這就是數(shù)控刀具,被稱為工業(yè)母機(jī)的“牙齒”——微型鉆頭直徑細(xì)至0.01毫米,可以在一粒大米上“繡”出56個(gè)漢字;鉆掘刀具寬至輪胎大小,能吃軟土、啃硬巖,應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)“聚力一號(hào)”刀盤(pán)上。
小刀具里有乾坤。“鐵齒銅牙”般的堅(jiān)韌,來(lái)自硬度僅次于金剛石的硬質(zhì)合金。
工業(yè)制造中,刀具是消耗品,硬度夠,方能耐磨;強(qiáng)度夠,才不會(huì)破碎;韌性夠,可抵抗沖擊力。相比傳統(tǒng)鋼具,硬質(zhì)合金刀具的切削速度快7倍,使用壽命可延長(zhǎng)近80倍。 硬質(zhì)合金何以“堅(jiān)不可摧”?
從硬質(zhì)合金的原材料碳化鎢粉中可以找到答案。“就像咖啡粉品質(zhì)直接影響咖啡口感。碳化鎢粉的質(zhì)量,很大程度上決定了硬質(zhì)合金產(chǎn)品性能。”中國(guó)五礦所屬中鎢高新株鉆公司總經(jīng)理助理周鵬說(shuō)。
碳化鎢粉的晶粒度越細(xì),合金材料的硬度、強(qiáng)度和抗磨性能越高,黏結(jié)劑與碳化鎢的結(jié)合越緊密,材料更穩(wěn)定。但是,如果晶粒度過(guò)小,又會(huì)降低材料的韌性、導(dǎo)熱性能和機(jī)械強(qiáng)度,加工難度也會(huì)增加。“精準(zhǔn)控制技術(shù)指標(biāo)和工藝細(xì)節(jié)是最大的難點(diǎn)。”周鵬說(shuō),公司在開(kāi)發(fā)高端合金產(chǎn)品的過(guò)程中,對(duì)碳化鎢粉的品質(zhì)要求越來(lái)越嚴(yán)格。
很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái),高端碳化鎢粉主要依賴進(jìn)口。做切削刀具用的進(jìn)口普通碳化鎢粉價(jià)格比國(guó)內(nèi)貴20%,進(jìn)口納米碳化鎢粉甚至要貴兩倍。且國(guó)外公司響應(yīng)速度慢,不僅需提前預(yù)訂,交期還要等待好幾個(gè)月。“刀具市場(chǎng)需求變化很快,經(jīng)常是訂單來(lái)了,原料供應(yīng)卻跟不上。”周鵬說(shuō)。受制于人怎么辦?自己干!
2021年初,在湖南株洲,投資8000多萬(wàn)元的中粗碳化鎢粉智能車間在距離株鉆公司僅8公里的中國(guó)五礦所屬中鎢高新株硬公司開(kāi)工建設(shè),年底即竣工投產(chǎn)。
智能車間里寬敞明亮。粗顆粒鎢粉料倉(cāng)上,二維碼記錄原料信息,自動(dòng)運(yùn)料叉車閃爍著感應(yīng)燈,穿梭在還原爐與碳化爐間,投料、卸料、轉(zhuǎn)料等10多道工序幾乎不用人工操作。
過(guò)去,株硬公司年產(chǎn)碳化鎢粉幾百噸,僅能滿足小部分普通切削刀具的生產(chǎn)需求。全自動(dòng)數(shù)智化升級(jí)后,單位加工成本下降30%以上、產(chǎn)能擴(kuò)大兩倍,降本增效的同時(shí),產(chǎn)品品質(zhì)大幅提升。
“以鎢加碳混合物碳化環(huán)節(jié)為例,我們通過(guò)改進(jìn)方管爐的結(jié)構(gòu)、密封等,有效保證了粉末碳化控溫的穩(wěn)定性,并增加了自動(dòng)壓舟、裝卸料的功能,提升了工作效率。”株硬公司粉末事業(yè)部副總經(jīng)理劉斌說(shuō),生產(chǎn)高品質(zhì)碳化鎢粉,難點(diǎn)在于控制精度。標(biāo)準(zhǔn)化智能設(shè)備取代人工操作,增強(qiáng)了碳化鎢粉的一致性和穩(wěn)定性,批次之間的各項(xiàng)指標(biāo)波動(dòng)范圍較之前縮小一半。
智能化改造提升了效率和品控,制備工藝流程技術(shù)攻關(guān)也沒(méi)有止步:對(duì)碳化鎢工序進(jìn)行精準(zhǔn)的碳化溫度設(shè)計(jì),并輔以先進(jìn)的球磨及氣流粉碎技術(shù)和工藝,保證了碳化鎢粉的結(jié)晶完整性及分散性達(dá)到最佳狀態(tài)……“車間下線的中粗碳化鎢粉在均勻性、耐磨性和耐熱敏感性等方面均展現(xiàn)出優(yōu)越性能,可以自給自足。”劉斌說(shuō),原料實(shí)現(xiàn)公司內(nèi)部自主可控后,就可以根據(jù)上下游訂單靈活調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃,及時(shí)響應(yīng)市場(chǎng)需求。
下游需求牽引上游技術(shù)進(jìn)步,碳化鎢粉不斷提質(zhì)升級(jí)向更高端邁進(jìn)。好原料造就好產(chǎn)品,高品質(zhì)碳化鎢粉為下游硬質(zhì)合金產(chǎn)品注入良好“基因”,使產(chǎn)品性能更優(yōu),并可應(yīng)用在航空航天、電子信息等更多“高精尖”領(lǐng)域。
目前,株鉆公司數(shù)控刀片的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率接近20%。今年上半年,株鉆公司數(shù)控刀片銷量實(shí)現(xiàn)同比增長(zhǎng)24%。
“今年以來(lái),各地推動(dòng)大規(guī)模設(shè)備更新,老舊機(jī)床的更新?lián)Q代將驅(qū)動(dòng)數(shù)控刀具行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。”中鎢高新副總經(jīng)理沈慧明說(shuō),在鎢深加工領(lǐng)域,隨著國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、智能制造以及新能源等新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展,全球刀具需求總量有望繼續(xù)增長(zhǎng)。
中粗碳化鎢粉產(chǎn)線旁,另一條投資2.5億元的超細(xì)碳化鎢粉智能產(chǎn)線建設(shè)正酣。“預(yù)計(jì)明年竣工投產(chǎn),屆時(shí)超細(xì)碳化鎢粉品質(zhì)將達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。”劉斌說(shuō)。
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