中國工程院院士、上海交通大學教授、我國著名材料熱處理專家潘健生最近在一次業(yè)界大會上坦言：熱處理行業(yè)的自主創(chuàng)新是關系我國制造業(yè)加速發(fā)展的重要保障。他建議開發(fā)和推廣數(shù)字化的熱處理智能技術，優(yōu)化熱處理與表面改性工藝，開發(fā)高端工藝裝備和智能控制技術，實現(xiàn)熱處理的優(yōu)質、高效、節(jié)能和清潔生產(chǎn)。3OK熱處理技術網(wǎng) — 熱處理行業(yè)的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網(wǎng)站 熱處理技術網(wǎng) CHTE
如何才能提高我國熱處理行業(yè)的自主創(chuàng)新能力呢？近日，記者在采訪潘健生院士時，他又旗幟鮮明地表明了自己的觀點。《中國工業(yè)報》：眾所周知，制造業(yè)與國民經(jīng)濟的發(fā)展密切相關，您認為我國制造業(yè)當前最突出的薄弱環(huán)節(jié)是什么？潘健生：熱處理是決定制造業(yè)產(chǎn)品使用壽命和可靠性的關鍵工序，但國內存在重產(chǎn)品、輕單元技術，重產(chǎn)能、輕質量的傾向。熱處理和表面改性的水平與國際先進水平存在很大差距，嚴重制約了我國制造業(yè)的進一步提升，難以躋身高端市場，應引起有關部門和企業(yè)界的高度重視。生產(chǎn)壽命高、重量輕、體積小、功能強并高度可靠的產(chǎn)品，是制造業(yè)不斷追求的目標，材料性能的改進和質量控制在其中起著十分重要的作用。由相同成分的材料所制成的零件，在性能上有可能存在很大的差異，材料制造中的熱處理及表面改性則是一種不改變工件外形而通過改變材料內部組織結構、大幅度改變材料性能的工藝環(huán)節(jié)。研究開發(fā)先進熱處理技術及其裝備，才能使我國制造業(yè)走向制造精品之路。3OK熱處理技術網(wǎng) — 熱處理行業(yè)的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網(wǎng)站 熱處理技術網(wǎng) CHTE
例如，冷擠壓凸模和冷鐓機的沖頭用普通高速鋼制造，通過多次調整淬火和回火工藝壽命提高了近十倍，經(jīng)過氮碳共滲處理壽命再提高了近十倍，其后添加離子鍍處理壽命又提高了好幾倍，經(jīng)過幾次改進壽命比20年前提高了幾百倍，而所用的材料依然是普通高速鋼。用普通高速鋼W18Cr4V制造的冷打花鍵軋輪，通過改進熱處理工藝，壽命由幾十件提高到了2000～3000件，攻克了冷打花鍵的技術關鍵，實現(xiàn)了少無切削加工，并提高了花鍵的承載能力和使用可靠性。艦用變速箱雙圓弧齒輪，由于改進滲氮工藝，使接觸疲勞強度由1400Mpa提高到了1700Mpa，使變速箱的承載能力提高25%。《中國工業(yè)報》：請問我國與發(fā)達國家在熱處理方面存在哪些差距？潘健生：近些年來，我國熱處理技術有了長足提高，對推動制造業(yè)的發(fā)展起到很大的促進作用，但是與世界發(fā)達國家相比還有很大的差距。以齒輪制造業(yè)為例，回顧世界各國齒輪制造的發(fā)展，世界各國的齒輪用鋼的成分早已定型，六七十年來齒輪用鋼的牌號基本上沒有重大變化，而是通過熱處理等材料制造技術的改進使齒輪可靠性和壽命不斷提高。例如，傳動功率為4600千瓦，轉速6000轉/分的高速重載齒輪用普通的20CrMnTi鋼制造，使用時出現(xiàn)斷齒事故，經(jīng)過改進滲碳工藝并采用智能控制技術，已連續(xù)批量生產(chǎn)15年未再發(fā)生齒輪損壞事故，成功替代進口，被評為金牌產(chǎn)品。近年來正在歐美推廣的真空(低壓)滲碳技術又將齒輪的使用性能提高到新的水平。再一個例子就是滾動軸承，其成分在上世紀初已定型并沿用到今，但是幾十年來各國對其材料制造技術先后進行了大量深入研究，使軸承的使用性能不斷提高，其中著名的SKF公司同樣采用標準牌號的軸承鋼，但其產(chǎn)品的質量始終在世界上獨領風騷。3OK熱處理技術網(wǎng) — 熱處理行業(yè)的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網(wǎng)站 熱處理技術網(wǎng) CHTE
類似例子不勝枚舉。從中可以看到，熱處理水平的高低是最終產(chǎn)品內在質量與使用性能的決定因素之一。在發(fā)達國家中，凡是擁有著名品牌的機械廠商都高度重視熱處理技術研究，通過大量的投入，持續(xù)的改進和長期的積累，形成各自獨有的技術，并作為市場競爭力的要素而嚴加保密。人們可以購得名牌產(chǎn)品，通過測繪和解剖分析，仿制出外形和成分與之完全相同得產(chǎn)品，但使用壽命和可靠性常常相差甚遠。3OK熱處理技術網(wǎng) — 熱處理行業(yè)的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網(wǎng)站 熱處理技術網(wǎng) CHTE
正是在這個關鍵性的環(huán)節(jié)上我國與發(fā)達國家存在很大得差距。3OK熱處理技術網(wǎng) — 熱處理行業(yè)的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網(wǎng)站 熱處理技術網(wǎng) CHTE
《中國工業(yè)報》：您認為提高熱處理行業(yè)自主創(chuàng)新能力應該從哪些方面入手？3OK熱處理技術網(wǎng) — 熱處理行業(yè)的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網(wǎng)站 熱處理技術網(wǎng) CHTE
潘健生：我認為一是要加大對傳統(tǒng)制造業(yè)中熱處理技術的改造力度。過去，這方面的項目很少獲資助，其原因之一可能是將材料熱處理看成“很小行業(yè)”。其實熱處理的產(chǎn)值在國內是論斤計算的(每公斤幾元)，所以只占制造業(yè)總產(chǎn)值的百分之幾，但其水平的高低，卻能使用壽命相差幾倍以至幾十倍，成為影響產(chǎn)品整機附加值的重要因素。因此用熱處理本身的“新增產(chǎn)值”來衡量很難反映其技術進步所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益。我國制造業(yè)在材料控性與改性方面的自主創(chuàng)新能力相當薄弱，無論是人才隊伍和儀器設備都難以適應需要。企業(yè)與高等院校實行產(chǎn)、學、研結合顯得尤為重要，生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)驗、掌握市場動向，特別是資金方面有優(yōu)勢；高等院校擁有人才、信息、成果積累、試驗設備等科技資源。二是實現(xiàn)優(yōu)勢互補，有利于我國熱處理水平的提升。熱處理過程是十分復雜的過程，在不同的外場(熱、力、電、磁、光等)和環(huán)境的作用下，材料發(fā)生相變、應力、應變和化學反應等變化，對這些復雜現(xiàn)象客觀規(guī)律認識的深化，是提高熱處理質量的基礎。3OK熱處理技術網(wǎng) — 熱處理行業(yè)的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網(wǎng)站 熱處理技術網(wǎng) CHTE
二是發(fā)展數(shù)字化熱處理智能技術。電子計算機的發(fā)展，為人們提供了強大的科學計算和信息處理的能力，從而有可能集成不同學科的知識，用多場耦合的方法建立描述材料熱處理過程中各種復雜現(xiàn)象及其相互作用的物力數(shù)學模型和計算機模擬方法，構成熱處理的虛擬生產(chǎn)平臺。將有可能使熱處理技術由傳統(tǒng)的“技藝”型的落后狀態(tài)向著以科學計算機為依據(jù)的高度知識密集型技術的方向轉化。熱處理過程的計算機模擬近年來發(fā)展迅速，并已顯示出提升熱處理水平方面的巨大潛力。但是由于熱處理過程的復雜性，還有許多基本原理尚待進一步深入研究，以致熱處理中有很多問題還不可能建立物力數(shù)學模型。這就有必要用“基于知識的工程(KBE)” 的方法，從大量的生產(chǎn)記錄、測試數(shù)據(jù)、案例和工程技術人員的經(jīng)驗中挖掘隱性的知識，用以改進熱處理技術和開發(fā)新的技術。計算機模擬和KBE技術是發(fā)展知識密集型熱處理技術的兩大支柱，是開發(fā)數(shù)字熱處理智能技術制造的基礎，在發(fā)展我國先進制造業(yè)中有十分重要的作用。3OK熱處理技術網(wǎng) — 熱處理行業(yè)的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網(wǎng)站 熱處理技術網(wǎng) CHTE
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