，該企業(yè)發(fā)展模式值得我們有條件的企業(yè)借鑒。
擠壓
通用合金公司歐洲2010年7月投產(chǎn)后，于2011年第三季度達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，有4臺(tái)擠壓機(jī)，航空航天擠壓、鋁材生產(chǎn)能力2000t/a，即166t/mo，2011年的實(shí)際生產(chǎn)能力達(dá)2500t/a。
通用合金公司歐洲的4臺(tái)擠壓機(jī)都是反向，其中1臺(tái)1800Tf的可用254mm的圓錠擠壓149mm外接圓的擠壓材。反向擠壓機(jī)與牽引機(jī)相結(jié)合可生產(chǎn)高品質(zhì)的長(zhǎng)大的材料，工廠擁有完善的實(shí)驗(yàn)裝備，擠壓車間有完備的擠壓輔助設(shè)備，有1臺(tái)13m的立式固深處理爐，4臺(tái)退火時(shí)效爐，自動(dòng)化包裝線。在此需特別指出的是，擠壓機(jī)與拉伸矯直機(jī)由通用合金公司設(shè)計(jì)，并提供控制裝備，由中國(guó)成套制造的，時(shí)效、退火爐是美國(guó)塞科/瓦威克公司（SECO/Warwick）提供的，所有設(shè)備都能滿足生產(chǎn)能力2500t/a的要求。擠壓機(jī)與拉伸機(jī)很可能是太原重型機(jī)器股份有限公司制造的。
通用合金公司歐洲有一個(gè)非常高效且有競(jìng)爭(zhēng)力的擠壓工模制造部門，實(shí)行24h服務(wù)，工模具鋼材全球采購(gòu)，由于公司管理嚴(yán)謹(jǐn)有方，東歐勞動(dòng)力成本又低，所銷售的工模具單位成本是世界上最低的，交貨期比任何其他公司都要短，2015年擠壓模生產(chǎn)能力已達(dá)5000套/a~7000套/a，用戶遍布北美、歐洲與亞洲，并擁有一批固定用戶。
鑄造
通用合金公司歐洲投資590萬(wàn)歐元（754.7萬(wàn)美元）建了一個(gè)現(xiàn)代化的鑄造車間，可生產(chǎn)高品質(zhì)的擠壓用圓錠，質(zhì)量上乘，生產(chǎn)成本低且工藝廢料也得到有效利用。新熔鑄車間有2臺(tái)感應(yīng)爐，采用先進(jìn)的除氣與鑄造設(shè)備。
鑄造機(jī)為立式的，有1臺(tái)步進(jìn)式均勻化退火爐，鋸切機(jī)1臺(tái)，還有3臺(tái)車皮機(jī)，錠坯車皮后進(jìn)入超聲波探傷系統(tǒng)。通用合金公司歐洲現(xiàn)在的鑄造與熔煉設(shè)備可以生產(chǎn)5000t/a錠，足以滿足現(xiàn)在4臺(tái)擠壓機(jī)對(duì)錠坯的需求，但車間大小可以生產(chǎn)8000t/錠,可為未來(lái)公司擴(kuò)大到6臺(tái)擠壓機(jī)提供足夠的優(yōu)質(zhì)錠坯。
通用合金公司歐洲（羅馬尼亞工廠）和美國(guó)加利福尼亞州阿拉海姆工廠鑄造車間的鑄造設(shè)備都是阿爾梅克斯美國(guó)公司（Almex USA Inc.）提供的，是全球公認(rèn)的鑄造航空航天鋁合金錠的首選，對(duì)鑄錠品質(zhì)有著充分的保證。
鑄造機(jī)與2臺(tái)感應(yīng)爐的全部工藝參數(shù)控制由計(jì)算機(jī)執(zhí)行，它們都聯(lián)為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，感應(yīng)爐是美國(guó)感應(yīng)熱公司（Induction Thermal Corporation）提供的，每臺(tái)的容量為3t。感應(yīng)爐熔煉工藝與除氣裝備能確保熔體品質(zhì)與純凈度滿足航空材料標(biāo)準(zhǔn)要求。
通用合金公司歐洲2017年~2020年擬進(jìn)行擴(kuò)建；增加2臺(tái)擠壓機(jī)，1臺(tái)固溶熱處理爐，2臺(tái)時(shí)效退火爐，提升生產(chǎn)能力3500t/a；鑄造熔煉車間進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)建，增加1臺(tái)感應(yīng)熔煉爐。
深加工
為了延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)品附加值，通用合金公司歐洲建了一個(gè)擠壓產(chǎn)品深加工中心。中心產(chǎn)品直接瞄準(zhǔn)機(jī)身零件，例如，座椅導(dǎo)軌、桁條、地板結(jié)構(gòu)件、貨物裝卸系統(tǒng)、機(jī)翼零件等。這些零件的制造加工還與表面處理、配套（kitting）與組裝（assemb/y）車間密切關(guān)聯(lián)。
通用合金公司歐洲的深加工部門現(xiàn)有23臺(tái)長(zhǎng)床加工中心，其中有8m加工中心及1臺(tái)Chiron MPS 15加工機(jī)。加工中心與組裝車間位于同一5600m2的廠房?jī)?nèi)。
組裝
航空器零部件的組裝也是通用合金公司歐洲（羅馬尼亞擠壓廠）一個(gè)很重要的單元，是該公司提高效益的核心部門。航空器結(jié)構(gòu)組裝是一個(gè)勞動(dòng)密集型工作，不管對(duì)零部件供應(yīng)企業(yè)與航空器制造廠都是非常重要的關(guān)鍵部門之一。
羅馬尼亞工廠在2012年~2016年不但向航空器制造公司提供零部件，也向建筑工程公司供應(yīng)了一些結(jié)構(gòu)件?，F(xiàn)在則主要為空客公司A350提供電纜槽（electrical yaceways）以及為厐巴迪支線噴氣客機(jī)）生產(chǎn)地板的一些次要結(jié)構(gòu)件。
表面處理
表面處理也是航空航天零部件制造加工鏈中很重要的一環(huán)，可以提高零部件的附加值。表面處理包括陽(yáng)極氧化、化學(xué)銑削涂漆與噴印標(biāo)記。羅馬尼亞工廠可向市場(chǎng)供應(yīng)10m長(zhǎng)的表面處理材與經(jīng)表面處理的航空器工件，該廠的表面處理液不含鉻，完全符合空客公司與波音公司的無(wú)鉻處理規(guī)范TSA與BSA，所有的處理工序都可以滿足NADCAP的規(guī)范，可完全滿足當(dāng)前最嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)與條例要求。
認(rèn)證與認(rèn)可
通用合金公司歐洲（羅馬尼亞擠壓廠）經(jīng)過(guò)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)與部門的認(rèn)證與認(rèn)可（certifications and recognition）：2009年11月獲得AS9100 EN9100：2009認(rèn)證，現(xiàn)在又得到修正版C的認(rèn)證；2010年4月獲空客公司產(chǎn)品質(zhì)量證書，2011年獲波音公司產(chǎn)品質(zhì)量確認(rèn)；不但獲得NADCAP的環(huán)保認(rèn)證，并擴(kuò)認(rèn)到ISO 14001∶2009。
2011年，通用合金公司歐洲獲得空客公司頒發(fā)的1#最佳供應(yīng)商獎(jiǎng)（#1 Best Perfor SQIP Award），榮獲此獎(jiǎng)對(duì)提高通用合金公司歐洲聲望大有裨益。
結(jié)語(yǔ)
本文介紹的通用合金公司歐洲是美國(guó)通用合金公司建在羅馬尼亞的一家子公司，企業(yè)不大，所有擠壓機(jī)都是反向的，同時(shí)都是中國(guó)制造的，專門擠壓航空器鋁材，占?xì)W洲航空航天擠壓市場(chǎng)份額40%以上，還制定了近中期規(guī)劃，準(zhǔn)備進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)，與母公司在一起，朝著占全球航空航天擠壓鋁材市場(chǎng)份額50%目標(biāo)前進(jìn)。幾年前，還成立了環(huán)球技術(shù)中心（GTC），對(duì)公司技術(shù)與經(jīng)營(yíng)管理的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。
通用合金公司歐洲的另一特點(diǎn)是建了一個(gè)擠壓鋁材航空器零部件深加工中心，技術(shù)先進(jìn)，并達(dá)到一定規(guī)模，直接向航空器制造廠提供組裝某些零部件，這是一項(xiàng)雙贏的工作。中國(guó)鋁加工企業(yè)在航空器零部件深加工方面尚處于起步階段，甚至尚未邁出第一步，筆者撰寫此文的目的之一，是希望有條件的企業(yè)能在航空航天鋁材深加工方面下點(diǎn)功夫，直接為航空器制造企業(yè)提供可組裝的高端零部件。中國(guó)有些鋁材擠壓企業(yè)已具備了建深加工車間的條件，有些仍需增加一些必要的裝備。熔鑄車間最好用感應(yīng)爐、阿爾梅克斯公司鑄造設(shè)備、大中小配套齊全的反向擠壓機(jī)與加工中心。