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记者 郭俊国
日前,重庆大学国家重点传动实验室教授王家序在一次齿轮产业研讨会上表示:“我国有许多与齿轮相关的高端装备的根本性技术问题有待解决。”当前,对于国内齿轮行业向高端发展的问题,业内已经基本上形成共识:以齿轮为代表的基础零部件是重大装备的核心和基础,直接决定着重大装备和主机的性能、水平和可靠性,也是制约我国重大装备发展的“瓶颈”。中国要成为装备制造业强国,首先必须成为以齿轮为代表的基础零部件制造强国。零部件不“高端”,任何成套设备都不可能达到“高端”。因此,大力发展齿轮等基础零部件产业,对提高我国高端基础件的自主创新能力和技术水平,对提高装备制造业的核心竞争力和自主配套能力,都具有十分迫切和重要的意义。
齿轮行业稳健发展,但仍有差距
“十二五”期间,我国齿轮产业规模不断扩大,规模以上齿轮制造企业有1000多家,骨干企业300多家,齿轮产品销售额约占机械通用零部件总销售额的61%。我国齿轮产业不但成为中国机械基础件中规模最大的产业之一,而且产业规模已经位居全球领先地位。
“十二五”期间,我国一些高端齿轮产品研发及产业化取得突破。通过技术攻关,我国攻克了一些高端齿轮产品的设计制造技术难题,并且实现了产业化,改变了依赖进口的局面。例如,南京高精传动设备制造集团公司等企业已经具备批量生产1MW~6MW风电增速齿轮箱的能力,不但改变了兆瓦级风电齿轮箱依赖进口的局面,而且实现了批量出口;百万千瓦级核电站循环水泵立式齿轮箱也通过攻关实现了产业化,不再依赖进口。
据业内专家介绍,通过技术创新,我国齿轮行业的技术创新能力明显增强。一是齿轮创新与服务平台建设取得较大成效,一些工程实验室、工程研究中心、国家认定的企业技术中心、博士后科研工作站等创新平台陆续建成运行。二是科技成果取得重大突破。三是专利“量多质优”,发明专利数量明显增多。
与此同时,我国齿轮行业配套能力不断提升。随着技术水平和装备水平的提升,我国齿轮行业目前已经基本形成了门类齐全、能够基本满足主机配套需求的配套体系,重点工程和重大装备用齿轮产品的配套能力不断提升。例如,百万千瓦核电站循环水泵配套的大型行星齿轮箱、海洋平台齿轮齿条升降传动装置、200公里/小时级高速客运机车和重载货运机车齿轮传动装置等高端齿轮产品基本满足配套需求。
目前,我国齿轮产品正从中低端向高端转变,部分高端产品性能已经达到国际先进水平。但是,汽车自动变速器、工业机器人RV减速器、时速≥350公里/小时高铁齿轮传动装置、工程机械变速箱等高端齿轮产品仍大量依赖进口,对外贸易逆差巨大。
业内专家表示,我国齿轮行业目前的现状是:一方面,创新能力明显增强,配套能力不断提升,齿轮产品正从中低端向高端转变,兆瓦级风电增速齿轮箱等一部分高端产品已经达到国际先进水平。另一方面,我国大多数齿轮产品在功率密度、可靠性和使用寿命上与国际先进水平仍存在很大差距,仍需大量进口。
“十三五”齿轮将向高端全面发力
之前公布的《中国齿轮行业“十三五”发展规划》(以下简称《规划》)中,提出了“十三五”期间齿轮行业的发展目标。
一是创新能力显著增强。我国齿轮行业初步建成具有持续创新能力的技术创新体系,突破一批核心技术,形成一些国际知名品牌和专利,标准体系与国际基本接轨,造就2家~3家具有国际竞争力的跨国企业,创新能力和国际竞争力显著提升。
二是齿轮产品配套能力和出口能力全面提升。高端齿轮产品制造能力大幅提升,产品性能和质量总体接近国际先进水平,齿轮产品基本满足国内重点装备及大型工程配套需求,工业机器人精密减速器、盾构机TBM重载减速器等高端齿轮产品自主配套比例达到50%左右。高端齿轮产品出口额显著提升,进口额大幅降低,进出口贸易逆差降低60%左右。
三是产业结构得到全面优化。推进齿轮产业结构调整,2家~3家企业进入齿轮世界10强,一批“专、精、特、新”企业稳步发展;提高产业集中度,形成2个具有较强国际竞争力的齿轮产业积聚区。
四是节能节材成效突出。齿轮近净成形、干切削、超硬加工、超精加工等先进技术得到推广应用,齿轮材料利用率提高20%,生产效率提高30%,能耗大幅度降低,齿轮传动功率损耗减小15%。
同时,《规划》明确,“十三五”期间,我国齿轮行业还将攻克一些核心技术、突破一批关键产品。如攻克锥齿轮长寿命高效制造工艺技术、齿轮传动装置轻量化设计制造技术、齿轮表面改性技术等核心技术;齿轮长寿命抗疲劳制造技术、齿轮传动减振降噪技术、齿轮传动装置运行状态智能诊断与维护技术、齿轮再制造技术等取得重大进展;齿轮近净成形绿色制造技术、超硬干切技术等得到完善并广泛应用。此外,还要对工业机器人精密减速器、时速≥350公里/小时的高速机车齿轮传动装置、盾构机与TBM重载减速器、线速度≥300米/秒的齿轮传动装置、百万千瓦级核电及超超临界火电机组用6000千瓦~10000千瓦高转速大功率齿轮调速装置、寿命≥10000小时军用直升机齿轮传动装置、汽车自动变速器、大型露天矿挖掘机和自卸车用液力变速器等一批关键产品,不同程度实现进口替代;在混合动力与纯电动汽车自动变速器、航空航天用高端齿轮传动装置等产品方面,要让其性能达到或接近国际先进水平,基本满足国内需求。
《规划》明确,我们要对标世界先进企业和先进产品,制订具体的赶超计划和技术路线图;对重要产品,齿轮协会将组织成立产学研用联盟,联合攻关实现突破。
“十三五”期间,我国齿轮行业还将不断推进两化融合和改造升级,建立研发服务平台,实施质量和品牌战略,实施齿轮标准化战略,实施齿轮钢品质提升专项,并着力解决中小微企业融资难的问题。
须提高齿轮钢品质,促进齿轮高端化
《规划》特别提出,要实施齿轮钢品质提升专项计划。当前,我国齿轮钢的质量已经不能满足高端齿轮产品在使用寿命和可靠性等方面的要求。而且,随着装备制造业的转型升级,齿轮产品将进一步走向高端,齿轮钢在质量方面的供需矛盾还会进一步加大。
业内人士指出,要提升齿轮钢质量,就要解决困扰齿轮钢生产企业的两个问题。
一是我国齿轮钢体系繁杂、种类太多,直接影响齿轮钢的冶金质量认定。我国齿轮钢体系是原苏联、美国、日本、德国、英国、法国等国以及我国自主体系的综合,加之近些年汽车行业同德国、日本、美国、韩国等国进行合资和技术引进,更是让汽车齿轮钢的种类难以统计,严重影响了齿轮钢的冶金质量认定。
二是我国齿轮钢标准低,不被汽车企业认可。尽管我国齿轮钢标准参照美国标准ASTMA304-2004、SAEJ1268-2010、日本标准JIS 64052-2008、欧洲标准EN 10084-2008等,但一些指标要求低于国外标准。
齿轮钢是保证齿轮质量的基础,要提高齿轮的强度、使用寿命和可靠性,必须提升齿轮钢的品质。
齿轮钢品质提升实施专项的目标是制定满足国内中高端齿轮产品需求的齿轮钢标准并推广应用,打破国外汽车齿轮钢技术垄断,高端齿轮钢品质达到国外同类产品先进水平,齿轮钢成本降低5%以上。
该实施专项的主要内容包括5个方面。
一是中国机械通用零部件工业协会齿轮分会特邀工信部、中国机械工业联合会相关部门和领导,与行业专家组成调研组,对齿轮用钢现状进行调研,摸清我国汽车齿轮和工业齿轮用钢具体情况。
二是开展齿轮钢冶金质量对齿轮强度与可靠性影响的研究、高纯度钢冶炼工艺技术研究、齿轮钢品质对齿轮热处理畸变及强度影响的研究、齿轮钢疲劳极限应力测试等一系列试验研究。
三是制定中国齿轮用钢标准,可以分为高端、中高端、中端三档(其中高端标准主要指标达到国际先进水平),以满足不同产品的需要。
四是中国机械通用零部件工业协会齿轮分会与齿轮钢生产和使用企业合作,共同推进齿轮钢标准化。
五是通过齿轮钢集中采购联盟,联合齿轮钢生产、使用企业和银行,推进齿轮钢集中采购工作,达到提升齿轮钢品质、降低成本和采购价格的目的。
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