陕西日报讯(记者 吕扬)几乎所有旋转机械都有一个核心部件——轴承,制造轴承所需的材料轴承钢因其直接关系到轴承的使用寿命和可靠性而被称为钢之王。
然而,我国生产的轴承钢质量与国际先进水平存在较大差距。高端轴承钢的研发、制造和销售长期以来一直被国外轴承巨头垄断,核心技术被严格封锁。这意味着国内企业需要从国外购买每套产品的轴承。
近日,西北工业大学材料学院刘东教授团队开发的强旋轧技术(PTR),突破轴承钢卡颈技术,打破国外技术垄断,解决行业问题。
目前,通过强力旋轧技术改性后的轴承钢已在多个项目中得到运用,完全能够满足高端轴承钢生产质量要求,将该技术运用到其他材料,如钛合金和高温合金的生产中,也取得了良好的效果。
我们正处于一个快速旋转的时代。高速公路上的疾驰汽车、轨道上的奔驰列车、车间里的机器齿轮都没有停止……轴承驱动机械旋转,制造轴承的轴承钢键。刘东教授说,轴承的工作环境严峻而复杂,不仅需要高速稳定的旋转,还需要强烈的挤压、摩擦,甚至超高温。因此,对高端轴承钢的质量和可靠性有严格的要求。
许多企业不能从国内制造商那里寻找满足高使用需求的轴承钢,不得不花高价进口。
我们是钢铁大国,但我们必须走向钢铁大国。在战略性新兴产业和制造业大国的战略重点发展领域,我们面临着巨大的‘卡脖子’风险。团队成员告诉记者,中国生产的轴承钢质量与国际先进水平差距较大。以夹杂物为例,国外产品的夹杂物尺寸完全小于或等于10微米,而中国最大粒径为50-52微米,大小相差5倍。
轴承钢是一种碳含量高的高碳钢。如果碳化物分布不均匀,呈大块,质量将受到严重影响。
那么,如何提高轴承钢的质量呢?刘东教授说:第一,轴承钢内部足够纯净,混合物越少越好;第二,轴承钢足够均匀,材料中的颗粒尽可能小,分散。
刘东教授解释说:就像揉面时撒一把盐。如果面条揉得不均匀,那么面条就会起咸硬的疙瘩。。让盐在材料中更小、更均匀地分布是我们团队的目标和需要克服的问题。”
刘东教授和他的团队一路克服了困难。他自豪地说:经过不懈的努力,轴承钢的氧含量、杂物、偏析等技术问题得到了有效的解决。行业中最后一个困难的碳化物也被我们的团队克服了!
刘东教授和团队创新提出的强旋轧技术利用曼内斯曼效应在径向轧制的同时进行强旋转,依靠连续的局部压力扭转复合变形,实现轴承管碳化物的均匀小分散。
以揉面为例,揉面变形越大,揉得越均匀。揉捏的关键是如何‘揉捏’。刘东教授说,简而言之,这种技术使面条在揉捏时的多个方向变形,变形值非常大,可以说揉捏面条是透明和强大的。
听起来逻辑很简单,但它包含了刘东教授和团队不懈的追求和艰苦的探索。他们磨剑十年,经过不断的研究和测试,终于突破了技术瓶颈。现在他们已经研究了三个世界第一个,申请了66项发明专利,强旋转轧技术就是其中之一。
据刘东教授介绍,中国轴承行业已形成近2000亿元的行业销售规模,年增长率为12%-15%。但生产的轴承主要是中低端轴承和中小型轴承,其中汽车轴承约占40%。轴承钢中夹杂物和碳化物的质量控制水平较低,严重影响了国产汽车轴承的使用寿命和可靠性。强旋轧技术的出现可能会有效改变这种情况。
根据实验室数据,晶粒尺寸由原来的50微米细化为10微米,碳化物尺寸仅为原来的1/10。该技术得到了极大的改进GCr15轴承钢的硬度处于世界顶级水平。此外,采用该技术后,轴承寿命和可靠性大大提高,平均寿命达到计算寿命的26倍,可靠性达到99.9%。更令人惊讶的是,该技术可以显著提高材料利用率,生产过程可以缩短2/3。
用我们的技术生产的轴承钢非常明亮。今年,许多企业联系了我们,希望我们的技术能给汽车制造业带来创新。谈到未来,刘东教授充满信心,一个新的、广阔的市场正在等待挖掘。