我國(guó)鋼球制造技術(shù)現(xiàn)狀與展望(三)
中國(guó)鋼球工業(yè)的現(xiàn)狀和問(wèn)題
3 中國(guó)鋼球工業(yè)的現(xiàn)狀和問(wèn)題
中國(guó)鋼球工業(yè)自1948年生產(chǎn)出第一批產(chǎn)品已有56年的歷史,從技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展看,改革開(kāi)放后的發(fā)展是最快的階段,目前我國(guó)鋼球行業(yè)已經(jīng)能生產(chǎn)0.5~200多mm的鋼球,材料以GCr15為主,還大量生產(chǎn)低碳、防磁、防腐蝕、耐高溫、有色金屬、各種陶瓷和非金屬材料球,精度已經(jīng)能批量生產(chǎn)G1000~G5,產(chǎn)品廣泛用于軸承、工程機(jī)械、家用電器、汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、摩托車、冶金、化工、儀器儀表……,全國(guó)鋼球生產(chǎn)點(diǎn)不少于幾百個(gè),其中有上千人的大企業(yè),也有幾個(gè)人的小工廠,有從毛坯到成品獨(dú)立加工的,也有只加工某一工序的,形成了一個(gè)大企業(yè)周圍分布無(wú)數(shù)個(gè)小企業(yè)和生產(chǎn)點(diǎn)的大局面,這種局面加快了鋼球行業(yè)的發(fā)展,但也出現(xiàn)了無(wú)序的競(jìng)爭(zhēng),這種競(jìng)爭(zhēng)不僅在國(guó)內(nèi),而且超越了國(guó)界,中國(guó)已經(jīng)成為世界上鋼球企業(yè)最多的國(guó)家,也是產(chǎn)量最大的國(guó)家,但要成為鋼球生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)還有很多問(wèn)題需要解決。下面就中國(guó)鋼球行業(yè)的現(xiàn)狀和問(wèn)題作一分析。
3.1原材料方面
制作鋼球的鋼材有很多品種,但實(shí)際能供應(yīng)的品種甚少,有些雖能生產(chǎn),但量少的無(wú)法提供。碳鋼球用的是建筑用材,沒(méi)有理想的低碳鋼球用材。軸承鋼的標(biāo)準(zhǔn)從兩部協(xié)議已發(fā)展到GB/T18254-2000,GB/T18254-2001標(biāo)準(zhǔn),中國(guó)終于有了軸承鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)引進(jìn)、改進(jìn)、更新設(shè)備,產(chǎn)品質(zhì)量有了很大的提高,國(guó)際上的跨國(guó)軸承公司、汽車配件公司已經(jīng)可以采用或正在對(duì)國(guó)內(nèi)鋼材進(jìn)行認(rèn)可,上鋼五廠是他們的首選目標(biāo),經(jīng)過(guò)加價(jià)優(yōu)選的材料無(wú)論是氧含量、鈦含量、夾雜物上都有提高,為優(yōu)質(zhì)鋼球的生產(chǎn)創(chuàng)造了條件,但價(jià)格要高于一般產(chǎn)品。從總體上說(shuō),我國(guó)軸承質(zhì)量穩(wěn)定性較差,波動(dòng)大,當(dāng)市場(chǎng)供大于求時(shí),質(zhì)量往往會(huì)好于供不應(yīng)求時(shí)期。一些信譽(yù)度差的鋼廠以次充好,為提高成材率,減少頭部切除長(zhǎng)度,或者將被切除部分不該用于鋼球的,因管理不善,混入了鋼球用材,造成鋼球質(zhì)量后患無(wú)窮。鋼材的裂紋仍是鋼球行業(yè)頭痛的事,加工前局部裂紋很難發(fā)現(xiàn),成球后鋼廠不認(rèn)帳,這樣增加了鋼球行業(yè)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和成本。另外,因軸承出現(xiàn)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng),相互壓價(jià),低價(jià)競(jìng)爭(zhēng),帶來(lái)了鋼球的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng),低價(jià)競(jìng)爭(zhēng),而鋼球又是形狀簡(jiǎn)單大批量生產(chǎn)的機(jī)械零件,材料在產(chǎn)品成本上占最大的一塊,鋼材的價(jià)格和質(zhì)量對(duì)鋼球影響很大,鋼球用材,由于它是全工作面產(chǎn)品,比軸承要求更高,按傳統(tǒng)的要求,用于鋼球的鋼材只能用模鑄工藝生產(chǎn)的,鋼錠的頭部不能用于鋼球。由于受價(jià)格因素的驅(qū)動(dòng),市場(chǎng)上各種劣質(zhì)鋼材時(shí)有出現(xiàn),個(gè)別企業(yè)用國(guó)產(chǎn)連鑄鋼材和低價(jià)劣質(zhì)鋼材大膽地用于鋼球,這樣造成了市場(chǎng)的混亂,質(zhì)量的混亂,這必須引起有關(guān)方面重視,使中國(guó)鋼球行業(yè)沿著公開(kāi)、公正、誠(chéng)信、有序競(jìng)爭(zhēng)和健康的方向發(fā)展。
3.2 工藝方面
由于改革開(kāi)放加強(qiáng)了國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)外企業(yè)的交往,滾動(dòng)體專委會(huì)經(jīng)常組織有關(guān)企業(yè)研討、交流、攻關(guān)、考察,使國(guó)內(nèi)鋼球企業(yè)較多地了解到國(guó)外情況,促使國(guó)內(nèi)鋼球工藝逐步優(yōu)化,從總體工藝流程來(lái)看與國(guó)外大同小異??偧庸ち袅可希捎谑軝C(jī)床、材料、模具的限制要普遍大于國(guó)外。在工藝的實(shí)施細(xì)節(jié)上,或稱專用技術(shù)上各家企業(yè)百花齊放,總體上還有不小差距,規(guī)范性太差,研究深度還不夠。
3.3 輔助材料方面
改革開(kāi)放以來(lái)是鋼球行業(yè)發(fā)展最興旺的時(shí)期,也帶動(dòng)了相關(guān)企業(yè)的蓬勃發(fā)展。
砂輪是磨削鋼球的重要工具,原來(lái)僅依靠一砂、二砂,質(zhì)量問(wèn)題長(zhǎng)期得不到解決,無(wú)論是耐用度、外觀和外形尺寸幾十年一貫制,引入了競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,幾十年得不到解決的問(wèn)題,基本得到解決。80年代初引入我國(guó)的2000#樹(shù)脂砂輪現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,但在使用效果上與進(jìn)口尚有一定差距,4000#樹(shù)脂砂輪的攻關(guān)工作還在進(jìn)行中,目前4000#以上的樹(shù)脂砂輪尚需進(jìn)口。
磨板的質(zhì)量直接影響鋼球的表面質(zhì)量,經(jīng)過(guò)多次攻關(guān)取得一定成效,但由于鑄造行業(yè)變化較大,人員變更也大,技術(shù)力量分散,質(zhì)量穩(wěn)定性仍較差,與國(guó)外還是有不小的差距,尤其是精磨板的質(zhì)量不穩(wěn)定直接會(huì)導(dǎo)致鋼球表面質(zhì)量的不穩(wěn)定。
水溶性、油溶性磨削液是精研和精磨鋼球的重要原料,它們是多種化工原料調(diào)和而成,由于我國(guó)化工原料品種少、質(zhì)量波動(dòng)大,導(dǎo)致磨削效果差異大,最終影響鋼球表面質(zhì)量的穩(wěn)定性。目前部分企業(yè)還是依靠進(jìn)口原料,這樣成本也會(huì)相對(duì)提高不少。
光磨板是銼削球坯用的合金鑄鐵板,自70年代開(kāi)發(fā)成功至今,生產(chǎn)廠一換再換,專業(yè)人員缺乏,產(chǎn)品能用,但缺少進(jìn)一步改進(jìn)提高的能力,與國(guó)外相比有不小的差距,具體表現(xiàn)在磨削效率、耐用度、砂眼等問(wèn)題,它直接影響鋼球的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。
各種磨料是鋼球生產(chǎn)所必須的輔料,傳統(tǒng)的精研鋼球用的磨料是三氧化二鉻,它在我國(guó)是一種化學(xué)試劑或工業(yè)純,它的技術(shù)指標(biāo)是化學(xué)成分純度的百分比,作為磨料需要的是硬度、粒度、顆粒均勻性、雜質(zhì)含量和拋光性能等指標(biāo),因此使用與生產(chǎn)出現(xiàn)明顯脫節(jié)。在國(guó)外,同樣是三氧化二鉻,不同的用途有不同的技術(shù)指標(biāo),這樣適應(yīng)性就強(qiáng)。
從以上的砂輪、磨板、磨削液、磨料現(xiàn)狀分析,總體上有很大進(jìn)步,為我國(guó)鋼球技術(shù)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn),但離國(guó)際先進(jìn)水平及用戶要求還有很大差距,愿他們繼續(xù)為中國(guó)鋼球趕上國(guó)際先進(jìn)水平作出努力。
3.4 企業(yè)管理方面
任何一個(gè)企業(yè)真正要上水平,一定要具備兩方面條件:一方面要有嚴(yán)格規(guī)范的管理,另一方面要有先進(jìn)的技術(shù),二者缺一不可。對(duì)鋼球生產(chǎn)來(lái)說(shuō)更是如此,鋼球看是簡(jiǎn)單,真正做好真不容易!有好的技術(shù)能生產(chǎn)出一批或幾批好球,要有穩(wěn)定的質(zhì)量,沒(méi)有有效的管理,穩(wěn)定便成為空話。
改革開(kāi)放后不但引進(jìn)了不少鋼球設(shè)備、測(cè)試儀器,也引進(jìn)了一些先進(jìn)理念,甚至一些好的管理方法,好的理念逐步被我們所接受。隨著質(zhì)量管理體系的廣泛推行,和日常暴露出的一些問(wèn)題,管理的重要性越來(lái)越明顯。我國(guó)主要的鋼球企業(yè),最早的五大廠全是國(guó)有企業(yè),后來(lái)發(fā)展到十大廠甚至更多,基本也主要是國(guó)有企業(yè)和少量集體企業(yè),因此這些企業(yè)在書(shū)面管理上做得比較到位,實(shí)際操作上尚有不足。特別是一些先進(jìn)的、全新的管理方法推行難度較大。隨著經(jīng)濟(jì)改革的深入,國(guó)有企業(yè)和集體企業(yè)正逐步向股份制方向轉(zhuǎn)換,管理也正逐步去滿足這種轉(zhuǎn)換。90年代產(chǎn)生的鋼球企業(yè)主要是民營(yíng)企業(yè),從企業(yè)數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)前40年,但總體生產(chǎn)能力仍是前40年的企業(yè)占主導(dǎo)地位,這些民營(yíng)企業(yè)起步時(shí)往往是家屬式的,企業(yè)發(fā)展了,家屬管理模式適應(yīng)不了生產(chǎn)的需要,原有的管理模式向高一級(jí)形式變化。因此這一類企業(yè)的管理只是初級(jí)階段的管理??傊?,國(guó)內(nèi)鋼球企業(yè)的管理與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)相比差距更大,這一方面是因?yàn)槲覀兊钠髽I(yè)進(jìn)入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)時(shí)間不長(zhǎng),企業(yè)如何適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì),摸索適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的有效管理需要時(shí)間,國(guó)外一些好的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該借鑒,但也不能全搬,因?yàn)闊o(wú)論是人員素質(zhì)、企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、硬件條件、設(shè)備狀況、生產(chǎn)組織形式均不相同,要把國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)與國(guó)內(nèi)實(shí)際情況結(jié)合起來(lái),才是最有效的。另一方面,鋼球的低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)客觀上也影響到企業(yè)在管理上的投入。
3.5 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題
鋼球的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第一次制定并推行是在1964年,第二次修訂的版本是1977年,第三次修訂是1984年,這三個(gè)版本都是原則上部分采用ISO標(biāo)準(zhǔn),由于當(dāng)時(shí)的工藝水平低,常規(guī)生產(chǎn)無(wú)法達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),按當(dāng)時(shí)的國(guó)情,某些項(xiàng)目在ISO標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上作一調(diào)整,制定了自己的標(biāo)準(zhǔn)。隨著鋼球技術(shù)的發(fā)展和工藝水平的提高,原來(lái)執(zhí)行的國(guó)標(biāo)已落后于實(shí)際水平,由此制定了新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),即GB308-89標(biāo)準(zhǔn),為向國(guó)際水平靠攏,新的標(biāo)準(zhǔn)等同采用ISO3290-1975,除了沒(méi)有采用英制規(guī)格外,其他已與國(guó)際接軌,ISO標(biāo)準(zhǔn)的采用,與國(guó)際交往有了共同語(yǔ)言。1998年,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織又頒發(fā)了新的鋼球標(biāo)準(zhǔn),為趕上先進(jìn)水平,我國(guó)等同采用了此標(biāo)準(zhǔn),頒布了GB308-2002標(biāo)準(zhǔn),新標(biāo)準(zhǔn)引入了表面不平度和形狀參數(shù)的概念,給出了波紋度的定義,對(duì)表面粗糙度定義作一修正,優(yōu)化了球的尺寸,增加了G24、G60,Ra的數(shù)值有所壓縮,這樣真正與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步了,更有利于中國(guó)鋼球發(fā)展,并與世界融為一體。
3.6質(zhì)量現(xiàn)狀
中國(guó)鋼球從材料上分,主要有三大類:一類是低碳鋼,這類材料的產(chǎn)品檔次較低,由于價(jià)格原因,原來(lái)向日本、臺(tái)灣等地采購(gòu)的都轉(zhuǎn)入中國(guó)大陸,也有一些境外企業(yè)轉(zhuǎn)移至大陸生產(chǎn)。由于這類產(chǎn)品使用要求低,雖有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),而價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)更為突出,材料問(wèn)題、熱處理滲碳問(wèn)題、壓碎值問(wèn)題,混球和缺陷球比例過(guò)高也許被稱為垃圾球的主要原因。第二類是不銹鋼球,其中有馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼,馬氏體不銹鋼球要求要高于奧氏體不銹鋼球,但總體要求會(huì)低于軸承鋼,因此質(zhì)量矛盾也不突出。第三類是軸承鋼鋼球,這類材料在鋼球中占主導(dǎo)地位,在這類鋼球中10mm以下的數(shù)量最多,因此,中國(guó)鋼球的技術(shù)進(jìn)步、引進(jìn)技術(shù)的消化、工藝改進(jìn)、先進(jìn)技術(shù)的采用推廣、總的物力財(cái)力的投入在這方面也是最大的。在原機(jī)械部組織下,通過(guò)“七五”科技攻關(guān)和大循環(huán)水劑精研技術(shù)的推廣,使中國(guó)鋼球進(jìn)了很大一步,目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的就是此成果的基本內(nèi)容,只要按一定的規(guī)范進(jìn)行操作,此工藝獲得的鋼球球形誤差、球直徑變動(dòng)量、表面粗糙度Ra都能得到滿意的效果,基本能達(dá)到國(guó)外同等水平,甚至更好,但Ry的數(shù)值往往不太理想。在批直徑變動(dòng)量上,工藝技術(shù)上不存在問(wèn)題,要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)也無(wú)大礙,但操作和調(diào)整不當(dāng),個(gè)別數(shù)值會(huì)偏大,與國(guó)外實(shí)物質(zhì)量比會(huì)出現(xiàn)一些小問(wèn)題。尺寸定值上,國(guó)內(nèi)問(wèn)題較大,同樣的鋼球各家測(cè)值結(jié)論不一,這與測(cè)量方法、儀器、環(huán)境、人的因素都有關(guān)。鋼球的壓碎值一般都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)(JB/T1225-2001),但與日本相比均會(huì)偏小。鋼球的動(dòng)態(tài)性能,是低噪音軸承對(duì)鋼球的重點(diǎn)要求,“七五”攻關(guān)的最終目的就是要鋼球滿足電機(jī)軸承配套的需要,從80年代的“七五”攻關(guān)至今,鋼球的振動(dòng)值水平又有新的提高,就振動(dòng)值數(shù)值來(lái)說(shuō),已達(dá)到相當(dāng)?shù)乃?,但不足的是?shù)值的離散性一般都要在3dB以上,國(guó)外好的水平一般是2dB。隨著無(wú)異音軸承的問(wèn)世,對(duì)鋼球的表面提出了更高的要求,不僅要解決缺陷球的漏網(wǎng),更要解決鋼球表面的各種傷痕,對(duì)全工作面的鋼球來(lái)說(shuō),確實(shí)是項(xiàng)艱難的工作,日本采用光電外觀的辦法,但也不能徹底解決此問(wèn)題,因?yàn)閮x器檢查有較好的穩(wěn)定性,但靈敏度還是有限的。國(guó)內(nèi)為解決此問(wèn)題工藝上采用了各種辦法,盡量防止和減少缺陷的漏檢和傷痕的產(chǎn)生,當(dāng)然光電外觀檢查也是一種不錯(cuò)的補(bǔ)救措施,目前國(guó)內(nèi)也正在開(kāi)展這方面的研究,期待早日可以用于生產(chǎn)。總之,國(guó)內(nèi)鋼球缺陷和表面?zhèn)鄣穆z比過(guò)去有很大提高,但還滿足不了用戶的要求。
鋼球質(zhì)量要趕上當(dāng)代先進(jìn)的實(shí)物質(zhì)量水平,除了精度、粗糙度、表面質(zhì)量、動(dòng)態(tài)性能以外,可靠性和壽命是兩項(xiàng)重要指標(biāo),國(guó)內(nèi)鋼球行業(yè)早在九十年代就開(kāi)始做這方面的工作,當(dāng)時(shí)為了軍用、航空產(chǎn)品的可靠性,把渦流探傷技術(shù)成功地用于鋼球制造,接著又把此技術(shù)擴(kuò)展到汽車用鋼球的制造,這一技術(shù)的成功,對(duì)鋼球的可靠性起著至關(guān)重要的作用。由于我國(guó)深溝球軸承的大力發(fā)展,某種程度上,對(duì)噪音、異音比對(duì)可靠性壽命更注重,這是市場(chǎng)的導(dǎo)向,也許是價(jià)格的原因,在這種情況下,我國(guó)鋼球在選材上和某些工藝環(huán)節(jié)上的差異,導(dǎo)致壽命(噪音壽命、疲勞壽命)差異較大,據(jù)統(tǒng)計(jì),在70年代,國(guó)內(nèi)軸承的損壞有70%是由鋼球所致,近來(lái)有所下降,但鋼球仍是軸承中最容易損壞的部分。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的大發(fā)展,汽車軸承的可靠性直接影響汽車的可靠性,因此軸承的可靠性和壽命必將放在重要地位,我們必須面對(duì)這一事實(shí),去認(rèn)真對(duì)待。鋼球的噪音壽命不但需要鋼球行業(yè)去研究,也需要軸承行業(yè)去研究,確切地說(shuō)是需要雙方共同研究,目標(biāo)是降低軸承的噪音,提高軸承的壽命乃至疲勞壽命。從軸承鋼鋼球的質(zhì)量現(xiàn)狀看,進(jìn)步不小,但發(fā)展仍不平衡,鋼材優(yōu)劣差異大,部分鋼球質(zhì)量已接近和達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,總體仍有差距,尚需我們繼續(xù)努力。