原標(biāo)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(guó)南京網(wǎng)
中國(guó)網(wǎng)-感知南京6月10日訊超硬磨具被譽(yù)為先進(jìn)制造領(lǐng)域不可或缺的“工業(yè)牙齒”。航空航天、國(guó)防軍工、光伏、電子信息等領(lǐng)域的各種材料加工難題，在它面前都能迎刃而解。但該領(lǐng)域的高端市場(chǎng)一直被進(jìn)口產(chǎn)品壟斷，部分關(guān)鍵產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)屢禁不止。雖然國(guó)產(chǎn)超硬磨具的技術(shù)一直在發(fā)展，但在線修整仍存在一些困難。傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)合劑只能對(duì)磨料產(chǎn)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(jié)工藝，走出了一條粘結(jié)劑技術(shù)的創(chuàng)新之路。新一代金屬基多孔超硬磨具應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域的順利突破。近日，記者走進(jìn)工匠精密，聽公司總經(jīng)理工匠精密講述他們的突破故事。
三年研發(fā)攻克技術(shù)難關(guān)
“你看我們手機(jī)殼的邊緣為什么這么光滑？為什么這個(gè)弧線這么平滑？這些都是用銑刀銑削的，我們最早進(jìn)入硬質(zhì)合金銑刀鉆頭加工行業(yè)?！辈稍L一開始，當(dāng)記者問及超硬磨具的作用時(shí)，匠人精密首先以一部手機(jī)為案例做了簡(jiǎn)單的解釋。“基礎(chǔ)加工制造業(yè)大致可以分為車、銑、磨三大類。粘結(jié)磨具不僅承擔(dān)磨削領(lǐng)域的工作，還支持車銑行業(yè)車刀和銑刀的生產(chǎn)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(yù)為先進(jìn)制造領(lǐng)域不可或缺的“工業(yè)牙齒”，是現(xiàn)代制造業(yè)實(shí)現(xiàn)精密加工、super 精密加工最有效、應(yīng)用最廣泛的制造技術(shù)。
超硬磨具，簡(jiǎn)單來說就是將金剛石和立方氮化硼固結(jié)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(shì)突出。但由于在線修整困難，一直無法實(shí)現(xiàn)全部更換。
經(jīng)過三年多的時(shí)間，上千次的實(shí)驗(yàn)，匠人成功研發(fā)出一種全新的合金體系，對(duì)金剛石和CBN超硬磨料都具有極佳的潤(rùn)濕性。被稱為新一代金屬基多孔超硬磨料，因?yàn)樗浅材チ吓c結(jié)合劑之間的化學(xué)金冶金結(jié)合，顛覆了傳統(tǒng)工藝中結(jié)合劑對(duì)磨料的物理包埋，完全彌補(bǔ)了傳統(tǒng)超硬磨料無氣孔、不在線修整等缺點(diǎn)。
工匠精密告訴記者，超硬磨具的磨料、結(jié)合劑和孔隙率是固結(jié)磨具的三大要素，是決定其磨削性能的關(guān)鍵。“對(duì)于超硬磨具來說，磨料是金剛石和CBN，結(jié)合劑和氣孔是目前傳統(tǒng)超硬磨具面臨的問題?！睋?jù)工匠的精確介紹，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(jié)合劑對(duì)磨料的握持力有限，不僅容易損壞產(chǎn)品，而且影響磨具的使用壽命。同時(shí)，傳統(tǒng)的超硬產(chǎn)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(fù)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(shù)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(jié)合劑的金屬成分發(fā)生化學(xué)冶金反應(yīng)，形成合金過渡層，不僅能大大提高磨料的握持度，延長(zhǎng)其使用壽命，使其不易脫落，而且在燒結(jié)過程中還能產(chǎn)生40%的孔隙率。這使得磨具具有四個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。一是在研磨過程中，孔隙賦予產(chǎn)品超強(qiáng)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(chǎn)品超強(qiáng)的冷卻效果，不容易灼傷工件；第三，它賦予了產(chǎn)品超強(qiáng)的自銳性，避免了傳統(tǒng)磨具的鈍化。“第四個(gè)優(yōu)點(diǎn)是里程碑式的突破，可以滿足各種在線修整方式，實(shí)現(xiàn)高效成形磨削，完全替代普通磨具。”工匠精密告訴記者，這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)不僅獲得了兩項(xiàng)發(fā)明專利，還擁有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，徹底顛覆了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高端磨料行業(yè)的一大空白。
打破國(guó)際壟斷，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)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(jié)構(gòu)，匹配磨粒與金屬基體冶金結(jié)合帶來的超強(qiáng)握持力，產(chǎn)品具有獨(dú)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(yīng)用于磨削各種附著力強(qiáng)的難加工材料。包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金及高溫合金、硬質(zhì)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(lán)寶石襯底、單晶硅等關(guān)鍵零部件的磨削?！捌湓诰€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。”
其中，硬質(zhì)合金銑刀和車刀是制造業(yè)的基礎(chǔ)工具，應(yīng)用廣泛，產(chǎn)量巨大。而硬質(zhì)合金銑刀和鉆頭加工的強(qiáng)力槽型砂輪多為進(jìn)口品牌。工匠制作的這一系列產(chǎn)品不僅可以完全替代進(jìn)口產(chǎn)品，而且在性能上也大大超越。如潘蔚強(qiáng)力切槽系列產(chǎn)品以其優(yōu)異的效果、超高的認(rèn)知度和良好的性價(jià)比，在硬質(zhì)合金工具行業(yè)建立了廣泛的口碑，正在取代進(jìn)口產(chǎn)品的市場(chǎng)份額，改變了業(yè)內(nèi)“國(guó)產(chǎn)強(qiáng)力切槽砂輪沒有好產(chǎn)品”的認(rèn)知。幾家進(jìn)口產(chǎn)品代理商已逐漸轉(zhuǎn)向代理潘蔚產(chǎn)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?cè)谏虾５囊粋€(gè)客戶，之前用剛玉磨具加工大尺寸高速鋼鉆頭，每加工一個(gè)鉆頭都需要修整，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率。但使用潘蔚CBN產(chǎn)品后，每300個(gè)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(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量提高，一線工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也降低了。據(jù)客戶評(píng)價(jià)，在潘蔚產(chǎn)品價(jià)格超過傳統(tǒng)產(chǎn)品十倍以上的情況下，整體生產(chǎn)成本仍降低了45%。
半導(dǎo)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(gè)晶片不能有任何細(xì)小裂紋，這對(duì)所用的金剛石磨具提出了很高的要求。目前，該領(lǐng)域高端金屬結(jié)合劑產(chǎn)品市場(chǎng)主要被國(guó)外產(chǎn)品占據(jù)。工匠精密正在利用自身結(jié)合劑的優(yōu)勢(shì)，與南京、深圳的幾家公司合作，開發(fā)用于藍(lán)寶石芯片減薄拋光的金剛石磨盤。目前部分技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品水平，后續(xù)研發(fā)仍在進(jìn)行中，最終將突破半導(dǎo)體硅片研磨。
加大推廣力度助力國(guó)家精密制造
雖然在技術(shù)上取得了突破，但要獲得市場(chǎng)認(rèn)可并不容易。“畢竟高端市場(chǎng)一直被國(guó)外壟斷。作為一家年輕的創(chuàng)業(yè)公司，我們還有很長(zhǎng)的路要走?！惫そ尘芨嬖V記者，即使他們的產(chǎn)品可以替代進(jìn)口產(chǎn)品，而且價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯；即使他們的技術(shù)獲得了多項(xiàng)專利，也獲得了2021年全國(guó)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目?！暗S多用戶仍然連測(cè)試的機(jī)會(huì)都不給我們?！钡尘]有灰心，而是不斷溝通，爭(zhēng)取測(cè)試機(jī)會(huì)。在一次又一次的測(cè)試中，相對(duì)于進(jìn)口產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)得到了充分的驗(yàn)證。這樣，相對(duì)于一個(gè)歐洲進(jìn)口的強(qiáng)開產(chǎn)品，對(duì)方加工一個(gè)20 mm直徑的成型銑刀產(chǎn)品需要45分鐘，而潘蔚的強(qiáng)開產(chǎn)品只需要30分鐘；還有一次，用戶使用進(jìn)口冬季強(qiáng)制開口產(chǎn)品加工51個(gè)12mm直徑銑刀產(chǎn)品，需要停機(jī)修整。然而，潘蔚的強(qiáng)制打開產(chǎn)品可以在不停機(jī)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(chǎn)品測(cè)試對(duì)比，展示了國(guó)產(chǎn)品牌的無限可能，讓更多的用戶了解了潘蔚的產(chǎn)品，市場(chǎng)也在逐步打開和擴(kuò)大。
在匠人精密看來，產(chǎn)品研發(fā)和銷售很重要，一直在這兩個(gè)方向努力。“要達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，不僅需要核心關(guān)鍵技術(shù)的突破，還需要持續(xù)創(chuàng)新?！闭蛉绱耍橙司芘c中國(guó)科學(xué)院冶金研究所、東北大學(xué)、北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心、湖南大學(xué)高效磨削工程與技術(shù)國(guó)家研究中心等相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)家科研團(tuán)隊(duì)建立了緊密的集成連接。接下來，在不斷擴(kuò)充R&D團(tuán)隊(duì)的同時(shí)，他們還將加大銷售團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，“擴(kuò)大資源的積累，讓國(guó)產(chǎn)超硬磨具真正在先進(jìn)制造業(yè)得到廣泛應(yīng)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(guó)?！敖酉聛恚覀儗⒗^續(xù)發(fā)揚(yáng)工匠精神，不忘助力國(guó)家精密制造行業(yè)的初心，為國(guó)家貢獻(xiàn)自己的一份力量?！?/p>
