开篇:润墨网以专业的文秘视角,为您筛选了八篇粉末冶金的优势范文,如需获取更多写作素材,在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享!
【关键词】粉末冶金 模具 仿真技术 加工方法
中图分类号:TD353.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)35-111-01
0引言
粉末冶金是通过制取金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为生产原材料,通过过压制成形、烧结等工艺过程,制造出各种粉末冶金制品的工艺技术。现在,这种工艺已经成为我们在新材料研制领域内的重要工艺技术。在粉末冶金工业中,模具对于在很多工序中都有所应用,并且对于整个生产工艺也具有较大的影响。粉末冶金模具是粉末冶金制品生产的重要工艺装备,粉末冶金模具的质量对粉末冶金制品的质量具有直接的影响。然而,粉末冶金模具的质量主要取决于它的加工过程。因此,对于粉末冶金模具加工方法及仿真技术的研究,对于粉末冶金工业具有重大的意义。
1 粉末冶金模具的加工方法
目前,对于粉末冶金模具的先进加工方法种类很多,其中各种加工方法也是各有特点。现就几种主要的粉末冶金模具加工方法进行介绍,并对各种方法的特点和对粉末冶金模具的影响进行探讨。
1.1 电火花加工方法
电火花加工的方法,是通过在放电瞬间产生剧烈高温。然后,利用这一高温将工件的表面熔化(甚至汽化),从而达到机械加工的目的。这种加工方法在一些难以加工的超硬材料加工中具有明显的优势。
(1)电火花加工方法的特点
电火花加工方法能够有效的填补常规的机械加工方法对于难加工材料的不足,适用于对于强度高、熔点高、硬度高等难加工的材料的加工。另外,由于电火花加工方法直接利用电能与热能进行加工,因此在加工过程中可以实现加工的自动化控制。再者,这种加工方法的精细度很高,对于粉末冶金模具这种加工质量要求较高的产品是一种较为合适的加工方法。不过,这种方法也存在着一定的缺点,那就是利用电火花加工方法加工的粉末冶金模具的表面粗糙度较高,会对粉末冶金工业造成一定的影响。
(2)电火花加工方法在模具加工中的应用
在粉末冶金模具电火花加工中,常是通过使用数控电火花机床来进行加工的。数控电火花机床可以实现粉末冶金模具的精密加工,确保满足粉末冶金模具的质量要求。在粉末冶金模具的尺寸精度、仿形精度和表面质量等方面将发挥重要的作用。
1.2 仿形磨削加工方法
利用仿形磨削加工方法加工粉末冶金模具,即是通过利用专门的平面磨床,通过仿形尺对粉末冶金模具进行仿形磨削。这种粉末冶金模具加工方法的特点是其加工生产的粉末冶金模具的精密度较高,且表面较为光滑、平整,粗糙度较低。这种加工方法的缺点是加工效率较低。
1.3 数控线切割加工方法
数控线切割加工的方法,是通过将金属丝电极安装在一个转动的贮丝筒上,然后分别将被切割工件与金属丝电极接到高频电源的正、负极上,通过计算机技术控制控制电极的移动方向,并通过电火花加工达到自动切割的目的。
数控线切割方法是计算机技术与电火花加工技术的结合,可以发挥电火花加工方法的优点,还可以实现自动切割的目的。其在粉末冶金模具的加工上具有重要的作用。由于这种加工方法对于电极没有特别的要求,并可以对各种硬度和形状的工件进行加工。数控线切割加工的方法,还可以反复的使用电极丝,加工损耗小、精度高等特点,非常适合粉末冶金模具的加工生产。因此,数控线切割加工的方法也是目前在粉末冶金模具加工中最常用的方法之一。
2 粉末冶金模具的数控加工动态仿真
计算机仿真技术在各类科技领域都有广泛的影响,随着计算机仿真技术不断发展成熟,已经可以应用到产品从概念设计到结束使用寿命的整个周期的各个环节中,其中在产品的加工阶段应用更为广泛。在粉末冶金模具的加工过程中,仿真技术的应用将对粉末冶金模具的加工行业,甚至整个粉末冶金工业都具有重要的意义。
在粉末冶金模具的加工过程中,建立一个较为精确的数控加工动态仿真模型,通过模拟整个模具加工过程,从而获得在粉末冶金模具加工过程中所需的几何数据和力学信息,以及加工过程中可能发生的不良影响和可能出现的偏差值。通过数控动态仿真模型,便可以在加工前获得准确的信息,规避可能产生的不良影响,有效的降低了加工失误、偏差等现象发生的可能性。
在粉末冶金模具的加工过程中,利用精确的数控加工动态仿真模型,可以获得准确的数控加工代码,避免加工的错误和偏差;另外,还可以对加工误差值、刀具磨损等进行预测,为保证粉末冶金模具的质量要求和刀具的更换提供重要的参考信息。因此,在粉末冶金模具的制造加工过程中,计算机仿真技术发挥了重要的作用,对于保证模具加工生产的质量和提高模具生产效率都有很大的帮助。
3 结语
粉末冶金模具的加工,对于粉末冶金制品的质量具有很大的影响。目前,对于粉末冶金模具的加工方法仍具有很大的发展空间,计算机仿真技术在粉末冶金模具加工中的应用,也还需要人们不断的进行发展和研究。
参考文献:
关键词:粉末冶金 温压技术 流动温压技术 模壁技术 高速压制技术 动磁压制技术 放电等离子烧结技术 爆炸压制技术
1 温压技术
虽然温压技术只是一项新技术,在近几年才取得了一些发展,但是由于它生产出来的粉末冶金零件具有高密度、高强度的特点,现阶段已经得到了大量的应用。这项技术和传统的粉末冶金工艺不同,它可以采用特制的粉末加温、粉末输送和模具加热系统,将加有特殊剂的预合金粉末和模具等加热至130~150℃,并将温度波动控制在±2.5℃以内,之后的压制和烧结工序和传统工艺是一样的。与传统工艺相比,区别点就集中在温压粉末制备和温压系统两个方面。采用这项技术不管是从压坯密度方面来说,还是从密度方面来说,都比采用传统工艺要好很多。在同样的压制压力下,使用温压材料比采用传统工艺不管是屈服强度、极限拉伸强度,还是冲击韧性都要高。此外,由于温压零件的生坯强度比传统方法下的生坯强度要高很多,可达20~30MPa,如此一来,既降低了搬运过程中生坯的破损率,也保证了生坯的表面光洁度。另外,采用该技术生产出来的零件不仅性能均一,精度高,而且材料的利用率很高。温压工艺的成本不高,而且工艺并不复杂。与传统的工艺相比,温压工艺下的粉末冶金的利用率高,耗能低,经济效益高,是节能、节材的强有力手段。
2 流动温压技术
流动温压粉末冶金技术(Warm Flow Compaction,简称WFC)是一种新型粉末冶金零部件成形技术,目前国外还处于研究的初试阶段,它的核心价值就是能够提高混合粉末的流动性、填充能力和成形性。
WFC技术有效利用了金属粉末注射成形工艺的优点并在粉末压制、温压成形工艺的基础上被发现。这项技术可以将混合粉末的流动性提高,这样就使混合粉末可以在80~130℃温度下,只需要在传统的压机上经过精密成形就可以形成各种各样外形的零件,省掉了二次加工的步骤。WFC技术在成形复杂几何形状方面具有很大的优势,是传统工艺无法比的,而且成本不高,具有非常广阔的应用前景。
综上所述,我们可以归纳出WFC技术具有以下四个优势:一是能够制造出各种各样外形的零件;二是有着很好的材料的适应性;三是工艺简单,成本低;四是压坯密度高、密度均匀。
3 模壁技术
模壁技术是在解决传统工艺面临的一系列难题的基础上应运而生。传统工艺是采用粉末来减少粉末颗粒之间和粉末颗粒与模壁之间的摩擦,然而现实往往是由于加进去的剂因密度低,使得粉末冶金零件的密度也得不到有效的保证。此外,剂的烧结不仅会给环境造成很大的不利影响,还可能会影响到烧结炉的寿命和产品的性能。现阶段,有两个渠道可以进行模壁:一是由于下模冲复位时与阴模及芯杆之间的配合间隙会出现毛细作用,利用这个作用可以把液相剂带到阴模及芯杆表面。二是选择带着静电的固态剂粉末利用喷枪喷射到压模的型腔表面上,就是安装一个剂靴在装粉靴的前部。在开始成形时,压坯会被剂靴推开,此时带有静电的剂会被压缩空气从靴内喷射到模腔内,但是此时得到的极性和阴模的是不一致的,在电场牵引下粉末会撞击在模壁上,同时粘连在上面,之后装靴粉装粉,只需进行常规压制即可。采用该项技术可使粉末材料的生坯密度达到7.4g/cm3,大大提高了粉末材料的生坯密度,并且采用该方法比采用传统的方法还能够大大提高铁粉的生坯强度。有研究结果结果表明,利用温压、模壁与高压制压力,使铁基粉末压坯全致密也是有可能的。
4 高速压制技术
瑞典的Hoaganas公司曾经推出过一项名叫高速压制技术(Hjgh Velocity Compaction)的新技术,简称HVC。虽然这项新技术生产零件的过程和过去的压制过程工序是一样的,但是这项新技术的压制速度比过去的压制速度提高了500-1000倍,同时也大大增加了液压驱动的锤头重量,提高了压机锤头速度,在这种情况下,粉末利用高能量冲击只需0.02s就可以进行压制,在压制的过程中会出现明显的冲击波。要想达到更高的密度,通过附加间隔0.3s的多重冲击就能做到。HVC技术具有很多优势,比如高密度、低成本、可成形大零件、高性能和高生产率等。现阶段该技术已经得到了广泛的应用,很多产品都采用了该项技术,比如制备阀门、气门导筒、轮毂、法兰、简单齿轮、齿轮、主轴承盖等。有了这项技术,未来将会出现更多更复杂的多级部件。
5 动磁压制技术
动力磁性压制技术(dynamic magnetic cornpaction)是一种新型的压制技术,简称DMC,它能够使高性能粉末最终成形,这项技术固结粉末的方式主要是通过利用脉冲调制电磁场施加的压力。虽然这项技术和传统的压制技术一样都是两维压制工艺,但是不同的是传统的压制技术是轴向压制,而这项技术是径向压制。利用该项技术进行压制只需1ms,整个过程非常的迅速,只需把粉末放入一个具有磁场的导电的容器(护套)内,护套就会产生感应电流。利用磁场和感应电流之间的相互作用,就可以完成粉末的压制工作。DMC具有成本低廉、不受温度和气氛的影响、适合所有材料、工作条件灵活、环保等优点。DMC技术适于制造柱形对称的零件,薄壁管,高纵横比部件和内部形状复杂的部件。现可以生产直径×长度:12.7mm×76.2mm到127.0mm×25.4mm的部件。
6 放电等离子烧结技术
早在1930年美国科学家就提出了这项放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sintering),简称SPS,然而该技术直到近几年才得到世人的关注。SPS技术独到之处就在于无需预先成形,也不需要任何添加剂和粘结剂,是集粉末成形和烧结于一体的新技术。这项技术主要是通过先把粉末颗粒周围的各种物质清除干净,如此一来粉末表面的扩散能力会得到提高,然后再利用强电流短时加热粉末就可以达到致密的目的,注意加热时应在较低机械压力情况下。有研究结果显示,采用该项技术由于场活化等作用的影响,不仅有效降低了粉体的烧结温度,也大大缩短了烧结时间,再加上粉体自身可以发热的影响,不仅热效率很高,加热也很均匀,所以采用该技术只需一次成形就可以得到质量上乘的、符合要求的零件。现阶段,该技术大范围应用的主要是在陶瓷、金属间化合物、纳米材料、金属陶瓷、功能材料及复合材料等。另外,该技术在金刚石、制备和成形非晶合金等领域也得到了不错的发展。
7 爆炸压制技术
爆炸压制(Explosive Compaction)是一种利用化学能的高能成形方法,也被叫做冲击波压制。一般情况下,它都是通过在一定结构的模具内对金属粉末材料施加爆炸压力,在爆炸过程中产生的化学能可以转化为四周介质中的高压冲击波,然后利用脉冲波就可以实现粉末致密。整个过程只需10-100us,其中粉末成形时间只有大约1ms。这种压制方式最大的优势是可以解决传统的压制方式一直无法解决的难题,即可以使松散材料达到理论密度,比如金属陶瓷材料、低延性金属等采用传统的压制方法无法使其致密,一直是一个未解的难题,随着爆炸压制技术的出现,我们发现采用这项技术就可以把其压制成复合材料,并制造成零件。
我国的粉末冶金技术带来的前景是非常广阔的,作为一种新工艺、新技术,与国外先进水平相比,它还有很多地方需要改进、需要提高。
参考文献:
[1]张建国,冯湘.粉末冶金成形新技术综述[J].济源职业技术学院学报,2006-03-30.
[2]郭峰.火电厂等离子点火装置中高性能阴极材料的制备与实验研究[D].华北电力大学,2006-03-01.
[3]刘双宇.高强度铁基粉末冶金材料复合制备方法及组织性能研究[D].吉林大学,2007-10-25.
关键词 :锰粉末冶金应用前景
引言: 元素锰早在1774年就被发现,但是,在钢铁工业中的重要作用直到1856年发明底吹酸性转炉,以及1864年发明平炉炼钢法之后,才为人们所认识。现在,锰作为有效而廉价的合金化元素,已成为钢铁工业中不可缺少的重要原料。约90%锰消耗于钢铁工业,用量仅次于铁,其余10%消耗于有色金属冶金、化工、电子、电池、农业等部门[4,5]。
锰及其化合物是生产粉末冶金材料的常用原料。于1950年便已经被人们认识到锰在粉末冶金材料中的重要性。此后,锰在粉末冶金工业中的应用逐渐扩大。通过开发母合金技术和预合金技术,开发了含锰系列的高强度烧结钢。并且,在其它粉末冶金材料中作为主要组元或添加组元,发挥了重要作用。本文就锰在粉末冶金材料中的应用情况进行综述。
一 锰在高强度烧结钢中的作用
将锰和硅作为合金元素同时添加的低合金烧结钢,表现出良好的强化效果和烧结尺寸稳定性,价格便宜,具有很强的竞争优势[7,8]。据相关报道,1250℃保温60 min烧结的Fe-3.2%Mn-1.4%Si-0.4% C合金,拉伸强度达800~1000 MPa。烧结铁和烧结钢主要用于制造机械零件,在选择合金元素时,必须注意到其对尺寸稳定性的影响。在一般情况下,加入硅会引起压坯在烧结时收缩,而加入锰则会引起压坯膨胀。同时加入锰和硅,能够较好控制烧结体的外观形状和尺寸[9]。在测定的5种成分试样的尺寸变化ΔL/L0中,发现Fe-2.0%Si-2.0%Mn和Fe-2.0%Si-4.0%Mn基本与纯铁相同,尺寸变化为 1.2%~1.4%;而Fe-4.0%Mn较高,约为1.7%;Fe-2.0%Si较低,约为0.7%[10]。其中列举了几种含镍、钼、铜、锰、硅烧结钢的力学性能,如表1。可以看出,同时添加锰和硅合金元素的烧结钢具有很高的性能。
同时,烧结时锰升华并形成蒸气。图1给出了Fe-45%Mn-20%Si合金在600~1200℃条件下的锰蒸气压。在添加的锰足够多的情况下,锰蒸气填充到压坯空隙中有效防止其它元素发生氧化[12,13],并在铁颗粒表面沉积,通过表面扩散、体积扩散等均匀渗入铁颗粒,甚至颗粒中心,加快合金化速率[14]。在对Fe-2.0%Si-4.0%Mn试样进行观察,发现有瞬时液相形成。液相促使合金元素快速扩散,并可能克服母合金颗粒表面氧化物层的抑制作用,使合金元素达到高度均匀化[10]。
二 改善铁基烧结材料的切削加工性能
烧结钢中添加硫化锰(MnS)后能有效减小切削力,改善其切削加工性能[22~26]。在铁基材料中,硫化锰是一种脆性的而又有作用的金属夹杂物,其强度远低于铁基体。硫化锰在材料中的作用相当于孔隙,它破坏铁基体的连续性,降低强度,从而使切削力减小。韩蕴秋等研究发现[27],烧结钢中含有锰、硫元素之后切削性能得到有效的提高,锰和硫含量分别为0.318%和0.21%的600MS牌号铁粉,烧结制得样品的平均切削力仅为295MPa,远远低于锰、硫含量较低的牌号SC-100.26的688 MPa。尹平玉等的实验结果表明[28],往Fe-2%Cu-0.5%Mo-0.6%C烧结体系中添加硫化锰粉末后,材料的切削性能大大改善。而且,添加剂对材料的烧结温度、硬度以及尺寸精度均无明显影响。
经过实验表明,304L奥氏体不锈钢中添加硫化锰后钢粉的成形性和烧结性能发生明显变化。硫化锰粉的加入降低了压坯密度,在硫化锰含量低于0.6%时,压坯收缩比和烧结坯密度随添加剂含量升高而降低;而高于0.6%之后却上升。添加硫化锰粉之后,烧结钢的耐腐蚀性变差,经10%浓度的FeCl3腐蚀液浸泡之后,样品质量损失随硫化锰添加量的增加而增加[29]。硫化锰对粉末冶金烧结钢的疲劳断裂有重要影响,裂纹萌生于样品表面或表面下层的空洞,并以多种模式扩展,但是添加硫化锰并没有改变烧结钢的疲劳机理[30,31]。同时,还发现烧结钢的抗挠强度、断裂韧性等性能不仅受硫化锰添加量的影响,而且与添加剂颗粒大小也有明显关系。硫化锰相主要分布于基体颗粒之间或孔隙当中,而颗粒内部却很少,因而硫化锰晶粒尺寸对上述性能具有直接的影响[32]。
三 烧结钢表面渗锰
烧结钢常需防磨损保护而进行热处理,包括:表面淬火、碳氮共渗、软氮化、渗硼等。采用这些方法可以获得硬化表面,但或多或少使零件尺寸变大。不宜对硬化零件作精整处理,只能以磨加工进行尺寸修正。渗锰处理可用于制造烧结耐磨零件,并能够保证零件的尺寸精度不变,避免上述缺点。使得锰的表面合金化可以在烧结过程中进行,从而免除附加的工序如渗碳、硬化和磨削。渗锰生成奥氏体锰钢表面硬化层,其性能类似于高锰钢。
表面经锰扩散处理的零件,其特性对在磨损和高温工况应用具有特殊的价值。Pohl测定了表面渗锰试样的硬度和强度(试样经450℃回火1h)。据作者的结果,在450℃测试温度下,表面渗锰零件的硬度高于碳氮共渗零件,两者分别约为400HV0.05和350HV0.05;而且,相对于室温下的硬度值,表面渗锰零件下降不多,仍有室温的80%,但碳氮共渗零件仅有50%。表面渗锰零件疲劳强度高于碳氮共渗零件,且随回火温度上升而线性增加,于450℃的值比室温时高8%。
四锰基阻尼材料
据1976年的相关报道,通过粉末冶金方法已开发成功Mn-Cu阻尼合金。烧结在露点较低的氢气中进行,最终烧结温度取决于锰含量,含55%Mn的合金约900℃,含75%Mn的合金升高到1075℃。当锰粉粒度由-100目减小到-325目时,烧结密度和拉伸强度略有增加。60Mn-40Cu合金在真空中烧结,如果烧结温度不低于氢中烧结,则锰将显著挥发。压坯在加热过程中先有百分之几的膨胀,当温度接近最终烧结温度时才发生收缩。表3列出了60%~75%Mn合金(含1%粘结剂)的拉伸强度和硬度数据。试样在氢气中加热,于760℃保温0.5h,860℃保温1h,最终烧结温度保温1h,可获得最大拉伸强度。孔隙和其他组织特性降低力学性能,但增加相对阻尼性能。材料烧结后便可获得良好的阻尼性能,从简化工艺和降低成本的角度出发,这一点是可取的。
以锰为基体的阻尼材料包括Mn-Cu、Mn-Fe及Mn-Ni合金等[33]。在Mn-Cu系的烧结过程中,表现为锰进入铜的单向扩散机制,生成单相固溶体[34]。Mn-Cu合金是良好的阻尼材料,在对Mn-Cu(70%Mn)合金回火过程中的衰减能力进行了研究[35],发现:在回火过程中,经过预先淬火的烧结样品内的γ固溶体具有与普通铸造合金极为相似的衰减方式;但不同的是,即使回火温度达到460℃,烧结合金的衰减强度也相对较低。他们认为,造成这一现象的原因与合金优异的化学均匀性有关。增加合金中铜含量,密度、硬度、声波传播速率以及泊松比等均随之提高,但杨氏模量与体弹性模量之比(E/K)却减小。E/K在2.0~2.4范围时,高锰含量对应的高E/K值的合金具有更优异的阻尼性质。烧结Mn-Cu合金含有α-Mn和γ-MnCu相,其阻尼常数在10-1量级,并且对温度和频率不敏感。当Mn-Cu合金1123K淬火后,仅由γ-MnCu单相构成。单相合金的对数衰减率与温度关系曲线上存在两个峰,分别位于223K和460K位置,该双峰强度均高于铸造生产的M2052合金。作者认为,位于223K的主峰是由微观结构中的孪晶界面引起,而另一个峰则源于面心正交结构(fct)的γ-MnCu向面心立方结构(fcc)的转变。此外,含铜、镍组元的锰合金有很高的热膨胀系数,在多种领域有应用前景,如用作热响应控制器件中的双金属片。
五锰在铝合金中的应用
锰元素添加于铝合金中通常是经熔炼-破碎后按照粉末冶金工艺完成。在熔炼冷却时,采用高的冷却速率,以避免粗大的Al6Mn相的形成,为此,在尝试了以MnAl薄饼或锰粉注射两种方式添加到铝合金基体中[38]。结果表明,前一方式依靠组元之间反应释放的热量,使锰的固溶过程不需要额外的设备就可以维持,整个过程所需温度较低;而且,材料性能对锰颗粒尺寸依赖程度小。而采用后一种方式时,由于通过高速气流载入锰金属粉末,需要补加设备。此外,采用该方法工艺周期长,操作温度也明显高于第一种方式。同时,发现锰粉粒度不论在大于还是小于最佳尺寸时,均不利于材料性能。
Al-Mn合金是常见的铝合金,它由α固溶体和Al6Mn金属间化合物两相组成[39]。金属间化合物对合金的力学性能影响很大,随化合物含量的增加,合金屈服应力和抗疲劳强度明显上升,而延伸率却降低(尤其在较低温度的工作环境中)[40]。在Al-Mn合金中添加少量铬之后合金性能改变明显,在等研究了Al-(6~8)%Mn-(1~3)%Cr合金的力学性能与成分之间的关系后。结果表明在Mn+Cr含量高于8.8%之后,合金强化程度因沉淀而明显上升。Al-7Mn-3Cr合金具有最佳的强化效果,拉伸强度达到480MPa,同时延伸率为7%。在铬添加量较低时,合金中沉淀出Al6Mn第二相;当铬添加量较高时,形成Al7Cr相,对热挤压的合金样品进行热处理后,体系中生成G相,即(Mn,Cr)Al12相。第二相的形成对影响合金微观组织和力学性能均表现出显著影响。在Al-Mn合金中加入硅元素也取得了较好的效果,Hawk等采用快速凝固技术制备了Al-12.6Mn-4.8Si合金[42]。经350℃退火处理100h后样品的微观组织非常稳定,强度和延伸率没有下降现象,在室温至380℃区间,拉伸强度从465MPa降到115MPa,延伸率从 6%上升至12%;当温度上升至425℃后,延伸率进而增加到30%。同时,合金的强度、塑性取决于应变速率,高的应变速率下强度和塑性均有所提高。蠕变测试结果表明,在测试温度范围内,合金的蠕变激活能在100~230 kJ/mol之间,应力指数介于3~5间。粉末冶金工艺制备的高强度AlMnCe合金比传统合金具有更高的耐磨损性能[43]。Al90Mn8Ce2合金在753~793K、1.2GPa条件下等静压制成形后,具有最佳的压缩强度和硬度,分别达到900MPa和26HRC,强度的提高归因于合金细小的晶粒和第二相强化[44];研究发现Al90Mn8Ce2合金具有优异的耐磨损性能,如在773K条件下,该合金的耐磨损能力是普通A355铝合金的3倍。还发现材料中的Al6Mn、Al4Ce以及Al2O3等第二相硬质颗粒,对合金耐磨损性能提高有利。
六 结束语
锰作为粉末冶金材料的主要成分或添加剂,对改善材料性能和开发新材料起到重要的作用;而且,锰的资源丰富,价格低廉。研究和开发锰的应用,无论在科学理论上还是在生产实践上,均具有重要的意义。随着市场需求的扩大和材料科学技术的发展,锰的应用前景必将更加广阔。
但是,锰的扩大应用遇到了来自自身的障碍,那就是锰容易氧化,而氧化物又难于还原。在粉末冶金生产过程中,锰的氧化一直是十分棘手的问题。随着制粉技术和烧结技术的发展,防止锰氧化的问题有所缓解,但仍未彻底解决。在提倡扩大应用锰的同时,还应加强这方面的研究,寻找合理的措施。
参考文献:
[1]杨志忠. 中国锰系铁合金的现状与发展趋势[J]. 中国锰业,2005,23(4):1-6.
[2]江权. 锰的存在及应用[J]. 中国锰业,2001,19(3):36-38.
把握粉末冶金领域的国内外发展趋势以及国民经济建设和国防建设的急迫需求,充分利用中心具备的人才和设备优势,在粉末冶金基础理论、粉末冶金新材料、新技术和新装备应用基础和技术开发研究等方面积极承担国家级重要项目,开发了一批具有完全自主知识产权的核心技术,确保产学研合作的技术源头始终处于学科发展的最前沿。
自2000年以来,中心瞄准国家需求,承担了一批以国家级项目为主体的科研任务,其中国家“973”基础研究项目6项,国家“863”高技术基金项目32项,国家自然科学基金项目35项(其中重大项目2项和重点项目2项),国家攻关项目22项,国际合作项目3项,省部级项目84项及横向项目19项。
自2000年以来,在承担了国家级科研项目的基础上,取得了一大批标志性的研究成果。获得6项国家级奖和32项省部级奖:获得授权发明专利49项,申请国家发明专利89项;鉴定科研成果38项在国内外学术刊物上发表学术论文160C余篇,为我国国防建设、国民经济建设和新材料学科的发展做出了重大贡献。目前高性能c/c复合材料的研究更加深入,制备出的c/c复合材料喷管,已经装配于现役火箭。研制出的先进战斗机用刹车副优于原进口件,已完全取代进口;研制的波音飞机c/c复合材料航空制动副已批量生产,已经安全飞行上百万个起落无敌障,并且正在开展新型民航飞机刹车副的研发。此外,金属基航空摩擦材料、金属注射成形、高比重合金,金属雾化新技术、B4C陶瓷材料、生物陶瓷材料、生物医药材料,TiAl基金属间化合物和减摩材料等等的研究也取得了重要进展。
组建四个生产基地积极推动科技成果产业化
对于中心研究的具有自主知识产权的高新技术,积极争取国家支持并吸收社会资金,推动科技成果产业化。结合利学研究任务,中心选择其中具有产业化前景的课题组织中试和工程化,并进一步产业化。按照以上思路,中心组织建设了四个产业化生产基地。
(1)新型高性能无石棉汽车制动材料国家发改委产业化示范工程项目,获得国家“九五”攻关项目和国家“九五”利研成果重点推广项目。已应用于汽车制动材料,准高速火车闸瓦及各类工程机械用摩擦材料,开发了奥拓、夏利、奥迪、富康,桑塔纳、柳州五菱、长安之星、铃羊等盘式、鼓式刹车。
(2)金属粉末注射成形技术及制品先后获得国家自然科学基金重点基金和国家“863”高技术计划研究项目资助,是国家“九五”科技成果重点推广项目。主要研发生产军械零部件、医疗器械零部件、设备零部件,材质涉及高密度合金、铁镍合金、不锈钢,硬质合金等材料。
(3)金属粉末挤压成形技术及制品:国家高科技产业化示范工程基地。主要研制超细混粒硬质合金工具、刀具,应用于汽车、宇航、钢铁、轻工、机电、微电子等制造业。
(4)航空刹车用c/c复合材料国家发改委重点工业性试验项目。主要研制c/c复合材料航空刹车副、航天用c/c复合材料如喷管、喉衬、燃烧室等。
中心通过科研成果的产业化工作,加快了粉末冶金学科的技术进步,向下游转化了技术,带动了行业发展,走出了一条具有特色的自主产学研发展之路。
进行产学研合作联合开展技术攻关
中心紧密联系国内本行业中的龙头单位和优势单位,积极进行产学研合作,联合开展技术攻关,共同推动技术进步。
与国内最大的硬质合金企业601厂、764厂建立了长期的合作关系,双方共同承担的国家攻关项目“全面提高硬质合金质量”曾获国家科技进步一等奖。同时,在钨粉制备及其检测技术规范化、高温x-Ray动态相分析、硬质合金材料微观组织结构研究、超细颗粒硬质合金研究等方面都取得了重大成绩。通过一系列的合作科研,使中心的引进设备得到充分利用,并且对科研带动相关产业的发展起了巨大作用。中心还为行业企业提供了多项技术服务与技术支持。其中,硬质合金技术向中南大学粉冶厂,株洲硬质合金厂、自贡硬质合金厂辐射 汽车刹车及工程摩擦材料向黄石摩擦材料厂、永州江华机械厂、湖南博云汽车制动材料有限公司辐射;火车刹车材料向乐清摩擦材料厂辐射ITO材料技术向中大特纳高科技有限公司,韶关西格玛高科技有限公司辐射,生物陶瓷制备技术向湖南共创生物功能材料有限公司辐射。中心提供的技术使下游企业产生了良好经济效益,促进了行业领域产业链的良性循环,为行业发展做出了巨大贡献,产生了较好的经济效益和社会效益。
加强国际交流推动高新技术发展
中心加强了国际化的产学研合作与交流,瞄准国外的最新技术进步,加大消化吸收引进力度,推动高新技术发展。与国外高水平的研究单位建立经常性的联系与合作,如美国的GE公司、OrkRidgeNatioanlLaboratory,俄罗斯航天部碳研究局等。还与英国、瑞典,日本,奥地利、加拿大、美国等有关高校和科研单位建立了密切的合作关系。注重扩大对外交流,实现强强合作,使中心的科研水平迅速提高。
以下三项即为成功合作的典范
在航空制动材料方面,与俄罗斯最有实力之一的图波列夫设计局合作。该局和中心先后互派专家进行飞机刹车副材料的合作研究,共同确定试验规程,通过采用本中心研制的高性能刹车副,使某型飞机可提高载重量3吨,被俄罗斯航空制造业专家誉为相当于诞生了一种新机种,并且获得了俄罗斯该机型飞机刹车副的生产许可证,为国产刹车材料打入国际市场奠定了良好基础。
在c/c复合材料的研究方面,与俄罗斯最有实力之一的宇航局碳材料研究院合作,研制世界上具有竞争力的c/c复合材料刹车副。这为日后c/c复合材料刹车副的研制成功打下了良好的前期基础。
在粉末注射成形方面,与美国处于领先水平的Injectmax公司合作,双方互派人员合作研究与开发金属粉末注射成形技术,并得到美方的科技研究投资。该工作为近几年我国注射成形技术和产业的高速发展,起到了重要的作用。
培育高水平研究,管理团队
中心通过从事产学研创新实践活动,造就了一支高水平的研究团队和高效的管理团队。
黄伯云院士作为中心的学术带头人,同时又是产学研活动的总设计师,由他领衔的团队十分熟悉本领域国内外学术动态和产业发展动态,确立了注射成形、挤压成形。高性能制动材料和c/c复合材料等主要发展方向。中心在充分发挥老一代学术带头人和中年骨干的领队作用的同时,也十分关注青年科研队伍以及技术人员的培养和建设。通过几年调整,基本上形成了一支知识、年龄、职称结构合理的科研队伍。现已形成了以黄伯云院士为学术带头人,以一批高素质,年富力强,成果显著的教授、研究员作为项目负责人,以及一大批年轻有为、思想新颖,事业心强的学术、管理力量为骨干组成的学术梯队。
中心多年的建设经验表明,必须不断加强粉末冶金新材料的产学研合作,使三者相互结合、相互促进:探索应用基础研究在高层次和高层面上为产业化服务的结合点和新的生长点,才能保证中心高效运转和迅速发展。
存在问题及应对措施
针对中心在产学研合作过程中存在的问题,拟采取以下措施:
关键词:内燃机 组合式凸轮轴 加工工艺
前言
凸轮轴是发动机的重要零部件之一,凸轮轴的结构设计和加工质量的好坏,对发动机的性能起着极其重要的作用,随着发动机高速度、高输出功率、低燃油附加性、整车轻量化和低成本投入等的设计需求,对发动机零部件,尤其是凸轮轴提出了更高的设计要求,要求其结构紧凑、质量轻便、材料强度高、耐磨性好。而整体式凸轮轴一般为铸件或锻件,材料组成相同,各方面性能也相同,故无法达到以上的要求,而组合式凸轮轴无论从性能、成本,还是从质量方面均是理想的选择;目前国外应用数量已超过50%,但国内只有约10%。
1.组合式凸轮轴结构特点
1.1 产品方面的优势
1.1.1 组合式凸轮轴由钢管、凸轮、齿轮、六方和端头构成,然后通过装配形成凸轮轴,由于以上各部分单体进行毛坯制造,故可根据配气机构对凸轮轴各个部位的性能要求不同进行分体优化材料,即在同一凸轮轴上合理选择不同的凸轮、端头与钢管材料;例如钢管可选冷拔薄壁无缝钢管,凸轮可选冷锻/粉末冶金/冷激铸铁等,齿轮、六方、端头可选粉末冶金。
1.1.2 由于钢管选用冷拔空心管,凸轮材料的优化及精密成型技术的应用,可使凸轮轴整体重量降低20%~40%,节约材料可达30%以上。
1.2 机械加工方面的优势
1.2.1 可实现柔性设计,柔性生产与敏捷制造:可实现凸轮相位角与轴向位置的控制、调整和修正,有利于新产品的设计与制造,缩短新产品的研制周期。
1.2.2 可针对不同零件采用最适宜的热处理技术与表面强化技术,因而可显著提高凸轮工作曲面抗点蚀能力和耐磨性,且可避免整体凸轮轴热处理过程中产生的变形。
1.2.3 可视具体材料及形状采用冷精密塑性成形、粉末冶金烧结、精密铸造等近净成形工艺成形凸轮,既能够节省工时,并可大幅度降低制造成本。
2.组合式凸轮轴连接方法
2.1 组合式凸轮轴的连接方式较多,现仅针对目前国内轿车发动机组合式凸轮轴常用的三种连接方法进行介绍。
⑴滚花式连接原理:在凸轮内侧加工出轴向沟槽,然后在钢管外圆滚花加工出圆周/轴向方向的沟槽(滚花后产生凸起),将钢管滚花部分压装到凸轮内径中,形成过盈配合,目前蒂森克虏伯(大连)公司和宁波圣龙公司采用该种装配方式。
⑵热套式连接原理:装配之前先对过盈尺寸的凸轮进行加热(150-200℃),借以消除常温下的过盈量(约0.2mm过盈量),然后压入钢管中,常温下形成连接,目前德国埃马克公司采用该种装配方式。
⑶机械扩管式连接原理:利用滑动滚压原理使得薄壁钢管在带孔的凸轮中发生局部的扩张,可以使用带有过盈量并穿过钢管内部的钢球,使内管发生塑性扩张;目前绵阳瑞安公司采用此种装配方式。
2.2 三种连接方法的优缺点对比
滚花式靠装配槽实现装配,连接强度大,工作时不易打滑,但每个凸轮对应的钢管位置均需要切槽,生产效率较低。热套式装配设备简单、生产效率高,但是缺点是凸轮被加热,产生软化现象,耐磨性下降,且由于钢管导热使得初始与完了时的过盈量有变化,连接强度不易保持一致。机械扩管式装配前凸轮、钢管不需要精密加工,生产效率高,但钢管内侧通过钢球挤压变形产生过盈量,由于钢球推入初始与完了时磨损量有差异,过盈量存在变化,造成连接强度不一致。
3.组合式凸轮轴的加工工艺
3.1目前国内组合式凸轮轴生产厂家仅有宁波圣龙(滚花法)、绵阳瑞安(机械扩管法)、北内(韩国进口组合式凸轮轴毛坯),其他厂家如重庆西源(滚花法)、河南中汇(滚花法)正在建造生产线,因组合式凸轮轴制造工艺均类似,只是关键工序凸轮装配(装配机床)存在差异,现对工艺流程具体介绍如下:
钢管淬火钢管回火钢管冷校直凸轮装配装配端头扭矩试验钻两端中心孔研磨中心孔粗磨轴颈精车法兰钻攻螺纹精磨轴颈精磨凸轮去毛刺抛光探伤清洗。
3.2 传统的整体式凸轮轴加工工艺与组合式凸轮轴相比,整体式凸轮轴工艺流程需粗、半精、精加工,设备投入多,铸件/锻件余量大,工艺复杂,产品更改时设备变动大,设备台数多,投入大,不利于扩产,铸件/锻件毛坯,余量大、生产成本高、料费率高。而组合式凸轮轴加工就存在明显优势,组合式凸轮轴工艺流程仅装配和精加工即可,工艺简单、设备投入少,近净形工艺成形凸轮,余量小或不需精磨凸轮,结构、工艺简单,利于调整轴向尺寸及凸轮相位角,工序少、设备台数少,可降低投资风险,采用粉末冶金等材料,加工余量小,减小了生产成本及料费率。
4.结语
作为凸轮轴的新型生产技术,组合式凸轮轴正越来越受到人们的关注,因为其加工技术符合精益生产原则,是高精度、高效率、高柔性、低成本的先进生产技术,是凸轮轴制造技术的发展和升级,是实现创新跨越的关键,在大力提倡环境保护、开发低能耗、无污染发动机,并使其达到成本低、轻量化的今天,组合式凸轮轴以其相应优势,可以广泛用于汽车、铁路、船舶发动机领域,发展前景十分广阔。
参考文献:
[1]张弛,杨慎华,寇淑清.装配式凸轮轴生产工艺及应用[J]汽车技术,2004(1):32~34
关键词:新型;金属材料;成型加工;概况;技术
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.019
目前新型金属材料成型加工技术的发展势头良好,其材料特性相比普通金属具有更高的性能优势,在不断发展中成为了工程建设的重要材料,也催生了许多新型金属材料成型加工技术。尽管当前阶段新型金属材料成型加工技术的发展状况良好,还得到了我国政府有关部门在政策和资金上的支持,使得新型金属材料成型加工技术进入了发展新阶段;但是受到传统技术观念和落后管理模式的限制,新型金属材料的成型和加工技术的发展陷入困境,不利于相关技术在生产中发挥自身优势。所以,本文就从新型金属材料成型加工技术的概况出发,对新型金属材料成型加工技术和方法进行分析和研究。
1 新型金属材料成型加工技术的概况
虽然新型金属材料成型加工技术得到了快速发展,其发展成果和具体表现还得到了研究人员和管理人员的认可和重视,但是大部分企业的领导层并不了解新型金属材料成型加工技术的重要性,受到专业性的限制,使得新型金属材料成型加工技术无法得到有效发展,长此以往就会对新型金属材料成型加工技术产生消极影响。由此可见,新型金属材料成型加工技术的概况需要得到有效分析,特别是其特性和选择原则更是研究的重点,为新型金属材料成型加工技术与方法的应用做好铺垫。
1.1 新型金属材料成型加工技术的特性
一方面,新型金属材料有固有的特性,具体表现为延展性更好, 化学性较为活泼,独特的光泽和色彩等,目前应用较为广泛的新型金属材料有形状记忆合金,高温合金,贮氢合金和非晶态合金等;另一方面,新型金属材料还有加工特性,主要表现为:焊接性,焊接时没有气孔和裂缝,具有收缩小和导热性能好的特点;锻压性,可以承受塑型变形的同时有效缓解冲压等。
1.2 新型金属材料成型加工技术的选择原则
为了更好地l挥新型金属材料成型加工技术的积极作用,就需要了解和应用好相关的选材原则。举例来说,某些金属符合材料种类有差别,使得加工工艺和加工技术有所不同,比如连续纤维增强金属基复合材料构件需要应用更多的技术和手段。正是因为任何一个小细节或者细微的纰漏都可能改变金属基复合材料结构,所以在材料和技术的选择中,研究人员和技术人员需要根据新型金属材料的本质,结合选材的原则,从而可以做出科学合理的决定。
2 新型金属材料成型加工技术与方法
根据新型金属材料成型加工技术概况的表现,可以得知相关技术和方法的应用需要进行相应地调整和改进,才能促进新型金属材料成型加工技术的不断发展。基于对新型金属材料成型加工技术的了解,可以对粉末冶金成型加工技术,铸造成型加工技术法,机械加工铸造法,电切割技术法等具体表现进行分析,总结出有用的经验和教训,保证新型金属材料成型加工工作的正常进行,提高新型金属材料成型加工技术的经济效益和社会效益。笔者结合自身的经验和实际的案例,选取其中典型的加工技术进行分析,从而可以为同行业人员的研究提供科学合理的借鉴。
2.1 粉末冶金成型加工技术
粉末冶金成型加工技术是最早应用于新型金属材料成型加工的技术之一,主要适用于尺寸较小,形状不复杂以及较为精密的零件的制作,具有着在成型制作过程中能够根据实际需求进行增强相含量的调节,界面反应少的优势,目前被广泛地应用到了复合材料零件,颗粒制造和金属基复合材料的晶须增强中去,有效的提高了工作的效率。
2.2 铸造成型加工技术法
现阶段发展最成熟的新型金属材料成型加工技术是铸造成型加工技术法,能够在满足选材原则的基础上被应用到复合材料零件的生产与制作中去。但是当前阶段铸造成型加工技术法还需要在具体的参数设置,工艺方法的选择等方面进行改进,从而可以避免不必要的风险和损失,有效地提高铸造成型加工技术法的经济效益。
3 总结
总而言之,研究新型金属材料成型加工技术是符合时展趋势的,在了解新型金属材料成型加工技术现状的过程中发现了其中的潜在问题,并且通过有效技术的发展和创新对不足之处和薄弱环节进行了改善和弥补,为我国社会建设中新型金属材料成型加工技术的发展打下了良好的基础。为了迎合当前阶段新型金属材料成型加工技术越来越重要的趋势,满足人们对于生产生活的需求,就需要针对新型金属材料成型加工技术的应用现状进行策略上的调整和改进,使得新型金属材料成型加工技术可以在更广泛地领域中发挥重要的作用。讨论新型金属材料成型加工技术不仅促进了相关问题的解决,还为我国社会建设中材料应用和成型加工技术未来的发展和创新提供了新思路。
参考文献:
[1]李兰军.浅谈新型金属材料成型加工技术[J].科技视界,2015(15):286,291.
[2]戴宇星.浅谈新型金属材料成型加工技术[J].科学与财富,2016,08(04):583.
一、发挥优势技术,做大做强粉末冶金成形装备市场
以南通锻压、国谊、腾达为代表的粉末制品液压机,已经形成了自己的产品特色,在国内电子软磁材料、炭炭复合材料、陶瓷粉末材料、五金工具材料等成形装备市场,占据了明显的优势。有多项产品正在进行深度技术研发和产业化准备,有望在十二五期间,成为产业园的特色产品和增长亮点。
二、占领行业技术制高点,实现技术与产品的绿色、节能、环保
以南通锻压为代表的闭式双点伺服驱动机械压力机,直接定位在国内无人能做的超大吨位伺服驱动上,大力进行技术研发,2013年有望取得技术突破。扭转国产锻压装备伺服驱动核心技术被国外企业长期“边缘化”的被动局面,打破几十年来对进口总成的过度依赖。通过先进的伺服驱动,实现锻压装备数字化、柔性化、节能、绿色、环保的更高技术目标。
三、持续进行高新技术改造传统产业的创新工作
以南通锻压、皋液为代表的板料冲压液压机,是园内企业通过高新技术改造传统产业的典型。每年都推出了一大批新产品,改造了一大批的传统产品。以双动拉伸、多点压边、液压垫柔性控制、差速平滑调节、大吨位密纹浅拉伸、多向径锻等核心技术为代表的技术成果,十二五期间仍然是产业园的主导技术和产品。
四、抓住能源产业和再生资源市场的发展机会
以南通锻压、润德为代表的石油钻管杆液压机,为新一轮页岩气开采和大进尺深海油气田的开采专用石油套管、钻杆的生产,提供专用镦锻装备;目前我国探明的页岩气田、天然气田和南海深海油气田,已经开始了规模开采的前期各项准备工作,大量的钻井设备进场作业还需要一至二年的时间,这正是进行成果转化和市场开拓的最佳时机。
同时,南通锻压已经成功研发出秸杆成形液压机,为大量农田废弃物的资源化综合利用提供了可靠的方案。目前,样机已经进入新加坡在华的最大秸杆托盘生产线项目,开始了示范性的生产,将为我国大物流产业的发展,提供标准、绿色、低廉的托盘,也为主要农产区秸杆综合利用提供了良好的技术装备保障。
五、响应国家“三基”规划,积极研发先进的基础配套技术
以南通锻压、华东油压为代表的新型阀门、精密铸件,为产业园区内的企业提供优质基础零部件的配套供应,这些新技术的推广,是园区从产品制造走向产业配套的象征,也是园区从企业竞争走向区域竞争的重要标志。2013年,这些基础配套的新技术、新产品将批量进入销售市场,不仅对本产业园的企业产生积极影响,建立独有竞争优势。同时,也提升了行业装备的配套水平,促进产业的健康发展。
一盘散沙
“当时的情况是仪器设备隶属于不同的学院、不同的课题组,冶金的设备放在冶金学院,材料的设备放在材料学院,条块分割。如果企业想做检测,首先是不知道找哪个学院,特别是企业拿来的材料或产品往往需要若干项分析检测,比如力学性能、化学性能、组织结构、物理性能等,这些项目又分在若干个学院,每个学院又有若干实验室,对校园之外的企业来讲,要想迅速找到相关实验室并顺利完成一系列检测服务,简直无法想象!”谈起2005年以前北京科技大学的科研仪器设备对外服务情况,刘亚东记忆犹新。
刘亚东告诉记者,当时北京科技大学的仪器设备虽然有对外服务,但服务的量很小,而且往往是其他兄弟院校知道这里有这个设备,才过来使用的,根本没有商业化的概念。以2005年为例,北京科技大学已经有价值几个亿的仪器设备,一年的对外测试收入只有三四十万元,“一年下来,连这些仪器设备的维修费用都不够”。
“虽然我们有几个亿的仪器设备,但在北京来说,我们只是个‘小户’。”刘亚东说。据了解,北京地区分布着大量科学仪器装备和各种实验室,拥有大量的科技人才,科技资源总价值占全国的40%,仪器设备总量占全国总量的1/4。北京虽然拥有如此丰富的科技资源,高校院所也比较集中,但长期以来,这些科技资源存在封闭、分散、闲置甚至使用不合理的现象,缺乏有效整合和利用。
一边是科技型中小企业开展科技创新为买不起仪器设备而苦恼,一边是科研院所动辄价值成百上千万的进口仪器为“养在深闺人不识”而惆怅,如何解决这个迫在眉睫的供需矛盾是增强企业自主创新能力,推动经济转型升级的关键所在。
政府引导
“我们当时成立北京科技大学分析检验服务平台并不是为了完成一个单纯的课题,把它放到学校某个处室或课题组来做,我们是真的想探索一条创新机制体制的管理方式,这就需要一个团队来管理,建设一套能有效运行的机制。”2006年,刘亚东参加工作时,北京科大分析检验中心有限公司刚刚成立。而这家公司是在北京市科委大力推动高校、科研院所的科研设备向社会开放共享的背景下诞生的。
当时,北京市科委根据北京地区材料测试资源的分布和行业发展现状,选择了3个机制创新试点单位,其中,北京科技大学作为首都高校第三方商业化实验室机制创新试点,成立了北京科技大学分析检验服务平台。北京科技大学意识到这将是一次重大科技创新,于是大胆地为平台确立了“政府引导、依托学校、市场运作、企业运行”的发展思路。此举在北京地区众多高校中,率先将公司化运作机制引入到实验、检测业务中,依托北京科大科技园,成立北京科大分析检验中心有限公司,全面托管北京科技大学的实验检测资源,面向社会全面开放,支撑企业的技术创新。
艰难撬动
北京科大分析检验中心有限公司成立之初遇到的最大问题是观念上的不一致。面对新的管理模式,校方和老师们还存在诸多疑虑:公司化运作与教学科研之间是否存在冲突?国有资产在经营中该如何管理?实验室自身的利益是否会受到损害……“我们要一遍遍地解释,我们不仅可以提高实验室的管理水平,而且可以帮助实验室开展更多的对外服务,经过努力,我们得到了学校的授权。当时学校的层面上支持我们,但是落实到基层的负责实验室的老师们那里,是很难被认可和接受的,学院和实验室管理处之外怎么又多出你们这个“婆婆”,最初和老师们接触时,吃闭门羹是常有的事,甚至被误解是从校园外溜进来的骗子。”谈到当初开展工作时遇到的各种困难,刘亚东显得很无奈。这样的工作一直持续了两年多。
北京科大分析检验中心有限公司在与学校各方进行充分沟通、协调后,北京科技大学先后了《北京科技大学分析检验服务平台管理办法》和《北京科技大学分析检验服务平台管理细则》,规范了公司和实验室的责、权、利,并把实验室的测试服务工作量作为实验室业绩考核的重要内容,从考核机制方面为平台建设提供了有力的制度保障。“原来让一些实验室的老师做实验,实验周期很难保证,即便做了,也是给你个结果就行了,而实验原始数据、中间过程并不记录,检测环节不规范的地方多了,有时遇到企业催要报告甚至质量投诉,作为中介的我们就要受夹板气。现在好了,我们不仅照顾到了各方的利益,更重要的是依据国际准则,建立起了一套完善的实验室质量管理体系,检测流程规范化了,检测方法标准化了,老师们都能积极配合我们按时地、高质量地完成实验,包括实验时的日期、温度、原始数据等信息都详细在册,即便出了问题,只要一查档案,就能非常清楚地知道问题出在了哪个环节。”
与此同时,学校为了促进平台的发展,采取了一些针对性的措施。比如,将原来分散在多处的实验室集中到主楼和材料测试楼等几个主要楼宇,实现了检测场地的相对集中管理;将原来分散在教师、课题组手中的通用仪器设备集中到各学院实验中心统一管理,实现了仪器设备管理权的相对集中;将原来隶属于各教师梯队的实验人员划归学院实验中心管理,设立明确的实验技术岗位,实现了仪器设备的专人专管,形成了一支200多人的专业实验队伍,有效地提高了工作效率。刘亚东说:“现在企业来做检测,说明产品有什么问题,公司会告诉企业需要做哪几项检测,把检测的周期、费用说清楚,给企业出一个检测方案,企业就可以回去等着了。”
两个认证
“公司从成立到2007年,一直处于亏损状态。这期间一直是市科委在推动着我们发展。2008年,我们取得的两个认证是公司的转折点。目前,在国内高校的检测机构中,同时取得这两个认证的屈指可数。”刘亚东指着墙上的两份证书文件非常自信地说。说到实验室的资质建设,公司副总经理张波很兴奋,他一直负责这方面工作。这两个认证是指通过了中国认证监督管理委员会实验室资质认定(CMA)和中国合格评定国家认可委员会实验室认可(CNAS)。谈到这两个认证的作用时,张波说:“北京科技大学在全国金属材料检测领域是有名的,检测数据准确,别人认可你的学术权威性,但在商品社会、法制社会,你的数据不具有法律效力。有了这两个认证资格,我们出具的检测报告就会在法律仲裁、对外贸易、第三方检测等方面具有法律效力。”
北京科大分析检验中心有限公司在申请CMA认证时,刘亚东讲了一个小插曲。由于公司是在海淀注册的北京市级单位,但公司的上级单位是北京科技大学,属于教育部直管,申报CMA资质认定分国家级和地方级。“我们准备了非常充分的材料到北京市质监局去办理手续,但北京市质监局不受理,说你们的设备等资源都是教育部所属单位的资产,从来没有听说过这些资产可以委托一家公司来经营的;于是又把材料报到教育部,教育部也说不对,你一家公司跑到教育部高校评审组来申请CMA,还是头一回遇到,一般都是某某大学测试中心、实验室来申请的。最后又费了好多周折,才从教育部批下来。”
这两个认证的威力很快就显现出来。当时,英国Tharsus公司想从素有“中国丝网之乡”美誉的河北安平县进口金属丝网,但是不能保证进口的材料都合格。因此,他们想在中国境内找一家检测机构。当他们的负责人考察了北京科技大学分析检验服务平台后,对这里的设备条件、技术能力、管理水平赞赏不已。随后即与分析检验中心签订了测试服务协议。分析检验中心成为该公司在国内的检测机构,检测其从国内采购的金属制品。“那是我们第一次挣英镑呀。”张波不无风趣地说。
经过几年的资质建设,北京科大分析检验中心有限公司通过了国家实验室认可和资质认定二合一监督、扩项评审,认证认可项目由2008年的2个领域22个检测项目扩展到2012年的15个领域260个检测项目。这项工作对内提高了实验室的管理水平;对外提高了实验室的学术性、权威性,得到了各方的广泛认可。
飞速发展
“刚开始,我们服务的对象都是高校院所,企业的很少。自2009年以来,企业的客户快速增长,估计2012年企业所占比例可能要超过50%。年收入在四五百万元。”谈到近4年来的变化,刘亚东兴奋地告诉记者,“在这4年,我对首都科技条件平台建设的最大的感受是,更强调科技资源的梳理整合和高质量的深度研发服务,强调资源与企业需求的有效对接,政府在积极引导高校和大院大所科技服务的市场化,这些对我们的帮助很大。”
目前,北汽、航天集团、北京英纳超导、中国南车股份、安泰科技和神雾集团等企业都成为了北京科大分析检验中心有限公司的客户。
在北京科大分析检验中心有限公司长长的客户名单中,记者看到一家山东省的公司――莱芜市新艺粉末冶金制品有限公司。张波介绍,这是一家专门从事粉末冶金研发、生产与销售的新材料企业。这家公司采用粉末冶金技术研制开发出一种高性能粉末冶金斜齿轮,为了确定该斜齿轮的性能水平,该公司找到了有着长期合作关系的北京科技大学研发实验服务基地,委托基地帮助其测定该产品的性能指标。分析检验中心组织力学、金相、电镜测试专家进行针对性试验,“通过我们提供的试验数据,该公司分析发现该款产品各项性能均优于目前市场上常用的产品指标,为其申报重点新产品提供了支持和依据。”
近年来,北京科大分析检验中心有限公司对科技型中小企业的服务越来越多。北京金峰航科技发展有限公司就是个典型代表。该公司是以开发、生产储氢电池材料为主的高新技术企业,研发初期,没有能力投入巨大的资本来建立完善的研发体系,无力承担新产品研发和技术创新所需要大量昂贵的科学仪器的使用成本。由于缺乏检测手段和技术分析人才,在用于镍氢电池负极的AB5型稀土储氢材料的研发上曾受到严重困扰,造成企业无法适应激烈的市场竞争。
金峰航公司与北科大分析检验中心的合作,扭转了这种局面。北科大根据金峰航的测试需求,为其制定了包括材料合金的制备工艺、性能指标体系的建立、分析检验仪器的选择等详细方案。在获得检测数据之后,北科大的专家还和金峰航的研发人员一起对数据进行分析,查找问题,成功地解决了上述难题,使得AB5型材料顺利投产,金峰航跃居成为我国储氢电池材料领域产值超过亿元的优秀企业。目前,金峰航的新产品研发,包括技术人员的培训在内都有相当一部分工作是在北科大完成的。他们对这种校企合作的评价是:“我们借助北科大的科技资源,大大降低了企业进行自主创新的成本”。
伴随着企业客户的增加,刘亚东却感到:“我们现在处在了一个平台期,如果失去政府的资助,平台能否活下来,走下去,不断壮大呢?新的业务增长点在哪儿呢?”显然,北京科大分析检验中心有限公司已经是市场化运营,并取得成功。刘亚东考虑更多的是未来的发展。
二次创业
经过前期的积累与探索,公司的年轻团队看到了北京科技大学的科研资源是一座远没有开发的富矿。“我们内部叫‘二次创业’,接下来我们的重点工作是挖掘北京科技大学的科技专家和科技成果资源。”