文/蘇平·FM記者
了解發(fā)動機的人都知道,發(fā)動機中有個概念叫做“正時”,即發(fā)動機的每個系統(tǒng)、零件要在正確時間內(nèi)到達正確的位置。那么發(fā)動機的正時是以什么為標準來設定的呢?俗話說:“火車跑得快,全憑車頭帶。”任何團隊都需要一個領頭人,發(fā)動機也不例外。如果說機車艦船的心臟是發(fā)動機,那么發(fā)動機的心臟就是曲軸,而曲軸正是發(fā)動機將熱能轉(zhuǎn)化成動能的重要橋梁,所以發(fā)動機的正時都是圍繞曲軸來進行標定的,可見發(fā)動機中曲軸的重要性。
本次《鍛造與沖壓》就帶您認識一位曲軸界的優(yōu)秀人物——清華大學天津高端裝備研究院特種模鍛裝備與成形技術研究所(以下簡稱“特鍛所”)首席專家崔懷旭先生,聽他給我們分享他在曲軸業(yè)內(nèi)的從業(yè)歷程以及對鍛件成形技術發(fā)展的思考。
崔懷旭1979年考入天津大學機械系鍛壓工藝及設備專業(yè)學習,大學畢業(yè)后被分配到天津重型機器廠鍛壓分廠工作。之后他從一線做起,勤懇打拼,不斷進取,從車間技術員到技術科長再到技術廠長,崔懷旭始終不忘積累自身的技術和經(jīng)驗。1999年崔懷旭擔任天重天隆高新技術開發(fā)有限公司總經(jīng)理兼總工程師。
images/BZ_20_227_504_909_584.pngimages/BZ_20_227_643_274_689.png1979年~1983年天津大學機械系鍛壓工藝及設備專業(yè)images/BZ_20_227_817_274_864.png2006年~2007年清華大學工商學院高級工商管理專業(yè)研究生images/BZ_20_227_991_274_1038.png2007年~2008年四川大學工商管理學院企業(yè)管理專業(yè)博士images/BZ_20_227_1165_274_1212.png2015年加拿大女王大學商學院進修
2001年,由于當時國內(nèi)曲軸制造與國外相比,質(zhì)量差,效率低,高端需求大多依賴進口,看到這樣的市場空白,崔懷旭燃起了創(chuàng)業(yè)熱情,決定進軍曲軸行業(yè),同年創(chuàng)建了天津康庫得機電技術有限公司,并親自擔任董事長兼總工程師。期間,崔懷旭帶領員工從無到有,自己設計壓機,自己研究技術,創(chuàng)新性地開創(chuàng)了“全纖維曲軸NTR成形工藝”,制造出當時最大的全纖維整體曲軸,并逐漸在曲軸制造行業(yè)打出了名氣,被同行們稱為“曲軸喬布斯”;2016年崔懷旭入選“國家萬人計劃”,并享受國務院特殊津貼,還先后獲得全國優(yōu)秀科技工作者、天津市“五一”勞動獎章、天津市優(yōu)秀科技工作者、天津市新型企業(yè)家培養(yǎng)工程人才等殊榮;2017年被清華大學天津高端裝備研究院聘為特鍛所所長兼首席專家。
在造船業(yè)有句話,叫以機定船,以軸定機。曲軸作為鍛壓行業(yè)的高端產(chǎn)品,尤其是船用曲軸,在產(chǎn)品試制、破壞性試驗、行業(yè)認證等方面,行業(yè)門檻要求很高。面對當時重重的技術封鎖,崔懷旭并沒有退縮,而是選擇了自主研發(fā)。
images/BZ_20_1307_504_1989_584.pngimages/BZ_20_1307_643_1354_689.png1983年~1988年天津重型機器廠水壓機車間技術員 助理工程師images/BZ_20_1307_817_1354_864.png1988年~1996年天津重型機器廠鍛壓分廠技術科長 工程師images/BZ_20_1307_991_1354_1038.png1996年~1999年天津重型機器廠鍛壓分廠技術廠長 高級工程師images/BZ_20_1307_1165_1354_1212.png1999年~2001年天津天重天隆高新技術開發(fā)有限公司總經(jīng)理兼總工程師 高級工程師images/BZ_20_1307_1339_1354_1386.png2001年~2017年天津康庫得機電技術有限公司董事長兼總經(jīng)理、總工程師 教授級高級工程師images/BZ_20_1307_1513_1354_1560.png2017年~至今清華大學天津高端裝備研究院特鍛所所長兼首席專家 教授博士生導師
目前全纖維整體曲軸彎曲鐓鍛技術有RR法、TR法、NRR法、臥式多向鍛造和NTR法五種。上世紀30年代,法國工程師R.Rorder率先發(fā)明了RR法全纖維曲軸成形技術與設備;之后在1943年波蘭工程師Trut發(fā)明了TR法;60年代末日本神戶制鋼在RR法的基礎上加以改進發(fā)明了NRR法;同期,美國勞威公司發(fā)明制造了臥式曲軸專用液壓機,那是當時世界上唯一一臺整體曲軸臥式專用液壓機,此后曲軸制造發(fā)展領域基本止步不前。而NTR法則是2006年崔懷旭在TR法的基礎上自主研發(fā)的一種新型的成形工藝,并徹底改變了傳統(tǒng)的曲軸鍛造加工制造,可使得鐓鍛系統(tǒng)增力系數(shù)提高6倍以上,而設備重量僅為國內(nèi)外同類設備重量的1/5,生產(chǎn)的全纖維多拐曲軸產(chǎn)品較傳統(tǒng)產(chǎn)品,不僅提高了機械性能,保持了金屬流線在成形過程中的完整性,而且采用此技術生產(chǎn)的主軸徑在φ400mm以下的中速曲軸,均通過了世界8國的船級社認證。由于工藝創(chuàng)新,較傳統(tǒng)技術大大降低了原材料成本,提高了成材率,曲軸毛坯重量減輕30%以上,加工能耗降低50%以上,成本優(yōu)勢明顯,其產(chǎn)品獲得科技部、商務部、國家質(zhì)檢總局和國家環(huán)保局聯(lián)合頒發(fā)的“國家重點新產(chǎn)品證書”,并將我國的曲軸鍛造生產(chǎn)技術提高到國際領先水平。
崔懷旭不僅在曲軸的工藝研究方面造詣深刻,在其他項目研發(fā)方面也是成果頗多,比如機械項目研發(fā)方面,曾負責“300噸米自由鍛液壓操作機”、“60MN鍛造水壓機現(xiàn)代控制系統(tǒng)”的項目研發(fā);在塑料注射成形技術方面,曾自主研發(fā)“CF-40000大型注射成形機”及“CM-50000超大型環(huán)保節(jié)能塑料注射成形機及產(chǎn)品”項目,并獲得成功;此外,在風機主軸技術、軸瓦技術、齒輪技術、焊接技術和設備生產(chǎn)技術方面也是碩果累累。
清華大學天津高端裝備研究院成立于2014年,是在國家京津冀一體化協(xié)同發(fā)展的戰(zhàn)略背景下,為發(fā)揮清華大學科技、人才優(yōu)勢以及天津市的產(chǎn)業(yè)、區(qū)位優(yōu)勢,由天津市和清華大學聯(lián)合建設的清華大學外派專業(yè)研究院。而特鍛所是于2016年批準成立的,由擁有多項發(fā)明專利及豐富實戰(zhàn)經(jīng)驗的教授和國內(nèi)鍛造行業(yè)知名專家組成的科研與生產(chǎn)團隊,是產(chǎn)學研為一體的創(chuàng)新型研究所。目前擁有客座教授和技術顧問7人,研究人員10余人,而研究方向主要是針對大型和超大型鍛件,進行自由鍛成形改模鍛成形的技術改進工作,另外就是響應國家號召,大力推行節(jié)能減排工作,把原有的污染嚴重的鑄造產(chǎn)品通過鍛造實現(xiàn)。
在問及校研合作以及如何進行人才培養(yǎng)時,崔懷旭回答道:“在一些項目的推行與研究中,清華大學對我們都給予了極大的支持。無論是最尖端的技術發(fā)展方向的交流,還是一些導師及教授的新理論、原有技術的應用,對我們都有很大的指導和應用意義。比如說在我們之前一臺60000t壓機的方案階段,就與清華大學機械工程系的多位教授深入探討,這對壓機的機架的設計、優(yōu)化都起到了很關鍵的作用。而在人才培養(yǎng)方面,我們定期會邀請相關領域的專家,給大家做講座,介紹國內(nèi)外最新的技術發(fā)展,講解技術的實際應用中的一些重點問題。比如日前就請來了天津大學的張振純教授來我所指導,張教授是我國閉式模鍛理論的奠基人,對閉式模鍛的一些理解,對于我們?nèi)藛T的提升大有作用,并且每年我們所還會派人員參加國內(nèi)外的各類展會和論壇,使得我們的研究人員能夠準確地瞄準市場前沿,并不斷地給自己充電,以掌握最新的技術發(fā)展的動態(tài)?!?/p>
在企業(yè)合作方面,崔懷旭表示:“特鍛所自成立以來在原有的技術成果基礎上,投入大量的人力物力,進行了深入的研究,在一些企業(yè)的傳統(tǒng)壓機上改進了多個版本,并在新的設計中實際應用,大大的簡化了壓機的體積,縮減了制造及運營成本,并且已經(jīng)有一批實驗性質(zhì)的壓機投入使用,在與傳統(tǒng)的壓機相比下,體積僅為原來的一半左右;不僅如此,在液態(tài)鍛造方面,我們在張家港與某企業(yè)合作,制造了國內(nèi)已知的第一臺銅的液態(tài)鍛造壓機,已經(jīng)對DN200閥板進行了液態(tài)鍛造試驗,成果特別顯著;與一重天津重工有限公司、陜西多倫科技聯(lián)合研發(fā)的15萬噸整體車廂擠壓生產(chǎn)線,推行工作已經(jīng)有了實質(zhì)性進展;此外,我們還與一重合作,旨在對船舶用大型鍛件進行深入研究,目前前期工作已經(jīng)完成,不久將會上馬一臺2×250MN和一臺2×500MN的壓機來分別生產(chǎn)大型船用連桿以及船用組合曲軸曲拐鍛件,這些產(chǎn)品能形成企業(yè)信貸利潤及技術核心,提升我們造船行業(yè)的國際競爭力,并且這也是我們特鍛所近幾年的工作重點。還有就是對于環(huán)保方面的鍛造技術及設備研制方面,我們希望能夠盡自己的一份綿薄之力?!?/p>
在談到當前國內(nèi)的行業(yè)環(huán)境時,崔懷旭分析:“這幾年國內(nèi)鍛造企業(yè)產(chǎn)量在逐年上升,出口也在增加,我們憑借鍛件生產(chǎn)數(shù)量在國際上雖贏得了‘鍛造大國’稱號,但還不是‘鍛造強國’。高檔次模鍛件產(chǎn)品的研制生產(chǎn)仍相當落后,航空航天的核心鍛件還主要依賴進口;并且我國大鍛件行業(yè)產(chǎn)能嚴重過剩,只是針對低端產(chǎn)品市場。對于大鍛件中、高端產(chǎn)品市場,仍然長期被國外大鍛件企業(yè)占據(jù)。所以如何通過大鍛件共性技術研究、特定產(chǎn)品流程再造、嚴格過程控制等有效措施,富有成效的開發(fā)大鍛件中、高端產(chǎn)品市場,將是我國大鍛件企業(yè)一項長期持久的工程。而在新的一年里,我們要針對低端產(chǎn)品過剩產(chǎn)能、大污染的項目進行整理整頓,淘汰落后的產(chǎn)能,大力發(fā)展精密鍛造設備、特種模鍛設備,并針對特種產(chǎn)品開發(fā)新的經(jīng)濟和技術增長點?!?/p>
對于行業(yè)未來的發(fā)展趨勢,崔懷旭笑著說道:“我個人感覺首先多向模鍛是行業(yè)未來發(fā)展的一個趨勢,因為目前自由鍛垂直打擊設備的市場幾乎已經(jīng)飽和或是處于設備能力過剩狀態(tài),而且模鍛也存在相同的問題,但是如果在原設備的基礎上多加一個力的方向或多個方向的成形力那么所面對的市場立刻就變了,通俗點說就是多向模鍛的設備,功能會多一些,手中的活兒會多一些;第二點是液態(tài)鍛和半固態(tài)鍛的推廣和應用,因為凡是液態(tài)鍛和半固態(tài)鍛的鍛件在之前一定是使用鑄件,但鑄件會存在氣孔、砂眼等問題,采用液態(tài)或是半固態(tài)鍛之后一是生產(chǎn)效率會有提高,二是顆粒物會減少;第三點是輕量化,隨著鋁鎂合金和鈦合金的應用,在一些領域會逐步取代鋼材和銅材,而且不管是哪個行業(yè),輕量化都是以后必須要走的路;第四點是鑄改鍛,但目前實際實施的很少,因為這幾年根據(jù)我們的工藝計算,鍛件的成本是遠遠低于鑄件的,而且現(xiàn)在環(huán)保的各項標準越來越嚴格,鑄件企業(yè)的壓力會很大,所以這也需要慢慢調(diào)整和改變?!?/p>