摘要 第四屆世界刀具大會于5月16日至5月19日在西班牙SanSobastian成功舉行。會議由西班牙附件、零部件及刀具協會(AMT,AssociationofSpanishManufa...
第四屆世界刀具大會于5月16日至5月19日在西班牙San Sobastian成功舉行。會議由西班牙附件、零部件及刀具協會(AMT,Association of Spanish Manufacturers of Accessories, Component Parts and Tools for Machine-tools)主辦,美國刀具協會(USCTI, US Cutting Tool Institute),歐洲刀具協會(ECTA, European Cutting Tool Association)和日本刀具協會(Japan Cutting Tool Association)共同協辦,這是一次真正意義上的國際會議。西班牙附件、零部件及刀具協會主席Carlos Pujana先生在15日的新聞發布會上對大會致開幕詞。歐洲刀具協會主席Thomas Nagelin先生主持了大會。歐洲刀具協會秘書長Wolfgang Sengebusch博士從歐洲經濟發展狀況的角度做了總結和未來趨勢展望。美國刀具協會主席Gary Vanderpol先生和日本刀具協會主席Takayoshi Sugiyama先生分別對美國和日本及亞洲刀具工業領域做了分析,并對美日兩國經濟狀況做了回顧和展望。此外,來自歐洲學術界、金融界、工業領域的專家和學者分別從不同角度對世界刀具工業進行了探討。來自德國、巴西、美國、法國、印度、日本、波蘭等多國媒體以及本刊作為唯一來自中國的媒體共同參與了此次會議。刀具制造商在全球原材料的上漲及經濟全球化競爭對手數目不斷增加的大環境下,以高品質產品加優良的服務為客戶創造價值是競爭的關鍵.刀具制造商積極的為自身發展以及為整個行業的進步尋求未來出路。
不同區域的發展現狀
從歐洲GDP增長率和工業產值,以及加工設備進出口及消費等多頂指標來看,斯洛伐克、捷克和波蘭排名前三甲。而在全球范圍內機床產值排名前三位的為日本、德國與中國,按機床消費排名前三位的則為中國、日本與美國。限制機床生產大國德國產業擴大的主要因素來自原材料成本的上升、人力資源缺乏與技術能力進步減緩而導致的定單減少,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合金和高速鋼中的重要輔助原材料APT(Ammonium Paratungstate)是此次會議中的一個熱點問題。APT的化學分子式為(NH4)[H2W12O42]4H2O,是生產鎢制品的主要中間原料和市場交易形式。由世界主要刀具材料分布圖可見,其中高速鋼占到35%,硬質合金占15%。目前鎢的主要產區在阿爾卑斯山、喜瑪拉雅山脈以及太平洋周邊地區。中國擁有60%的鎢礦藏,國際市場上由于原材料緊缺,APT的價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嫁到刀具終端用戶身上。目前世界上相關的研究機構針對此類情況,正在進行積極研究,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鍵部分使用鎢或設計特殊的刀具幾何形狀。(數據來源:OECD,ifo-Institut,VDW,VDMA,National association,Gardner Publications,此數據不包含零部件)
從美國刀具協會的統計數據看,美國2006年的工業產值增長為4%,預計2007年為3.2%;2006年底機床產值增長為5.2%,預計2007年增長為4.5%;2006年機床消費量增長為29.9%,預計2007將為18%;金屬加工業的增長率將持續緩步正增長,2008年有望進一步增長。從行業角度看,轎車和輕型卡車增長緩慢,2006年底為負增長(-4.2%),預計2007年可達到0.5%的微弱增長;重型卡車、建筑機械、農用機械及設備2006年為較大負增長,預計2007年增長速度將放緩.而2008年又將攀升;航空產品增長最為迅速,2006年底增長為22%,預計 2007年增長為10%,2008年則為23%。從刀具行業的統計數據可以看出,未來硬質合金所占比率將逐步增大.而高速鋼產品的比率將逐步減少。日本刀具協會的統計數據顯示,中國已經成為世界上最大的機床消費國,緊接著為日本、美國、意大利等。亞洲經濟增長迅速,根據亞洲開發銀行的統計數據,中國 2007年的GDP增長約為10%,印度約為8%。在良好的經濟環境下,日本金屬加工業近年也持續高增長,從刀具產值來看,硬質合金刀具的產量近年持續增長,而高速鋼刀具開始呈現下降趨勢,硬質合金的進出口量均顯著增長,主要的出口對象為亞洲,其次為歐洲,然后為北美及其他地區。
全球機床銷售的主要客戶群依次為通用機械和汽車行業,各自約占35%,其次為航空、醫療和模具業,客戶分布從10%到5%之間。從2006年不同組織的統計數據可以看出.在全球轎車行業增長中亞洲的貢獻最大,其中中國以絕對領先的40%的增長令人矚目,而同期全球平均增長率不到5%。
納米技術前景廣闊
西班牙科學研究機構Inasmet Technalia的歐洲項目經理Jose Luis Viviente博士負責納米技術項目第二階段,該項目側重發展納米技術在健康、航空、太空、汽車、能源等領城的應用。他以納米技術是刀具的挑戰為題,介紹了納米技術的重要性以及在刀具領域的發展現狀,納米材料、納米結構涂層、鍍膜涂層技術等。納米源自希臘語的“矮子”,1納米等于10的負9次方米,納米技術是指設計、生產能夠將物質結構的外型及尺寸控制在納米級的裝置和系統,其范圍界定在0.1~100nm范圍內。納米之所以重要主要有兩點原因,一是其表面/體積比使其具備了獨特的表面特性優勢;二是量子效應。目前面對的挑戰及需要改進的地方主要包括:機械和結構特性:硬度、強度、耐磨性;熱和化學特性:耐熱性、絕緣性、催化性;生物特性:適應性、殺蟲特性;電子和光學特性:反射性、透明性等。樂觀的估計,在未來7~8年間納米技術所創造的價值將達到 30億美元,即使是悲觀的估計也可達到10億美元。
高速加工已被普遍認為是提高產量、降低制造成本的加工技術。干式加工或微量潤滑概念是如今加工業為減少環保及生產成本的主要目標。對刀具制造商和涂層供應商而言,最重要的是生產率。切削性能(切削速度,單位時間切削量)提高20%,制造成本將減少15%。越來越嚴苛的加工要求需要刀具材料和涂層進一步發展,改善加工條件及改進刀具設計。在加工過程中,刀刃處會出現溫度和機械力的驟然變化以及劇烈的化學反應.需要采用保護涂層以減少機械和熱負載。近年來,(Ti,Al)涂層的硬質合金刀具在高性能刀具市場上已經占據了主導地位。在某些特殊應用場合的高需求促進了特殊涂層或精確涂層的發展。
納米材料和納米結構材料的主要形式有:原子簇、納米粒子、納米層、納米纖維;多層式(層的厚度在納術級范圍內);納米結構涂層或納米涂層;納米結構的粒狀材料等。納米級涂層:涂層至少有一個尺寸(如晶粒或獨立的層)小于100nm。納米晶粒涂層比傳統的粗粒涂層具有更低的磨損率、更高的硬度和強度,微小的顆粒尺寸改變了涂層的破裂形式和材料去除機制,但關健問題是在熱應力下保持顆粒的尺寸。納米混合涂層包含至少兩個相位(晶相和非晶相)或兩個結晶狀態。尺寸、體積和納米晶粒的分布以及非晶相的厚度需要優化,以找到在超硬度和強度間的平衡點,需要考慮熱穩定性,在涂層過程中及后來的階段顯示出的非混合性、分解拐點和偏析現象。納米多層結構由不同材料的納米層交替組成,具有各向異性的特性,加強了單層鍍層的性能,通過不同的交替層相互輔助,改善了涂層特性。薄膜沉積技術主要分為物理氣相沉積和化學氣相沉積,分別具有不同的優勢及工藝特點。物理涂層具有高度一致的厚度,可提供理想的化學計量控制和相對低的沉積溫度,允許整個表面同時進行涂層,但需要注意沉積率,控制內應力以限制涂層厚度,以及與基體的粘著力。化學氣相沉積則具有一致的厚度和高沉積率,對復雜幾何外型具有一致的沉積性,但其具有溫度高、內應力大的問題。
世界上有多個學術研究機構或私人研究組織都在積極進行納米技術的研究,如由德國航空中心組織開展的為期4年的INNOVATIAL項目,研究內容包括納米結構高性能涂層的合成,以提供1000℃的環保溫度,新的涂層結構如納米多層、合成涂層和金屬間相涂層(由高能量脈沖磁場噴涂);進一步理解沉積參數和納米結構、相關機械性能的相關性,如微量元素、內應力形式、擴散等,超硬特性的起源,強度及變形機制、氧化機制等。主要的兩個應用領域為:y- TiAl基體,應用于航空、能源和汽車行業;鋼、硬質合金和鑄鐵基體,應用范圍更為廣泛,如刀具制造、液壓、能源及其他。而對市場,成本是最主要的挑戰,必須實現真正的增值或新的功能,需要強調的是市場需求而不是技術的需求,供應商與用戶的合作關鍵是成本和性能。
航空技術的發展趨勢
英國Sheffield大學先進制造研究中心商務經理Adrian Allen先生介紹了在航空領城的未來發展趨勢。其所在研究中心為Sheffield大學與Boeing公司共同組建,除了將科學理論轉為實際制造,還為高級制造問題尋找增值的解決方案。Adrian Allen先生還擁有一間工程咨詢公司。新型加工技術和設備以及IT和微電子技術的發展,在制造領域內提供了更高級的實踐,對零件要求具有更優異的性能、更快的加工速度、更低的成本和更高的環保性,促進了材料科學的發展,理想的加工工藝要求具有高可靠性、高重復精度和可再現性。傳統的飛機零件則為薄璧零件、大型一體化零件,普遍的低產量。在未來,合成材料和鈦的應用將減少金屬用量,并將大幅減少加工量。采用金屬直接沉積成型工藝將生產大尺寸、近凈型零件。其他具有潛力的技術還包括熔融成型、金屬注塑模具、激光金屬沉積技術、焊接技術、粉末冶金等。熔融成型可顯著減少零件重量(如圖所示引擎懸掛支撐可以減少50%的重量)。金屬沉積成型則主要應用于快速原型、維修和復雜外型零件和混合元件,典型的應用為骨頭移植零件的制造。
西班牙的刀具企業
為了對西班牙的刀具企業有更為直觀的認識,主辦方組織了參觀當地工廠IZAR和TIVOLY。IZAR于1910年成立時就開始生產精密刀具(如鉆頭、立銑刀、擴孔鉆、鉸刀、絲錐和板牙等),在歐洲工業領域擁有一流的口碑。為了保證在切削和鉆孔時具有最優性能,IZAR采用高品質的原料如 HSS、HSSE和HSSE-8%Co、PMX和HM等。先進的刀具設計和外形確保了最佳的表面光潔度和切削性能。采用現代涂層技術使TiN涂層刀具的切削速度提高40%,TiAlN涂層刀具的切削速度提高75%。所有的產品都經過嚴格的品質檢測,確保其在市場上的優良口碑,即使在最惡劣的加工條件下依可保持高效率。IZAR持續改進整體品質,例如采用ISO 9001:2000質量保證體系等。IZAR在中國設有分公司。
TIVOLY工業集團致力于刀具及相關產品、服務的概念設計、生產和商業化,其總部設在法國,在西班牙、美國及中國均有制造工廠及分公司,在中國上海設有辦事處,并在嘉定地區有制造工廠。TIVOLY集團總裁為Jean-Michel Tivoly先生,執行總裁為Marc Tivoly和Jean-Francois Tivoly兄弟。1999年通過了波音認證,其在美國的分公司是美國最大的絲錐生產私人企業。公司成立于1917年,憑借優秀的價值觀和積極的行動,發展成為高速鋼刀具類全球前10名企業,集團目前年銷售額為7500萬歐元,在全球有700名雇員。公司注重研發設計,以客戶為導向并追求高品質產品,積極投身行業活動,與同行分享知識、經驗和信息,聆聽并尊重同行的觀點與意見,堅守承諾,不斷的超越自我。其主要的客戶分布:DIY消費類35%,小型工業、維修、MRO、建筑及工藝制品類35%、工業生產領域30%。
其它相關企業
此次會議的主要合作伙伴有ZOLLER、ERASTEEL、CemeCon和B?HLER。
ZOLLER是世界領先的刀具測量和檢測技術供應商,在全球范圍內提供品質可靠且針對實際應用的解決方案。Genius 3產品經理DiPl.-Ing. Volker Anton先生介紹說,genius 3能夠對修整的切削刃外形及尺寸進行非接觸、全自動檢測。在檢測過程中對切削刃和修整區域進行評估。外形的測量通過圖象逐段計算出來,其數據可同時在屏幕上顯示和在檢測日志中記錄,這臺全能測量機使很多磨削和刃磨企業在生產中占據重要優勢——五軸測量、快速且精確的線性移動和高耐用性可以確保所需要的精度。這些特點使其能夠為所有種類的刀具提供復雜、準確和完全的自動化測量工序。此外,還具有如下顯著特點:獨具創新特色的入射光測量技術;專為 Genius 3開發的硬件和軟件;3D圖像處理;采用接近方式全自動測量刀具三維幾何形狀;采用特別設計的相機、鏡頭和可自動調節亮度的LED入射燈;用于基本或特殊的PCD刀具、硬質合金刀具和HSS刀具的測量;專用保護濾光片和自動照明校準功能,確保即使由于化學原因變黑、TiN涂層和亮金屬刀具也能三維掃描刀具及其幾何尺寸;全自動測量程序,首次測量刀具時,僅需輸入最重要的名義尺寸并進行必要的修正,即可在ZOLLER數據庫中永久保存;僅需按一個按鈕.就可根據需要隨時進行全自動測量;既可測量全部刀具參數,也可僅測量一個參數;特別為研磨企業提供的全自動測量程序的數據庫;與刀具制造商及磨床制造商合作開發的用于沉孔刀具、螺紋銑頭、拉模板的各種測量程序;可任意組合的ZOLLER測量程序。因此,無論對于簡單的標準刀具還是復雜的特殊刀具,使用者都能快速、簡便地組合任意測量程序。Genius 3的結構和外觀是為迎合研磨企業和刀具制造商的需求而特別設計的。設備底座采用穩定元件設計,以此減小設備振動。可直接安裝在磨床旁,對于受環境影響較大的車間也無需安裝在中央位置。為了保護測量設備不受塵土和光線的影響,采用完全包裹式設計,并額外配有彩色安全玻璃門。設計出于實際應用考慮,并且在工程學界獲得極高的評價。品質保證,除了全自動、無需人工操作、測量選項及出色的設計外,Genius 3還為研磨企業提供了諸多功能。例如,修正數據可自動傳輸至磨床,可自動生成砂輪包.還可進行簡便的管理,測量砂輪。這些都保證了Genius 3為現代研磨企業提供高品質刀具和工件管理。
ERASTEEL是全球領先的高速鋼供應商,最新推出的粉末冶金高速鋼ASP?以其顯著的高耐磨性具有更高性能。ERASTEEL從上世紀 60年代開始研制粉末冶金高速鋼,1972年進行工業化生產。ERASTEEL從一開始就意識到了非金屬夾雜物對粉末冶金材料的重要性。在上世紀90年代中期,通過引入電化熔液加熱技術使非金屬夾雜物減少了90%,在2005年再次改進成為DVALIN,再次將非金屬夾雜物減少了90%。在高級刀具基體材料中,影響耐磨性的最重要因素是MC-Carbides的尺寸和數量。ERASTEEL通過深入的研究,掌握了控制MC-Carbides的技術.憑借該突破性技術推出了ASP2055,使刀具基材再上了一個新的高度。
CemeCon歐洲最大的涂層公司,為具體應用提供具有針對性的解決方案。多樣化的涂層服務包如快遞服務、定單追蹤等個性化服務,服務對象從單個工廠到完整的涂層生產線。近年由于汽車行業的全面發展,對齒輪的需求量大大增加,促進了高性能涂層的需求,CemeCon的HYPERLOX?和 HYPERLOX?BULE技術具有高等級的硬度、強度和極佳的附著力,一次涂層可進行干式或濕式加工。其BULE系列具有超強的耐磨性。CemeCon 先進的噴涂技術能夠在齒根、齒頂和齒面進行均勻噴涂,有效避免了齒輪磨損。CemeCon與刀具制造商HAM成功合作過很多項目,最近一次成功合作的例子是“Niro Drill”,該刀具專用于Chiron FZ 12S加工中心上加工不銹鋼V2A 1.4301,X5CrNi 18-10。通過涂層,有效延長了刀具使用壽命.減少了加工中的裝夾時間,滿足了制造商的期望值。例如在切削速度為80m/min,轉速為3750r /min,進給為0.12mm/r,進給速度為450mm/min,鉆孔深度25mm的切削參數下,傳統的TiAl涂層在15m切削行程上磨損為 0.16mm。而藍色的CCBlue涂層在40m切削行程上磨損僅為0.045mm,刀具仍可繼續使用。這對于汽車與飛機制造商而言意義深遠。
B?HLER是全球領先的特種鋼及材料公司,主要業務有高性能金屬材料、焊接消耗材料、高精度帶材和特種鍛件。生產廠位于奧地利、德國、瑞士、巴西、比利時、土耳其、美國及墨西哥,熱處理業務遍及全球,是國際市場上工具鋼、雙金屬帶材和汽輪機、蒸汽輪機葉片的主要供應商,其高速鋼世界排名第二,焊接材料全球排名第四。主要的客戶群為汽車、刀具及機床制造商、飛機、消費品和電子行業、木材、紡織、能源、油田、建筑鋼結構、農用機械等。主要的市場在歐洲,但是少數幾個在亞洲有分公司的鋼材供應商。其中最著名的產品是工具鋼,包括冷加工、熱加工和塑模鋼。占全球鋼材市場份額的0.1%,約12億噸。其工具鋼產品具有高耐磨性、抗腐蝕性和高強度,在熱處理后尺寸穩定性、可加工性和拋光性方面均有上佳的品質。
BILBAO展覽中心
BEC(BILBAO EXHIBITION CENTRE)位于西班牙北部Basque自治區的BILBAO,該市是歐洲的交通樞紐。BEC不僅僅是一個展覽中心,其現代化的設計、創新的理念巧妙地使其具有多種功能。共有6個大展廳,1、2、3、6號為15718平方米.5號為20599平方米,其中4號展廳也稱為BIZKAIA ARENA,共30000平方米,最具特色,進行了音響設計考慮,能夠舉辦大型音樂會或戲劇表演、籃球比賽或馬術表演,該展廳的座椅是活動的,可以完全拆除。
第25屆Bilbao國際機床雙年展將于2008年3月3日至8日舉行.該展覽由BEC和AFM(西班牙機床協會)共同組織舉辦,從最初舉辦經過穩步發展,現已成為該領域歐洲第三大盛會。BIEMH第24屆于2006年3月成功舉行,來自歐洲、美洲和亞洲的國外參展商占53%,總展出面積為 55537平方米,共1752家專展商,39041人參展。在2007年9月25日至28日在BEC將舉行“工業與技術峰會”,將聚焦自動化和工業維護領域,為保證參展商更充分利用此次機會,還組織了拜訪買家活動和與資深專家進行合作,屆時將有來自法國、意大利、葡萄牙、荷蘭和阿根廷等國家的展團。