概述
机械基础零件,传统的生产工艺,最终多是应用材料去除切削加工的方法来制造有精确尺寸和形状要求零件的,生产过程中坯料质量的30%以上变成切屑,这不仅浪费大量的材料和能源,而且占用大量的机床和人力。从20世纪以来,人们开始探索各种减少切削或不切削的精密成形新方法和新材料,以减少工时和材料耗费。
资源是人类社会发展的重要物质基础,节约资源是人类社会的永恒主题,制造业的生存和发展也是取决于对资源的合理利用度。从汽车发动机中五大关键件之一的滑动轴承说起。世界上第一辆内燃机汽车是1885年德国人卡尔·本茨发明的,据介绍,上面使用的双金属滑动轴承材料是用浇铸方法制造的,一直持续使用到2008年金融危机,才逐渐萎缩减少,被美国Federal-Mogul Co.,Ltd. 菲特尔莫古有限公司上世纪几项烧结技术专利所取代,烧结技术所用材料与当时浇铸法相比材料用量下降到了1/9~1/7更为节材、节能,节省设备和投资,现都失去保护的烧结制造技术模式成为了现有的汽车发动机中钢铜合金轴瓦、轴套、止推环产品的主流制造技术模式:其方法是:在钢衬背上烧结铜合金制备出双金属卷带材料/或板、条,将这类材料进行各种切削深加工后制成轴瓦、轴套、止推环。这是材料去除加工模式,生产过程中坯料质量的30%以上变成了切屑废料,材料最大的利用率70%。
先进技术的应用改变了传统的机械制造理念。1988年的中国发明专利88103145.3,开创了世界首例粉末烧结—摆辗近净成形的钢—铜合金止推轴承盘形零件材料的制造新模式,其材料利用率达到了近百分之百,制造所使的用主要设备两台套,单个零件成型致密双金属轴承原形零件,平均工时小于2秒/件,产品集群烧结平均工时小于30分/件。用净形/或有少量精细加工制造技术替代现有的材料去除的切削加工,就可以得到直接使用的机械零件,这样不仅可以节约传统毛坯制造法的能耗、物耗,减少了产品的制造周期和生产费用,还为后序的数字化加工创造了条件,使零件进入了高端化的发展。
中国自主产权的粉末烧结---摆辗成形轴承制造新模式
双金属轴承制造新模式,是从产品原形材料制备/产品成型的一体化无切削(即净形Net Shape)快速、直接完成加工的新技术。完成的型材产品其材料利用率达到了100%,是机械基础件钢铜滑动轴承零件制造技术的一大突破,属业内首创,世界领先。
随着我国汽车工业的发展,在继1988年止推盘专利后,到2012年止,全面完成了形状、品种、用场各异的钢铜滑动轴承零形状材料(称零件型材)的无切削加工技术。目前,可制造的无切削钢铜滑动轴承型材产品品种有:
(1)径向滑动轴承型材;(整体轴瓦、剖分轴瓦、轴套)。(2)止推滑动轴承型材;(止推轴承盘、环、片)。(3)径向加止推一体滑动轴承型材;(整圆单翻边止推轴套型材、双翻边剖分式止推轴瓦型材)。(4)特种形状滑动轴承型材;(凹凸V型、凹球面形、L型、8字形、尺寸超大型)。(5)固体润滑滑动轴承型材等五大类别。几乎涵盖了钢—铜合金滑动轴承的全部。
中国现有的汽车滑动轴承材料
目前,中国的轴承加工业的特色是,加工设备和加工技术已有了数十年的经验和基础,
就是自己不生产材料,钢—浇铸铜合金的企业和少数外资、合资和引进国外技术的厂家除外,工厂向外购双金属轴承材料(条块材或卷带材),然后自己用不同的切削加工方式,完成轴瓦、轴套、轴承环等产品的制造,其材料利用率最高70%,30%的材料变成了切削废料,这种传统的浪费型制造技术,对其改造升级是刻不容缓,不能等待。
中国汽车已经成为了世界产、销量第一大国,目前汽车和汽车发动机所用的钢--铜合金轴承这项关键零件,主要还在依靠进口,国产化的矛盾突出,要做强中国的汽车制造业,汽车滑动轴承材料和深加工的轴承必须是中国自己制造的,自主产权的。
中国应及时组建自主产权的滑动轴承新兴型材制造业
结合国情,中国有了自主产权的粉末烧结---摆辗成形轴承制造新模式体系,符合绿色制造要求,是我国现有汽车滑动轴承加工业转型升级的方法之一。
一是:解决了钢---铜双金属滑动轴承材料的国产化问题。
二是:为我国现有众多滑动轴承加工企业带来新的生机:现有企业,在不增添设备的情况下,购进轴承型材,经微量精细加工,就可以完成各类轴承的最终产品,不仅为企业带来效益,还可以将节省下来的资金投入到对后续微细加工的数字化设备及技术改造中。
发展滑动轴承型材新兴产业的绩效
(1)是中国创造的节能节材环保型双金属轴承零件原形新兴型材产业。
材料产品新、制造工艺新、制造设备新。
材料利用率高、生产效率高、社会技术经济技术效益高。
(2)开创了业内首个双金属滑动轴承型材化、标准化、通用化的一项新兴材料制造业。
(3)为我国轴瓦加工转型升级创造了条件。
A,现有轴承加工企业应把资金、人力物力投入到后序的自动化数字化加工设备上。
B,现有轴承加工企业无须新投入,就免去了材料去除加工法30%的材料浪费,减少了切削加工量、工时、设备、人力、能耗、降低了制造成本,带来了经济效益。
结语
(1)材料制备/零件制造一体化完成的近净成形制造模式,是先进的制造工艺技术;
(2)所制造的产品宽泛、独特,适用于汽车、工程机械、通用机械制造业的零配件制造;
(3)既能实现批量化、规模化、精益化生产,又能实现个性化、单件定制先进制造理念;
(4)先进的滑动轴承制造技术为中国汽车制造业做大做强提供了轴承配件的技术支撑;
(5)中国创造改变了透支资源求发展的传统模式将为建设金属节约型社会做出了贡献。
无切削制造的双金属滑动轴承型材分类实施试样照片(略)
胡长安 2013年6月26日星期三
(来源:中华机械网)