全球刀具業(yè)尋出路納米技術(shù)引發(fā)展
刀具制造商在全球原材料的上漲及經(jīng)濟(jì)全球化競爭對(duì)手?jǐn)?shù)目不斷增加的大環(huán)境下,以高品質(zhì)產(chǎn)品加優(yōu)良的服務(wù)為客戶創(chuàng)造價(jià)值是競爭的關(guān)鍵.刀具制造商積極的為自身發(fā)展以及為整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步尋求未來出路括者。
一单旺、不同區(qū)域的發(fā)展現(xiàn)狀
從歐洲GDP增長率和工業(yè)產(chǎn)值,以及加工設(shè)備進(jìn)出口及消費(fèi)等多頂指標(biāo)來看,斯洛伐克、捷克和波蘭排名前三甲脂挥。
而在全球范圍內(nèi)機(jī)床產(chǎn)值排名前三位的為日本拔怜、德國與中國,按機(jī)床消費(fèi)排名前三位的則為中國、日本與美國骑枯。
限制機(jī)床生產(chǎn)大國德國產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大的主要因素來自原材料成本的上升盏踢、人力資源缺乏與技術(shù)能力進(jìn)步減緩而導(dǎo)致的定單減少,其中原材料問題是最主要的影響因素。制造刀具的主要原材料硬質(zhì)合金和高速鋼中的重要輔助原材料APT(AmmoniumParatungstate)是此次會(huì)議中的一個(gè)熱點(diǎn)問題涡税。APT的化學(xué)分子式為(NH4)[H2W12O42]4H2O,是生產(chǎn)鎢制品的主要中間原料和市場交易形式赐杏。由世界主要刀具材料分布圖可見,其中高速鋼占到35%,硬質(zhì)合金占15%。目前鎢的主要產(chǎn)區(qū)在阿爾卑斯山醇锌、喜瑪拉雅山脈以及太平洋周邊地區(qū)散骚。中國擁有60%的鎢礦藏,國際市場上由于原材料緊缺,APT的價(jià)格在最近的幾年中從每噸50美元漲到每噸250美元左右。而成本的增加終將轉(zhuǎn)嫁到刀具終端用戶身上蚜枢。
目前世界上相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)針對(duì)此類情況,正在進(jìn)行積極研究,主要的研究方案是盡最大可能減少刀具中鎢的用量,主要方法為只在刀具的關(guān)鍵部分使用鎢或設(shè)計(jì)特殊的刀具幾何形狀缸逃。(數(shù)據(jù)來源:OECD,ifo-Institut,VDW,VDMA,Nationalassociation,GardnerPublications,此數(shù)據(jù)不包含零部件)
從美國刀具協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看,美國2006年的工業(yè)產(chǎn)值增長為4%,預(yù)計(jì)2007年為3.2%;2006年底機(jī)床產(chǎn)值增長為5.2%,預(yù)計(jì)2007年增長為4.5%厂抽;2006年機(jī)床消費(fèi)量增長為29.9%,預(yù)計(jì)2007將為18%需频;金屬加工業(yè)的增長率將持續(xù)緩步正增長,2008年有望進(jìn)一步增長。從行業(yè)角度看,轎車和輕型卡車增長緩慢,2006年底為負(fù)增長(-4.2%),預(yù)計(jì)2007年可達(dá)到0.5%的微弱增長;重型卡車、建筑機(jī)械涛帐、農(nóng)用機(jī)械及設(shè)備2006年為較大負(fù)增長,預(yù)計(jì)2007年增長速度將放緩容且。
而2008年又將攀升荡西;航空產(chǎn)品增長最為迅速,2006年底增長為22%,預(yù)計(jì)2007年增長為10%,2008年則為23%。從刀具行業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出,未來硬質(zhì)合金所占比率將逐步增大.而高速鋼產(chǎn)品的比率將逐步減少。日本刀具協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,中國已經(jīng)成為世界上最大的機(jī)床消費(fèi)國,緊接著為日本、美國乾蓬、意大利等。亞洲經(jīng)濟(jì)增長迅速,根據(jù)亞洲開發(fā)銀行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),中國2007年的GDP增長約為10%,印度約為8%慎恒。在良好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,日本金屬加工業(yè)近年也持續(xù)高增長,從刀具產(chǎn)值來看,硬質(zhì)合金刀具的產(chǎn)量近年持續(xù)增長,而高速鋼刀具開始呈現(xiàn)下降趨勢,硬質(zhì)合金的進(jìn)出口量均顯著增長,主要的出口對(duì)象為亞洲,其次為歐洲,然后為北美及其他地區(qū)任内。
全球機(jī)床銷售的主要客戶群依次為通用機(jī)械和汽車行業(yè),各自約占35%,其次為航空、醫(yī)療和模具業(yè),客戶分布從10%到5%之間庸灶。從2006年不同組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出.在全球轎車行業(yè)增長中亞洲的貢獻(xiàn)最大,其中中國以絕對(duì)領(lǐng)先的40%的增長令人矚目,而同期全球平均增長率不到5%腐熊。
二韩丸、納米技術(shù)前景廣闊
西班牙科學(xué)研究機(jī)構(gòu)InasmetTechnalia的歐洲項(xiàng)目經(jīng)理JoseLuisViviente博士負(fù)責(zé)納米技術(shù)項(xiàng)目第二階段,該項(xiàng)目側(cè)重發(fā)展納米技術(shù)在健康冒瞎、航空查新、太空、汽車洛怠、能源等領(lǐng)城的應(yīng)用批先。
他以納米技術(shù)是刀具的挑戰(zhàn)為題,介紹了納米技術(shù)的重要性以及在刀具領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀版叁,納米材料劳诽、納米結(jié)構(gòu)涂層序评、鍍膜涂層技術(shù)等敲侧。納米源自希臘語的“矮子”, 1納米等于10的負(fù)9次方米辽廊,納米技術(shù)是指設(shè)計(jì)僻匿、生產(chǎn)能夠?qū)⑽镔|(zhì)結(jié)構(gòu)的外型及尺寸控制在納米級(jí)的裝置和系統(tǒng),其范圍界定在0.1~100nm范圍內(nèi)酿傍。
納米之所以重要主要有兩點(diǎn)原因烙懦,一是其表面/體積比使其具備了獨(dú)特的表面特性優(yōu)勢;二是量子效應(yīng)赤炒。目前面對(duì)的挑戰(zhàn)及需要改進(jìn)的地方主要包括:機(jī)械和結(jié)構(gòu)特性:硬度氯析、強(qiáng)度、耐磨性莺褒;熱和化學(xué)特性:耐熱性掩缓、絕緣性、催化性遵岩;生物特性:適應(yīng)性你辣、殺蟲特性;電子和光學(xué)特性:反射性尘执、透明性等舍哄。樂觀的估計(jì),在未來 7~8年間納米技術(shù)所創(chuàng)造的價(jià)值將達(dá)到30億美元誊锭,即使是悲觀的估計(jì)也可達(dá)到10億美元表悬。
高速加工已被普遍認(rèn)為是提高產(chǎn)量、降低制造成本的加工技術(shù)市砍。干式加工或微量潤滑概念是如今加工業(yè)為減少環(huán)保及生產(chǎn)成本的主要目標(biāo)俏川。對(duì)刀具制造商和涂層供應(yīng)商而言,最重要的是生產(chǎn)率肘论。切削性能(切削速度崭甩,單位時(shí)間切削量)提高20%抵思,制造成本將減少15%。越來越嚴(yán)苛的加工要求需要刀具材料和涂層進(jìn)一步發(fā)展有愚,改善加工條件及改進(jìn)刀具設(shè)計(jì)焙句。在加工過程中,刀刃處會(huì)出現(xiàn)溫度和機(jī)械力的驟然變化以及劇烈的化學(xué)反應(yīng).需要采用保護(hù)涂層以減少機(jī)械和熱負(fù)載叔抡。近年來港摘,(Ti,Al)涂層的硬質(zhì)合金刀具在高性能刀具市場上已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位躬源。在某些特殊應(yīng)用場合的高需求促進(jìn)了特殊涂層或精確涂層的發(fā)展脖嗽。
納米材料和納米結(jié)構(gòu)材料的主要形式有:原子簇、納米粒子拆座、納米層主巍、納米纖維;多層式(層的厚度在納術(shù)級(jí)范圍內(nèi))挪凑;納米結(jié)構(gòu)涂層或納米涂層孕索;納米結(jié)構(gòu)的粒狀材料等。納米級(jí)涂層:涂層至少有一個(gè)尺寸(如晶刘锾迹或獨(dú)立的層)小于100nm搞旭。
納米晶粒涂層比傳統(tǒng)的粗粒涂層具有更低的磨損率、更高的硬度和強(qiáng)度菇绵,微小的顆粒尺寸改變了涂層的破裂形式和材料去除機(jī)制肄渗,但關(guān)健問題是在熱應(yīng)力下保持顆粒的尺寸。納米混合涂層包含至少兩個(gè)相位(晶相和非晶相)或兩個(gè)結(jié)晶狀態(tài)咬最。尺寸翎嫡、體積和納米晶粒的分布以及非晶相的厚度需要優(yōu)化,以找到在超硬度和強(qiáng)度間的平衡點(diǎn)丹诀,需要考慮熱穩(wěn)定性钝的,在涂層過程中及后來的階段顯示出的非混合性、分解拐點(diǎn)和偏析現(xiàn)象铆遭。
納米多層結(jié)構(gòu)由不同材料的納米層交替組成港揉,具有各向異性的特性,加強(qiáng)了單層鍍層的性能哮霹,通過不同的交替層相互輔助宰孙,改善了涂層特性。薄膜沉積技術(shù)主要分為物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積墅轩,分別具有不同的優(yōu)勢及工藝特點(diǎn)坚哲。物理涂層具有高度一致的厚度,可提供理想的化學(xué)計(jì)量控制和相對(duì)低的沉積溫度付昧,允許整個(gè)表面同時(shí)進(jìn)行涂層御欢,但需要注意沉積率找肤,控制內(nèi)應(yīng)力以限制涂層厚度,以及與基體的粘著力升碱〔攘郑化學(xué)氣相沉積則具有一致的厚度和高沉積率,對(duì)復(fù)雜幾何外型具有一致的沉積性是酣,但其具有溫度高醋掖、內(nèi)應(yīng)力大的問題。
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