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“十年磨一劍”軸承鋼技術取得重大突破,軸承行業迎新變革

2021/4/8 9:47:32 次瀏覽 分類:新聞資訊

記者近日在西北工業大學采訪時獲悉:該校材料學院劉東教授和其團隊研發的強力旋軋技術(PTR)取得重大突破,破解了我國相關行業發展的問題。

從汽車、高鐵、飛機到儀器儀表、機械裝備,所有旋轉的機械中,幾乎都能尋找到一個共同的核心部件——軸承。而制造軸承所需的材料——軸承鋼,則因直接關乎軸承的壽命和可靠性,被譽為“鋼中之王”。

運用強力旋軋技術生產的成品。西北工業大學供圖

“軸承的工作環境嚴峻而復雜,不僅需要高速穩定的旋轉,還要承受強力的擠壓、摩擦,甚至超高溫的歷練?!眲|教授告訴記者,正因如此,軸承鋼的質量和可靠性,有著極為嚴苛的要求。

如何提升軸承鋼的質量?劉東教授介紹,一是要內部足夠純凈,夾雜物質越少越好;二是足夠均勻,材料內的顆粒物盡量細小、彌散。然而令人遺憾的是,一直以來,我國生產的軸承鋼質量與國際先進水平有著較大差距。以夾雜物為例,國外產品夾雜物尺寸完全小于等于10微米,而國內最大粒徑達到50-52微米,“大小相差五倍之多”。

與傳統技術相比,強力旋軋技術可得到更為細小彌散的碳化物。西北工業大學供圖

由于無法從國內廠家尋求到符合高質量需求的軸承鋼, 很多企業不得不花高價進口。這意味著:每制造一套產品,我們就需要向國外買一次軸承。

作為“鋼鐵大國”,如何能成為“鋼鐵強國”?經過我國科研工作者幾十年的努力,軸承鋼中的氧含量、夾雜物等技術問題已得到有效解決。行業中的最后一個“老大難”問題——“碳化物”也被劉東教授和其團隊攻克。

由于軸承鋼屬于高碳鋼,在所有鋼中其含碳量較高。如果碳化物分布不均勻,且呈大塊狀,就會嚴重影響質量。劉東教授打了個比方:“就像揉面時撒了一把鹽,如果面團沒有揉碎、揉勻,面里就都是又咸又硬的疙瘩?!薄白岥}更細小、更均勻的分布在面里”,就是劉東教授和團隊追求的目標。

“還是以揉面為例,你揉得變形越大,越能揉得均勻,揉好的關鍵就在于怎么‘揉’?!眲|教授團隊創新性的提出了“強力旋軋技術”——“這個技術就是在揉面的時候,讓面的3個方向都變形,而且變形的數值非常大,可謂把面揉得又透、又勁道?!?

聽起來簡單的邏輯,卻蘊含著劉東教授團隊孜孜不倦的探索。團隊“十年磨一劍”,經過不斷攻關測試,終于突破了技術瓶頸,研究出3項“世界首創”技術,申請到66項發明專利。強力旋軋技術就是其中的一項。

據劉東教授介紹,中國軸承行業已形成近2000億元的行業銷售規模,且每年以12%—15%的速度增長,但生產的軸承還是以中低端軸承和中小型軸承為主。這其中,汽車軸承所占比例達到40%左右,軸承鋼中的夾雜物與碳化物質量控制水平低,嚴重影響了國產汽車用軸承的壽命與可靠性?!皬娏π埣夹g的出現,或將有力改變這一現狀?!?

相較于傳統技術,強力旋軋技術平均晶粒尺寸更為優化。西北工業大學供圖

實驗室數據顯示:運用強力旋軋技術,晶粒尺寸由原來的50微米細化至10微米,碳化物尺寸僅為原先的1/10。軸承鋼硬度同時大大提升,處于世界頂尖水平。此外,軸承的壽命和可靠性也大幅度提高。這一技術還可以顯著提高材料利用率,生產流程大大縮短。

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