原標題:打破壟斷，南京高新區(qū)這家企業(yè)“硬核”助力精密制造
來源:中國南京網
中國網-感知南京6月10日訊超硬磨具被譽為先進制造領域不可或缺的“工業(yè)牙齒”。航空航天、國防軍工、光伏、電子信息等領域的各種材料加工難題，在它面前都能迎刃而解。但該領域的高端市場一直被進口產品壟斷，部分關鍵產品在國內屢禁不止。雖然國產超硬磨具的技術一直在發(fā)展，但在線修整仍存在一些困難。傳統(tǒng)的產品結合劑只能對磨料產生物理包埋作用，握持力不足。在南京高新區(qū)，2016年成立的一家年輕企業(yè)——匠工精密(南京)有限公司，通過自主研發(fā)，顛覆傳統(tǒng)熱壓燒結工藝，走出了一條粘結劑技術的創(chuàng)新之路。新一代金屬基多孔超硬磨具應運而生，實現(xiàn)了該領域的順利突破。近日，記者走進工匠精密，聽公司總經理工匠精密講述他們的突破故事。
三年研發(fā)攻克技術難關
“你看我們手機殼的邊緣為什么這么光滑？為什么這個弧線這么平滑？這些都是用銑刀銑削的，我們最早進入硬質合金銑刀鉆頭加工行業(yè)?！辈稍L一開始，當記者問及超硬磨具的作用時，匠人精密首先以一部手機為案例做了簡單的解釋。“基礎加工制造業(yè)大致可以分為車、銑、磨三大類。粘結磨具不僅承擔磨削領域的工作，還支持車銑行業(yè)車刀和銑刀的生產加工。在制造業(yè)中的重要性不言而喻?！彼嬖V記者，超硬磨具被譽為先進制造領域不可或缺的“工業(yè)牙齒”，是現(xiàn)代制造業(yè)實現(xiàn)精密加工、super 精密加工最有效、應用最廣泛的制造技術。
超硬磨具，簡單來說就是將金剛石和立方氮化硼固結成型為各種磨具。超硬磨具的使用壽命是常規(guī)磨具的300倍以上，工作效率是常規(guī)磨具的6至8倍，優(yōu)勢突出。但由于在線修整困難，一直無法實現(xiàn)全部更換。
經過三年多的時間，上千次的實驗，匠人成功研發(fā)出一種全新的合金體系，對金剛石和CBN超硬磨料都具有極佳的潤濕性。被稱為新一代金屬基多孔超硬磨料，因為它是超硬磨料與結合劑之間的化學金冶金結合，顛覆了傳統(tǒng)工藝中結合劑對磨料的物理包埋，完全彌補了傳統(tǒng)超硬磨料無氣孔、不在線修整等缺點。
工匠精密告訴記者，超硬磨具的磨料、結合劑和孔隙率是固結磨具的三大要素，是決定其磨削性能的關鍵?！皩τ诔材ゾ邅碚f，磨料是金剛石和CBN，結合劑和氣孔是目前傳統(tǒng)超硬磨具面臨的問題?！睋そ车木_介紹，傳統(tǒng)磨具主要有樹脂、陶瓷、金屬等。作為鍵合劑，所有這些都是通過物理方法包埋在鍵合劑中的。但在加工過程中，結合劑對磨料的握持力有限，不僅容易損壞產品，而且影響磨具的使用壽命。同時，傳統(tǒng)的超硬產品沒有氣孔，容易堵塞，冷卻性差，最重要的是不能在線修整，很難滿足復雜形狀的成型和磨削需要。
匠精所克服的是傳統(tǒng)超硬磨具技術的“硬傷”。他們研制的新一代金屬基多孔超硬磨具，能使超硬材料與結合劑的金屬成分發(fā)生化學冶金反應，形成合金過渡層，不僅能大大提高磨料的握持度，延長其使用壽命，使其不易脫落，而且在燒結過程中還能產生40%的孔隙率。這使得磨具具有四個重要的優(yōu)點。一是在研磨過程中，孔隙賦予產品超強的容屑能力，不易堵塞；其次，冷卻液可以完全浸沒在孔隙中，賦予產品超強的冷卻效果，不容易灼傷工件；第三，它賦予了產品超強的自銳性，避免了傳統(tǒng)磨具的鈍化。“第四個優(yōu)點是里程碑式的突破，可以滿足各種在線修整方式，實現(xiàn)高效成形磨削，完全替代普通磨具?！惫そ尘芨嬖V記者，這項關鍵技術不僅獲得了兩項發(fā)明專利，還擁有完全自主的知識產權，徹底顛覆了傳統(tǒng)生產工藝，填補了國內高端磨料行業(yè)的一大空白。
打破國際壟斷，實現(xiàn)國內替代
工匠精密告訴記者，新一代金屬基多孔超硬磨具的多孔蜂窩結構，匹配磨粒與金屬基體冶金結合帶來的超強握持力，產品具有獨特的持屑能力和冷卻效果，以及超乎想象的鋒利和自銳性，可廣泛應用于磨削各種附著力強的難加工材料。包括航空發(fā)動機鈦合金及高溫合金、硬質合金刀具及絲錐行業(yè)、金屬陶瓷刀具行業(yè)、高速鋼刀具系列、汽車凸輪軸曲軸、精密軸承及齒輪、藍寶石襯底、單晶硅等關鍵零部件的磨削。“其在線修整能力特別適用于傳統(tǒng)超硬磨具難以適用的各種成形磨削?！?/p>
其中，硬質合金銑刀和車刀是制造業(yè)的基礎工具，應用廣泛，產量巨大。而硬質合金銑刀和鉆頭加工的強力槽型砂輪多為進口品牌。工匠制作的這一系列產品不僅可以完全替代進口產品，而且在性能上也大大超越。如潘蔚強力切槽系列產品以其優(yōu)異的效果、超高的認知度和良好的性價比，在硬質合金工具行業(yè)建立了廣泛的口碑，正在取代進口產品的市場份額，改變了業(yè)內“國產強力切槽砂輪沒有好產品”的認知。幾家進口產品代理商已逐漸轉向代理潘蔚產品。
高速鋼刀具由于砂輪在線修整整形的要求，不能使用高效CBN超硬磨具，一般使用附加值低、易消耗的低端剛玉磨具。工匠精密告訴記者，他們在上海的一個客戶，之前用剛玉磨具加工大尺寸高速鋼鉆頭，每加工一個鉆頭都需要修整，嚴重影響了生產效率。但使用潘蔚CBN產品后，每300個鉆頭修整一次，磨床功率大大降低，冷卻液更換周期大大延長，產品質量提高，一線工人的勞動強度也降低了。據客戶評價，在潘蔚產品價格超過傳統(tǒng)產品十倍以上的情況下，整體生產成本仍降低了45%。
半導體工業(yè)的發(fā)展也離不開超硬磨具的幫助。精密磨削過程必須保證晶片的光潔度和平行度，整個晶片不能有任何細小裂紋，這對所用的金剛石磨具提出了很高的要求。目前，該領域高端金屬結合劑產品市場主要被國外產品占據。工匠精密正在利用自身結合劑的優(yōu)勢，與南京、深圳的幾家公司合作，開發(fā)用于藍寶石芯片減薄拋光的金剛石磨盤。目前部分技術指標已達到進口產品水平，后續(xù)研發(fā)仍在進行中，最終將突破半導體硅片研磨。
加大推廣力度助力國家精密制造
雖然在技術上取得了突破，但要獲得市場認可并不容易?！爱吘垢叨耸袌鲆恢北粐鈮艛唷Ｗ鳛橐患夷贻p的創(chuàng)業(yè)公司，我們還有很長的路要走?！惫そ尘芨嬖V記者，即使他們的產品可以替代進口產品，而且價格優(yōu)勢明顯；即使他們的技術獲得了多項專利，也獲得了2021年全國顛覆性技術創(chuàng)新大賽的獲獎項目。“但許多用戶仍然連測試的機會都不給我們?！钡尘]有灰心，而是不斷溝通，爭取測試機會。在一次又一次的測試中，相對于進口產品的優(yōu)勢得到了充分的驗證。這樣，相對于一個歐洲進口的強開產品，對方加工一個20 mm直徑的成型銑刀產品需要45分鐘，而潘蔚的強開產品只需要30分鐘；還有一次，用戶使用進口冬季強制開口產品加工51個12mm直徑銑刀產品，需要停機修整。然而，潘蔚的強制打開產品可以在不停機的情況下處理超過1500件，而且從來沒有工人在上面工作過...正是通過一次又一次的產品測試對比，展示了國產品牌的無限可能，讓更多的用戶了解了潘蔚的產品，市場也在逐步打開和擴大。
在匠人精密看來，產品研發(fā)和銷售很重要，一直在這兩個方向努力。“要達到國際先進水平，不僅需要核心關鍵技術的突破，還需要持續(xù)創(chuàng)新?！闭蛉绱耍橙司芘c中國科學院冶金研究所、東北大學、北京理工大學重慶創(chuàng)新中心、湖南大學高效磨削工程與技術國家研究中心等相關領域的國家科研團隊建立了緊密的集成連接。接下來，在不斷擴充R&D團隊的同時，他們還將加大銷售團隊的建設，“擴大資源的積累，讓國產超硬磨具真正在先進制造業(yè)得到廣泛應用?！?/p>
工匠精密告訴記者，潘蔚，取自《舊五代史·唐書》，意為重任在肩，保家衛(wèi)國?！敖酉聛?，我們將繼續(xù)發(fā)揚工匠精神，不忘助力國家精密制造行業(yè)的初心，為國家貢獻自己的一份力量?！?/p>
