中国工程院院士胡正寰教授是我国著名的零件轧制专家,现任北京科技大学教授、博士生导师。他长期从事对轴类零件轧制新课题的研究与应用,所领导的课题组已在全国23个省市推广、建成零件轧制生产线70多条,开发投产的零件200多种,累计生产轴类零件100多万吨,直接经济效益4亿余元;为在该项技术领域内改变传统工艺,推广新技术,将科技成果转化为生产力做出了重要的贡献,并使我国在零件轧制技术的某些方面达到世界领先水平。
胡教授认为,科学技术最终要转化为生产力,研究与应用的问题始终是我们当前面临的主要问题。从全国范围看,目前实现转化的不到30%,形成规模效益的不到10%。原因有二:一是一项高新技术,尤其是领先项目转化为生产力是一个长期的过程,不能急功近利,欲速则不达。二是目前仍然有一些政策上的问题阻碍限制了科学技术向生产力的转化,需要进一步完善机制,需要有关部门的通力配合。
在新技术的推广工作中,胡教授总结数十年来的经验教训,并在有关部门的指导和帮助下,逐步建立起称之为“三有”机制的新技术推广体系。即:一、有一个推广班子。这是一个互补、配套的班子,实行老中青结合,研究人员、工程人员、技术工人相结合。在推广中遇到的各种问题,都有不同专长的人予以解决。二、有一个设备定点制造厂。将零件轧机从小到大系列化,并在固定的工厂制造,用户可随时购买到所需的成品设备。三、有一个推广基地。经过十年来边推广边建设,现已建成由工艺试验、模具CAD、模具制造等组成的校内基地。
“三有”机制为科技推广工作创造了有利条件。以往推广一条生产线,一般需要2--3年。现在设备可购买现成的,关键的模具由课题组提供,并派专人做现场安装调试的指导。因此,推广一条生产线一般不到一年时间,最快的3个月即可完成。由于推广工作成效显著,高效零件轧制项目被国家科委评为“全国十大典型科技推广项目”之一。
下面就让我们走进胡正寰教授的研究应用领域,去了解探索零件轧制装备的研究过程及其发展前景。
一、零件轧制是冶金轧制的重要创新领域
按传统分工,冶金轧制主要生产钢材,包括:板材、型材、管材等。而形状各异的机器零件(包括制品),大多是将上述钢材通过锻压、切削、机械加工成型的,由此形成了冶金轧制的半成品钢材和机械加工成形零件的传统分工格局。
20世纪中期,这种分工界线开始突破,出现用轧制成形零件的方法。例如,用轧制方法生产大车车轮与轮箍、轴承钢球与磨钢球等。与传统的锻压方法比,质量、效率、成本都有大幅度改善。到20世纪后期,零件轧制产业得到迅速发展,在世界上成为人们瞩目的技术。用轧制方法生产零件的种类达数千种之多,零件的形状类型也相当齐全,包括:长杆类、轴类、球类、盘类、环类、螺旋类、筒类等,年产量接近千万吨。20世纪90年代,中国的零件轧制技术也得到了较大的发展。据不完全统计,拥有零件轧机800多台,轧制零件超过千种,年产量接近百万吨。中国机械工程学会成立了零件轧制专门委员会。
由于轧制零件生产效率很高,适合建立专业化的零件轧制工厂。尤其适合在中小型特殊钢厂中建零件轧制工厂,实现冶金产品的深度加工。例如在我国的大冶钢厂建成汽车轴类零件轧制厂,在长城钢厂建成发动机凸轮轴零件轧制厂,向用户提供高效、优质的零件毛坯,收到十分显著的经济效益。再如汽车齿轮轴用的20crmnti圆钢约5000元/吨,轧出的轴值8500元/吨,增值70%。
二、零件轧制是机械加工的重要创新性进展
锻压零件与轧制零件同属塑性成形范畴,但在成形方式上不同。锻压零件为整体,断续成形;轧制零件为局部,连续成形。正是成形方式上的变化,给零件成形带来创新性的进展。
轧制零件与锻压零件相比较,其优点为:因轧制是局部成形,工作载荷只有整体模锻的几十分之一,因此设备小得多,造价低得多,模具寿命高得多;由于轧制是连续成形的,所以生产效率高而工作噪音小,加上进出料容易实现机械化、自动化操作,与锻压比属无公害生产。其缺点是:模具复杂、尺寸大、设备通用性差、工艺调整难度大等。上述特点,决定零件轧制技术适合批量大的零件生产与专业化工厂生产。
零件轧制是冶金轧制的创新领域,由于该工艺的效率很高,但通用性不强,所以在中小型特殊钢厂建零件轧制专业化工厂,实现冶金产品深度加工是发展方向。轧制零件与锻压零件比较,其显著的优越性已大量取代锻压方法生产机器零件,是机械加工的创新性发展。由于零件轧制形状各异,其装备差异也很大,需要投入更大的力量,使我国的零件轧制从工艺到装备早日进入世界先进行列。
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