汽車氮化工藝的「領航者」

汽車氮化工藝的「領航者」

氮化工藝作為一種表面熱處理工藝,應用範圍廣泛,適用於汽車、工程機械、模具及液壓設備行業等。尤其是在質量要求極高、市場需求量較大的汽車行業,氮化工藝技術已深度滲透並具有廣闊的發展前景,大批量通過施加氮化工藝以增強耐磨性、耐腐蝕性的汽車零部件為市場所需。

歐瑞康汽車氮化事業線中國區總監 李躍先生

近期,本刊記者與瑞士企業歐瑞康旗下汽車氮化事業線中國區總監李躍先生進行面對面的溝通,深入了解汽車氮化領域的現有先進技術與未來革新方向,同時也對歐瑞康汽車氮化事業線的業務發展及戰略規劃有了更為立體的認識。

追根溯源探「前因」

歐瑞康對外提供氮化服務的時間要追溯至20世紀80年代,那時正值氮化工藝的應用初期。至20世紀90年代,歐瑞康在氮化工藝被廣泛應用的「發展期」開墾出了自己的一番天地,並通過實現技術革新與經驗累積,為市場提供完善的表面技術解決方案。

截至目前,歐瑞康汽車氮化事業線能夠提供氣體氮化和離子氮化表面處理工藝,涉及多項專利技術,每年服務的產品高達5000多萬件。

談到國內氮化工藝的發展現狀,李躍先生坦言:「目前,大部分中國氮化處理供應商的產量規模不大,且在精益管理方面做得也不夠完善,而歐瑞康在這些方面做到了國內領先。我們具備自主研發熱處理爐的能力,能迅速匹配對應的應用參數,實現從源頭進行質量把控。同時,我們承諾為客戶提供『金牌服務』,以服務客戶為己任,通過專業的服務和技術為客戶排憂解難。」

實際上,歐瑞康得以穩固表面處理行業「領航者」地位的原因有很多,最重要的一大因素在於——歐瑞康的表面技術解決方案是全方位的。相較於傳統熱處理及鹽浴滲氮技術,歐瑞康的等離子滲氮處理能更高效地實現「綠色環保」,不但屬於環境友好型工藝技術,且尺寸精度高,表面粗糙度增加較小,可進行維修焊接,局部處理也更簡單。此外,滲氮系統適應性強,對環境亦安全、環保,所以歐瑞康的離子活化系統能方便地組合到現有生產線中。

據了解,歐瑞康龐大的用戶量在全球名列前茅,其熱處理業務的市場占有率躋身歐洲市場前三位。李躍先生告訴本刊記者:「目前,歐瑞康是全球唯一一家能在表面熱處理領域做到既提供設備,又能提供原材料,還可以為客戶提供完善服務的企業。」與此同時,歐瑞康以「高精尖技術」為核心,不斷增強自身的研發能力,在已有的技術基礎上進行多功能技術、流程優化、智能化生產等方面的開拓與創新,並立志通過「高精尖技術」的應用來推動行業革新。

值得一提的是,在運營方面,歐瑞康在每個環節都貫徹利用其嚴格有序的「軍事化」管理手段,實現高質量管控。李躍先生認為:「貫穿生產全程的跟蹤監督都在為產品質量保駕護航,這使得我們為廣泛的客戶群所信賴。我們的目標是打造領先的汽車零部件氮化處理供應商,為達成這一目標,我們將持續改進、精益求精。」

匠心研發創「後果」

據李躍先生介紹,在汽車領域,氮化工藝的典型應用包括懸架系統球銷、變速系統齒輪軸、換擋軸、皮帶輪、發動機曲軸和凸輪軸等零部件。但與普通的氮化技術所不同的是,歐瑞康的氮化工藝具備提高這些零部件耐磨性、耐腐蝕性的優勢。

如要將歐瑞康在汽車氮化領域取得的技術成果與研發突破進行梳理,不妨從以下四個方面進行觀察:

不鏽鋼的氮化處理

在汽車輕量化材料的研究開發中,奧氏體不鏽鋼因具有較好的耐蝕性能,但由於材料基礎硬度低,且不能通過相變進行強化,導致耐磨損性能差,這一點限制了材料性能的發揮。

通過等離子滲氮處理,可以顯著提高金屬材料的表面硬度和耐磨性能,大幅提高了奧氏體不鏽鋼在汽車工業的應用。同時,通過簡單的機械屏蔽,易於實現局部保護。兩者相結合,既能實現局部區域耐腐蝕的要求,也能滿足部分區域耐磨損的要求。相較於低溫等離子氮化,其生產效率也獲得了大幅提升。

以襯套為例,其為應用於汽車發動機可變正時氣門的零部件,採用奧氏體不鏽鋼,有極好的衝壓成形能力,也能耐受高溫腐蝕環境,但該零部件內壁需要較好的耐磨能力。根據這樣的產品需求,對零部件內壁採用離子氮化處理,外壁使用機械屏蔽,不會影響耐腐蝕性能,既滿足產品性能要求,又能降低生產成本。

91SC新材料的開發

為了提高汽車發動機性能並減小重量,業內對氣門機構組件和傳動裝置提出了相應的要求。在最高轉速和傳遞的扭矩都增加的同時,零部件結構要變得更緊湊,以提供更有效的承載空間。發動機中使用的彈簧(氣門簧)和扭轉減振彈簧在原材料、熱處理及後道機加工等方面,在使用常規方法的條件下都已經達到極限,而通過附加滲氮處理,能夠進一步提高殘餘壓應力,同時還提高了約30%的抗疲勞能力。彈簧氮化處理工藝要求非常高,一方面,要在承受振動應力作用的彈簧表層於不產生化合層的前提下提高硬度;另一方面,還要避免彈簧受到回火作用而造成強度損失,所以處理溫度必須相對較低。

歐瑞康通過專用的低溫氣體氮化工藝,能實現產品表面幾乎無化合層,還可以使扭轉減振彈簧承受更高載荷。該工藝目前已批量應用於SiCr、SiCrV及SiCrV-Ni(91SC新材料)系列彈簧產品中。

 

粉末冶金新應用

隨著粉末冶金技術的發展,粉末冶金零部件被大量應用於汽車工業中,如傳動系統中的同步器輪轂、齒環、閥鏈組件中的鏈輪等。對粉末冶金件進行氮化處理,並在零部件表面形成均勻的氮化層,可以有效減少磨損,提高其使用壽命。

李躍先生表示,由於粉末冶金件是多孔性材料,含有粘結劑、油脂等物質,當前只能使用離子氮化進行處理。對此,歐瑞康為粉末冶金件開發了專用離子氮化設備及工藝,使得零部件無需清洗,只要在單一的處理過程中,先在爐中真空脫脂,再進行離子氮化,極大地降低了生產成本,且經過氮化的零部件尺寸穩定性好、白層均勻。

氮氧化結合

利用離子氮化的易於防護性,將離子氮化與氧化處理等工藝相結合,可以獲得優異的產品性能。球銷是組成汽車底盤懸掛接頭的主體,用於傳遞駕駛動作、提高驅動性能,對球銷球頭進行離子氮化與氧化複合處理,能進一步降低摩擦係數,減少球體和塑料軸承套之間的磨損和摩擦,並減少配對件的磨損。裂紋敏感的螺紋部位,採取工裝防護可避免氮化,僅氧化處理,以提高抗腐蝕性能。對於沒有螺紋的球桿,結合使用感應淬火,可以使整個球銷的使用性能得到大幅提高。這樣的複合處理技術已開始批量應用於部分車企的高端車型上。

 

高瞻遠矚謀「未來」

談到戰略規劃,李躍先生表示,歐瑞康汽車氮化事業線將通過圍繞「綠色環保、高效節能」的理念,令企業成為汽車零部件氮化處理供應商中的佼佼者。

在生產自動化方面,歐瑞康預備將德國工廠已成熟運用的「生產自動化」概念引入中國。就目前的行業現狀來看,表面熱處理行業的智能化工廠乃至無人化工廠,都是企業今後要去探索的方向。歐瑞康在德國工廠應用機器手臂、機器人設備,全面鋪開「自動化」發展路線。同時,歐瑞康研發出「智能軟體控制系統」,可通過該系統在線觀察工廠運行狀況,具備自動曲線分析系統、自動報警系統、自動參數糾正系統等功能,一旦發現系統報出錯誤代碼,可立即進行遠程控制。

在技術革新上,歐瑞康發現眾多零部件產品由不鏽鋼或高溫合金構成,為了順應汽車「輕量化」的目標,市場可能會逐步傾向於選擇低成本的材料。而歐瑞康能通過其氮化工藝對這些低成本材料進行表面加強處理,使得零部件強度得到鞏固,保持良好品質,但重量與成本卻得到有效降低。李躍先生指出:「何以利用我們的先進技術來填補材料缺乏的性能,使得低成本材料轉化為在一定程度上滿足行業要求的好材料?這便是我們即將迎來的技術挑戰。」

在應對客戶需求方面,李躍先生表示,客戶往往會有「硬需求」和「軟需求」之分。「硬需求」是指技術需求,需要歐瑞康在設備、技術與產品上加以改進升級。「軟需求」則是指,諸多國內熱處理企業在規模或內部管理上還比較薄弱,管理水平在一般的機械行業仍處於中後端,由此,業內亟需一家能夠把質量放在第一位、管理水平較高的企業來完成汽車領域的熱處理工作,而歐瑞康致力於滿足客戶的這番「軟需求」。

採訪臨近尾聲,李躍先生表示:「我們身為供應商,常常能參與主機廠的前期開發工作,這與歐瑞康的高質量、規模化的熱處理團隊密切相關。我們將在近兩年加速擴張優秀的人才團隊,也將持續為技術的創新升級傾心盡力,更要為各大工廠的高效、安全運營堅守陣地。我們的工廠在安全隱患方面做到『零事故』,這甚至比巨大的市場份額或銷售成績更令我們感到自豪。」

結 語

如今,汽車產業的創新發展可謂熱浪迭起,業內往往將視線聚焦於新能源汽車、自動駕駛等新生代事物及技術上。然而,相比於這些新技術的開墾,傳統技術所達到的突破與創新更為彌足珍貴。

汽車氮化工藝或許只是千千萬萬種複雜工藝里的一個分支,但通過精益求精的技術革新,它也為推動汽車產業的節能減排、綠色環保等發展目標做出了貢獻。相信在未來,歐瑞康在開拓其核心業務的同時,仍將一如既往地保持初心,成為汽車氮化領域當之無愧的「領航者」。

原文網址:https://kknews.cc/car/e4zp4er.html

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