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热处理——中国制造业发展的瓶颈

浏览数:59 发布于:2021-09-23

热处理在制造业中的作用没有得到足够的重视,热处理产值以斤计价,其中知识含量的价值被严重扭曲。被视为“产值小的行业”,被边缘化。因此,中国的热处理严重落后于企业国际社会先进文化水平,主要在:
 1产品使用寿命短,可靠性差
由于热处理技术的落后,我国许多机械产品的使用寿命、可靠性和质量可重复性远远低于国外先进水平。国防工业中的一些问题关键部件和主要生产工艺技术装备中的关键部件必须需要依靠进口,或者企业只能通过引进国外的成型和热处理设备来制造一个中国的飞机和坦克,处处受制于人。比如:上海引进德国技术生产一种汽车变速箱的齿轮。德方规定必须用欧洲设备氮化。设备价格一万多人民币,相当于齿轮热处理年产值的一倍多。而且消耗性辅助材料必须高价进口。这种情况使得中国制造创造的利润大部分落入外国人口袋。对于数量大、范围广的民用工业产品,虽然可以在国内制造,但由于使用寿命短、故障率高,缺乏竞争力。近年来,对注射成型机的需求迅速增加。国产注塑机的使用寿命仅为国外同类产品的零头,售价仅为进口注塑机的1/8左右。国内企业生产的标准件冷镦机的冲压模具,由于其服务任务只是台湾省或日本产品的零头,已经被市场淘汰。汽车尾气净化器蜂窝板粉末成型模具国外能压2000m蜂窝板,国内仿模只能压150m,很难立足市场。国产重型变速箱虽然设计保守,自重较大,但仍存在一些因断齿、断轴而造成的严重机械操作事故。国产某型号螺杆泵为仿进口产品,经常因热处理工艺不当而发生芯轴早期断裂失效。很难与国外同类产品的失败率-%相比。
2热处理变形控制水平低
  我国热处理变形控制水平低也是一个突出问题。例如,我国重型齿轮箱齿轮渗碳热处理的磨削余量是世界发展先进技术水平的三倍,这不仅可以大大增加了中国制造企业成本,而且增加了磨削后渗碳层深度的偏差,对使用网络可靠性产生了一些不良社会影响。我国板形控制精度低,加工余量大,大量优质钢成为废铁,造成资源的严重浪费。
3材料制造设备的设计和制造严重落后


  中国建筑材料进行制造与国际社会先进技术水平的差距还突出表现在主要材料可以制造企业设备的设计产品制造发展严重落后,高端热处理和表面改性I-art设备依赖进口,重复引进、落后-引进-重复落后和再引进现象相当严重。航空、军工、高端汽车生产所需的真空渗碳、高压气体淬火设备,国内无法制造,全部依赖进口。这类企业设备的报价是传统“制造技术成本”的十倍以上甚至几十倍。现代先进材料制造技术和装备是先进材料制造技术的载体,其价格取决于知识含量、高技术集成度、技术独占性、知识产权等因素。但国内虽然有几家热处理设备厂家,但也因此只能通过制造企业相当于国外研究几十年前的产品,在激烈的价格战中苦苦挣扎。前不久,国内对于一些航空军工企业单位进行公开招标氮化设备,但国内生产厂家报价只有通过国外的十分之几,却没有中标。这个例子说明,目前我们中国的材料制造工艺装备制造业企业缺乏创新思维能力,无法得到满足用户信息需求,难以可持续不断发展,前景非常堪忧。
  中国材料制造业落后的控制技术不仅不能满足当前生产和市场竞争的需要,而且制约了中国制造业整体创新能力的提高。飞机、汽车、各类车辆和各类机械设备的轻量化,工具、模具和零部件的使用寿命,高速火炮的射击频率,潜艇的极限下潜深度。燃气轮机的允许温度等。都与物质潜能的发挥有关。没有掌握具有中国自主学习知识产权的先进材料制造信息技术,就不可能通过设计制造出先进的产品。例如,汽车发动机和变速箱的大部分零件需要进行热处理或表面改性。目前国内生产的各种品牌的发动机和变速箱大部分都是国外品牌,没有自主核心技术,只能按照国外的技术和标准生产。近年来,国内开发了几款自主进行品牌的汽车自动变速箱,这是我们一个非常可喜的进步。但基本上属于模仿,特别是关键零部件和材料的性能指标和控制技术要求,只能简单模仿国外产品,具有很大的盲目性,影响产品质量。更重要的是,如果:缺乏一个具有独立自主学习知识进行产权的物控核心企业技术的支撑,必然会制约我们中国学生自主品牌文化产品结构设计的创新思维能力,陷入“落后一模仿,再落后一模仿”的路径依赖恶性循环,无法使中国传统制造业摆脱被置于全球制造链的低端3发展热处理数字化智能控制技术
  热处理过程非常复杂。在不同的外场(热、力、电磁光等)作用下。)和环境,材料相变、应力、应变和化学反应等的变化。加深对这些复杂现象客观规律的认识,是提高热处理质量的基础。随着我国计算机的发展,人们被赋予了强大的科学技术计算和信息进行处理工作能力,因此有可能通过整合不同学科的知识,通过多场耦合的方式建立物理数学模型和计算机仿真方法来描述材料热处理过程中的各种复杂现象及其相互作用,从而形成热处理虚拟生产平台。热处理技术有可能从传统落后的“技能”状态转变为基于科学计算的高度知识密集型技术。热处理过程的计算机模拟近年来发展迅速,在提高热处理水平方面显示出巨大的潜力。然而,需要指出的是,计算机模拟热处理技术还很不成熟,需要进行一系列的基础研究,如气固表面传热和液固表面传热的测量和计算方法,非等温和非等速条件下相变动力学的定量计算,多场耦合非线性算法,复杂问题的算法,界面反应的物质传递等。计算机进行仿真分析结果的验证和数学学习模型的修正是工作量巨大的基础教育工作。

由于热处理工艺的复杂性,仍有许多基本原理需要进一步研究。因此不可能对热处理中的许多问题建立物理和数学模型。因此,有必要运用知识工程(KBE)的方法,从大量的生产过程记录、试验研究数据、案例和工程信息技术管理人员的经验中挖掘出隐性知识,从而进行改进热处理工艺,开发利用新技术。
  计算机进行模拟和KBE技术是发展理论知识密集型热处理技术的两大重要支柱,是发展提供数字化热处理智能信息技术企业制造的基础。
  另一个值得关注的问题是,热处理的数字化和信息化不应局限于热处理的生产。热处理是目前制造业信息化的薄弱环节,已经成为制造业全生命周期信息集成的瓶颈。热处理技术的研发与产品进行设计脱节,热处理技术的制定企业甚至热处理的技术能力指标数据都是我们盲目的,这也是可以导致中国产品头肥或者可靠性差的原因之一。信息化和数字化热处理智能化技术的发展可以克服上述缺点。将产品的计算机技术辅助教学设计、材料进行选择和热处理的计算机模拟、产品可靠性评估相结合,形成一个产品创新研究设计平台,实现产品的轻量化、小型化和高可靠性设计。可以预见,热处理数学模型和计算机模拟技术将在先进制造技术中发挥越来越重要的作用。
结论
  热处理在现代企业工业中的作用我们可以用资金四两斤来形容——它的产值只占制造业的百分之几,而它的水平可能使系统整机的附加值产品相差一个几倍到几十倍。
中国热处理的落后状态严重影响了中国制造业的竞争力。热处理是中国制造业发展的薄弱环节。
  热处理信息化使热处理从技术进行工艺向高技术工艺转变,摆脱了依靠社会经验和操作技能的落后状态,朝着准确预测企业生产研究结果和实现安全可靠质量管理控制的方向不断发展。
热处理信息化克服了制造业信息化的薄弱环节,将热处理虚拟生产融入产品虚拟制造,优化了产品全生命周期,为制造业跨越式发展发挥了重要作用。


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