橡塑密封技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)
目前,日趨成熟的密封技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。伴隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展,人們對密封技術(shù)越來越關(guān)注和重視,也使該行業(yè)得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
2013 年12 月,“國家橡塑密封工程中心首屆技術(shù)委員會工作會議暨中國密封技術(shù)發(fā)展高峰論壇”在廣州市召開,由國家橡塑密封工程技術(shù)研究中心依托單位廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司主辦。參會成員主要有王玉明院士、彭旭東教授以及來自全國密封行業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)、生產(chǎn)和應(yīng)用研究的十多位教授、高工。在會上,大家共同分享了密封領(lǐng)域最新技術(shù)、解決方案和行業(yè)市場分析,同時(shí)對密封技術(shù)發(fā)展前景進(jìn)行了探討。
我國密封技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)黃興國家橡塑密封工程技術(shù)研究中心主任、廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司總經(jīng)理橡塑密封行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出了橡塑密封行業(yè)發(fā)展目標(biāo): 在橡塑密封材料及制品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)量控制以及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等方面接近國際先進(jìn)水平,提高橡塑密封技術(shù)集成服務(wù)能力; 形成3 - 5 家銷售收入過5 億元、人均產(chǎn)值達(dá)到50 萬元的行業(yè)骨干企業(yè); 橡塑密封行業(yè)總產(chǎn)值超過100 億元人民幣,提高行業(yè)集中度,帶動整個(gè)橡塑密封行業(yè)的發(fā)展; 提高品牌的國際競爭力,積極參與國際化分工,基本實(shí)現(xiàn)橡塑密封制品的進(jìn)出口貿(mào)易平衡。
至“十二五”中期,盡管在橡塑密封行業(yè)已經(jīng)有了很多突破,但從目前的市場調(diào)研來看,風(fēng)電、盾構(gòu)機(jī)、高檔轎車等領(lǐng)域的密封件仍然是進(jìn)口居多,工程機(jī)械雖已大量使用國產(chǎn)密封件,但類似挖掘機(jī)的高端油缸里,90%還是由國外制造。中國密封件企業(yè)眾多,為什么難以產(chǎn)生大的企業(yè)技術(shù)發(fā)展是否依賴政府投入? 主機(jī)廠與配件廠如何協(xié)同發(fā)展? 高校科研如何支持企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新要求? 如何利用軍品技術(shù)推動民品技術(shù)發(fā)展? 如何減少低水平的重復(fù)研發(fā),提高研發(fā)資金效益?如何利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品交易及培訓(xùn)服務(wù)方法? 如何利用資本市場擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模、引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)? 等等問題是值得密封行業(yè)研究、生產(chǎn)和應(yīng)用單位深入探討的。
合作才是共贏的首要條件
王玉明中國工程院院士、流體密封工程專家
面臨密封行業(yè)發(fā)展的諸多問題,企業(yè)、學(xué)者一定要站得比較高,看得比較遠(yuǎn),不能只看到自己眼前的、局部的利益,需要加強(qiáng)合作。無論是橡塑密封還是機(jī)械密封,我們現(xiàn)在的整體特點(diǎn)都是比較分散、比較小型,低水平的重復(fù)、競爭,打價(jià)格戰(zhàn)。這對企業(yè)發(fā)展和行業(yè)發(fā)展是極為不利的。出現(xiàn)目前這個(gè)狀況,一方面是文化上的問題,一方面是機(jī)制上的問題。所以我們不僅要研究技術(shù),還要研究向國家提出什么樣的咨詢意見和建議,用政策導(dǎo)向來改變這種現(xiàn)況,使密封領(lǐng)域的技術(shù)水平有更快的提升,密封行業(yè)發(fā)展更具核心競爭力,密封產(chǎn)業(yè)更加國際化。
目前,橡塑密封件行業(yè)中高端產(chǎn)品市場占有率低,一方面基礎(chǔ)件行業(yè)抱怨主機(jī)廠不愿意使用國產(chǎn)件,另一方面主機(jī)廠不滿意國產(chǎn)件質(zhì)量,為減少風(fēng)險(xiǎn)被迫選用質(zhì)量好的進(jìn)口件。應(yīng)加強(qiáng)與中高端用戶的交流,真正了解問題在哪里? 差距在哪里?再去解決問題,縮小差距。密封件骨干企業(yè)、研究院所和高校應(yīng)承擔(dān)這個(gè)責(zé)任。在軍工領(lǐng)域也存在類似的問題,充分利用產(chǎn)、學(xué)、研、用的優(yōu)勢資源,軍民結(jié)合,提升行業(yè)整體技術(shù)、質(zhì)量水平。
自適應(yīng)可控機(jī)械密封技術(shù)的發(fā)展
彭旭東浙江工業(yè)大學(xué)教授
在我國的機(jī)械密封市場中,中低速、中低壓的密封件已經(jīng)相對成熟,有些甚至達(dá)到國際先進(jìn)水平,但高速、高壓、高尺寸的機(jī)械密封,卻相對落后。普通機(jī)械密封的密封結(jié)構(gòu)及端面結(jié)構(gòu)一旦制造完成,在使用過程中其結(jié)構(gòu)、構(gòu)形等參數(shù)將不能根據(jù)工況的變化而自適應(yīng)調(diào)整,雖然可以在設(shè)計(jì)點(diǎn)附近良好工作,但當(dāng)工作條件或環(huán)境條件變化時(shí)則容易失效,這極大地限制了普通機(jī)械密封在一些極端工況、高參數(shù)工況( 如高速、高溫、高壓等) 、變工況條件下的應(yīng)用。
裝備制造業(yè)向智能化方向發(fā)展,這就要求密封元件也向智能化方向發(fā)展。主動調(diào)控機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)、變形等以對密封的工作條件和環(huán)境條件的變化做出積極快速反應(yīng)的可控機(jī)械密封設(shè)計(jì)的概念提出已很久。目前這方面的研究主要集中在根據(jù)膜厚、端面溫度等反饋信號,通過一定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整控制端面膜厚、密封相態(tài)及端面比壓等。但我認(rèn)為不應(yīng)局限于此,應(yīng)該在控制、結(jié)構(gòu)、監(jiān)測系統(tǒng)軟件等方面也有大膽想法創(chuàng)新,使它能夠?qū)Νh(huán)境變化有一個(gè)自主的感應(yīng)和反饋,提高自適應(yīng)可控機(jī)械密封技術(shù)的可行性。借鑒箔軸承、形狀記憶合金、惰性氣體蓄能裝置、功能材料等最新研究成果,可以從控制、結(jié)構(gòu)兩方面提高自適應(yīng)可控機(jī)械密封技術(shù)的可行性。
要解決高校的研發(fā)與人才培養(yǎng)方向和企業(yè)需求的脫節(jié)問題,首先應(yīng)在高校的學(xué)科建設(shè)和評估、教師考核方面予以導(dǎo)向; 其次高校應(yīng)深入企業(yè),真正了解企業(yè)需求。國家工程中心、行業(yè)協(xié)會等平臺應(yīng)起到紐帶的作用,集合企業(yè)難題,組織行業(yè)專家解決急需解決的問題。
對國內(nèi)密封的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展的一些想法
杜長春重慶杜克高壓密封件有限公司總工程師、博士后導(dǎo)師
據(jù)著名網(wǎng)站資料,中國對外銷售的密封廠商有3 200 家,重要的廠商有620 家左右,整體密封行業(yè)呈現(xiàn)低、散、差的狀態(tài)。全國的橡塑密封產(chǎn)值不到200 億,不及國外一家大公司一年的產(chǎn)值。國外大公司人均設(shè)備擁有量在150 萬元左右,人均產(chǎn)值在150 萬元到200 萬元左右,最高達(dá)到400 萬元; 我們?nèi)司O(shè)備擁有量最高只有10 萬元左右,人均產(chǎn)值很難達(dá)到50 萬元。所以必須增加設(shè)備投入,加快自動化、無人化工作的進(jìn)程,比如廣州機(jī)械科學(xué)研究院研發(fā)的機(jī)械手,可以大量應(yīng)用在硫化工藝、檢測工藝、修邊工藝上,提高工作效率。
橡塑密封件生產(chǎn)技術(shù)可歸納為十大技術(shù): 產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)、模具設(shè)計(jì)技術(shù)、模具制造技術(shù)、密封材料技術(shù)、硫化工藝技術(shù)、輔件制造技術(shù)、綜合檢測技術(shù)、動態(tài)實(shí)驗(yàn)技術(shù)、非標(biāo)設(shè)計(jì)技術(shù)、精益生產(chǎn)技術(shù)。作為企業(yè),我們應(yīng)該在國家發(fā)展戰(zhàn)略的
框架下,不斷增加創(chuàng)新和研發(fā)的投入,但短時(shí)間內(nèi)很難在各個(gè)技術(shù)方面做到領(lǐng)先。因此特別贊賞黃興院長所說的“把國內(nèi)密封行業(yè)的有關(guān)力量集中起來,在知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)下,大家共享科研成果,共同發(fā)展”; 同時(shí)運(yùn)用資本市場、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方法來利用國外先進(jìn)技術(shù)、開拓產(chǎn)品市場; 利用進(jìn)入的狼群,激活國內(nèi)行業(yè)活力。我們橡塑密封骨干企業(yè)具有科技報(bào)國、實(shí)業(yè)報(bào)國的雄心壯志,也有這個(gè)水平和熱情的。橡塑密封行業(yè)2020 年達(dá)到或趕超國際先進(jìn)水平,我個(gè)人認(rèn)為中國人是有這個(gè)智慧和力量的。
立足自主,協(xié)同創(chuàng)新,超越仿制
陳晉陽安徽中鼎密封件股份有限公司技術(shù)中心副主任、教授級高工
近些年來,我們橡塑密封行業(yè)的發(fā)展取得了長足的進(jìn)步,在一些特殊領(lǐng)域達(dá)到或超過了國際先進(jìn)水平,如航天飛行器的密封、核電系統(tǒng)的密封。但是在國民經(jīng)濟(jì)很多量大面廣領(lǐng)域還處于令人尷尬的落后的局面,如工程機(jī)械高壓往復(fù)密封件,轎車動力總成系統(tǒng)發(fā)動機(jī)變速器油封等,國內(nèi)的一些主機(jī)廠都指定要用國外品牌。這說明國產(chǎn)的密封件與國際先進(jìn)水平相比還有很大差距。
但是要開發(fā)科技含量比較高的產(chǎn)品,并非中小企業(yè)力所能及,所以整合研發(fā)資源、建立公共研發(fā)平臺顯得尤為重要。國家橡塑密封工程技術(shù)研究中心就是這樣的平臺。
中心可以利用自身的優(yōu)勢,深入開展基礎(chǔ)研究; 與相關(guān)材料工程技術(shù)研究中心合作研發(fā)新材料; 開發(fā)科技含量高的高端新產(chǎn)品、節(jié)能降耗產(chǎn)品或設(shè)備,并把成果或?qū)@D(zhuǎn)讓給產(chǎn)業(yè)化能力強(qiáng)的企業(yè); 利用中心人才優(yōu)勢,有償接受企業(yè)委托開發(fā)新產(chǎn)品; 整合高校、研究院、企業(yè)的部分高精尖設(shè)備,提高使用效率,避免重復(fù)投資和資源浪費(fèi)。
航空航天橡塑制品發(fā)展的態(tài)勢
常大勇中橡集團(tuán)沈陽橡膠研究設(shè)計(jì)院副總工、教授級高工
航天材料要求耐強(qiáng)輻射、高真空、微流塵等宇宙垃圾侵害,在超寬溫度( - 120 ~ 120 ℃) 瞬息交變的情況下,性能應(yīng)基本不變; 航空材料要求滿足耐高溫( ≥250 ℃) 、低溫( ≤ - 55 ℃) ,耐介質(zhì),減震耐磨等性能,并具有長壽命( 超過十年或2 000 飛行小時(shí)等) 和高環(huán)境適應(yīng)性。因此特種橡膠、密封劑材料是航空航天裝備不可缺少、不可替代的功能材料,其質(zhì)量直接關(guān)系著裝備的使用性能和壽命,同時(shí)也直接反映出裝備的先進(jìn)程度。
航空航天裝備橡塑制品除滿足密封功能外,多數(shù)情況下還需兼具其他功能。為滿足航空航天裝備橡塑制品的需要,除新材料要求外,新結(jié)構(gòu)、新工藝的應(yīng)用也非常關(guān)鍵。現(xiàn)時(shí)特種橡膠制品技術(shù)呈現(xiàn)多功能化、多種材料復(fù)合的趨勢,加工工藝趨向操作簡單化、產(chǎn)品精細(xì)化的特點(diǎn)。
航空航天領(lǐng)域的橡塑制品和民用橡塑制品具有相通性,其關(guān)鍵技術(shù)可以相互借鑒,協(xié)同發(fā)展。
關(guān)注新材料,創(chuàng)新新產(chǎn)品
曾幸榮華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師
橡塑密封技術(shù)發(fā)展應(yīng)關(guān)注國內(nèi)外新材料的進(jìn)展。如特種橡膠,氟橡膠耐油性能、耐高溫性能特別好,但耐低溫性能較差,彈性較差。要解決這個(gè)問題,現(xiàn)有情況下難度很大。而硅橡膠高溫性能好,耐低溫性能特別好,但耐油性差。氟硅橡膠兼具氟橡膠的耐高溫、耐油性能和硅橡膠的耐低溫性能,比較好地解決了上面的問題,但價(jià)格比較高,而且國內(nèi)研發(fā)起步晚、規(guī)模小,最大的問題是產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。氟硅并用膠有類似氟硅橡膠的性能,但要解決共混膠相容性、共混工藝性的問題。
碳納米管、石墨烯等新材料不斷成熟。碳納米管強(qiáng)度是鋼的100 倍,而密度只有鋼的1 /6。據(jù)報(bào)道,最近實(shí)現(xiàn)了碳納米管添加到輪胎上的工業(yè)化應(yīng)用,輪胎耐磨性能提高20% 以上,導(dǎo)熱性能提高5% 以上,大大提高了輪胎的使用壽命。同樣,關(guān)注新材料的發(fā)展,開展新材料應(yīng)用技術(shù)研究,是創(chuàng)新密封產(chǎn)品的關(guān)鍵途徑之一。
高校在基礎(chǔ)研究、理論研究和規(guī)律性研究方面具有長處,企業(yè)和高校的合作方式應(yīng)充分利用雙方的長處,開展長期的合作,盡量避免短期和急功近利的行為。
密封技術(shù)在工程機(jī)械中還大有可為
羅衍領(lǐng)徐工集團(tuán)工程機(jī)械研究院副院長、教授級高工
工程機(jī)械一直是放開的行業(yè),九十年代受到進(jìn)口產(chǎn)品的沖擊,好多企業(yè)都不好過。近幾年在國家政策下得到了很大發(fā)展。在國家最近實(shí)施的八大制造領(lǐng)域強(qiáng)國戰(zhàn)略當(dāng)中,裝備制造業(yè)唯一選擇的是工程機(jī)械行業(yè)。
目前國產(chǎn)密封件在很多方面還是遜色于進(jìn)口的相關(guān)產(chǎn)品。在使用壽命上,進(jìn)口產(chǎn)品基本能保證在4 000 小時(shí)( 2 - 3 年)以上,而國產(chǎn)產(chǎn)品壽命只能達(dá)到進(jìn)口的20% ~ 50% ( 6 - 18 個(gè)月) 。
就目前市場上來說,在高溫高壓高沖擊工況下,油缸主密封的進(jìn)口密封件占90%,在簡易工況下,國產(chǎn)密封件使用率占70%。國產(chǎn)密封件具有成本低、供貨及時(shí)、供貨周期短,訂單變更的反應(yīng)速度快、能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸密封件定做、售后及時(shí)等優(yōu)勢。
工程機(jī)械液壓傳動是主要的傳動形式,液壓元件有油泵、馬達(dá)、液壓閥、油缸等,液壓系統(tǒng)漏油是工程機(jī)械第一故障,多路閥、液壓泵/馬達(dá)、液壓連接件等都是漏油多發(fā)地帶。密封技術(shù)在工程機(jī)械應(yīng)用中還有很大的發(fā)展空間,有必要組織專題研討。靠關(guān)稅是保護(hù)不了市場的。只有像工程機(jī)械主機(jī)的發(fā)展一樣,陣痛之后奮發(fā)圖強(qiáng),才能迎來浴火重生。
更高更快,圓航空強(qiáng)國夢
王偉中航工業(yè)沈陽發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)研究所、高工
航空裝備對密封技術(shù)的要求越來越苛刻。如飛機(jī)發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì),向高速、高溫、小體積、大功率、長壽命方向發(fā)展,因此要求密封材料具有優(yōu)越的性能,復(fù)合材料的研究與應(yīng)用將會越來越受到重視。
國內(nèi)航空裝備密封元件的研究與生產(chǎn)體系相對獨(dú)立,一般企業(yè)對產(chǎn)品要求不是很清楚,較少參與研制和生產(chǎn)活動。相對于國內(nèi)的密封制品骨干企業(yè)來講,國外的先進(jìn)企業(yè)在這方面的技術(shù)比較成熟,掌握了先進(jìn)的密封材料和技術(shù),不同密封材料包括金屬、塑料、橡膠等,能夠適應(yīng)不同環(huán)境和工況的要求。航空裝備要求高可靠性。從事航空裝備材料的研究和生產(chǎn),需建立規(guī)范的基礎(chǔ)試驗(yàn)條件,并通過工程試驗(yàn)的考核。積累了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)之后,在實(shí)際應(yīng)用中可以事先分析可能出現(xiàn)的情況。
近年來,國內(nèi)的密封制品骨干企業(yè)在研發(fā)水平和質(zhì)量控制方面有長足的進(jìn)步,他們的積極參與,必將為更快實(shí)現(xiàn)民族航空強(qiáng)國夢作出貢獻(xiàn)。