全自動成型伺服壓機(jī)上，機(jī)械手臂不斷舞動，不到一秒鐘，灰黑色的粉末被壓制成型，變成指甲蓋大小的刀片。
這就是數(shù)控刀具，被稱為工業(yè)母機(jī)的“牙齒”——微型鉆頭直徑細(xì)至0.01毫米，可以在一粒大米上“繡”出56個漢字；鉆掘刀具寬至輪胎大小，能吃軟土、啃硬巖，應(yīng)用于國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)“聚力一號”刀盤上。
小刀具里有乾坤。“鐵齒銅牙”般的堅(jiān)韌，來自硬度僅次于金剛石的硬質(zhì)合金。
工業(yè)制造中，刀具是消耗品，硬度夠，方能耐磨；強(qiáng)度夠，才不會破碎；韌性夠，可抵抗沖擊力。相比傳統(tǒng)鋼具，硬質(zhì)合金刀具的切削速度快7倍，使用壽命可延長近80倍。
硬質(zhì)合金何以“堅(jiān)不可摧”？
從硬質(zhì)合金的原材料碳化鎢粉中可以找到答案。“就像咖啡粉品質(zhì)直接影響咖啡口感。碳化鎢粉的質(zhì)量，很大程度上決定了硬質(zhì)合金產(chǎn)品性能。”中國五礦所屬中鎢高新株鉆公司總經(jīng)理助理周鵬說。
碳化鎢粉的晶粒度越細(xì)，合金材料的硬度、強(qiáng)度和抗磨性能越高，黏結(jié)劑與碳化鎢的結(jié)合越緊密，材料更穩(wěn)定。但是，如果晶粒度過小，又會降低材料的韌性、導(dǎo)熱性能和機(jī)械強(qiáng)度，加工難度也會增加。“精準(zhǔn)控制技術(shù)指標(biāo)和工藝細(xì)節(jié)是最大的難點(diǎn)。”周鵬說，公司在開發(fā)高端合金產(chǎn)品的過程中，對碳化鎢粉的品質(zhì)要求越來越嚴(yán)格。
很長時(shí)間以來，高端碳化鎢粉主要依賴進(jìn)口。做切削刀具用的進(jìn)口普通碳化鎢粉價(jià)格比國內(nèi)貴20%，進(jìn)口納米碳化鎢粉甚至要貴兩倍。且國外公司響應(yīng)速度慢，不僅需提前預(yù)訂，交期還要等待好幾個月。“刀具市場需求變化很快，經(jīng)常是訂單來了，原料供應(yīng)卻跟不上。”周鵬說。
受制于人怎么辦？自己干！
2021年初，在湖南株洲，投資8000多萬元的中粗碳化鎢粉智能車間在距離株鉆公司僅8公里的中國五礦所屬中鎢高新株硬公司開工建設(shè)，年底即竣工投產(chǎn)。
智能車間里寬敞明亮。粗顆粒鎢粉料倉上，二維碼記錄原料信息，自動運(yùn)料叉車閃爍著感應(yīng)燈，穿梭在還原爐與碳化爐間，投料、卸料、轉(zhuǎn)料等10多道工序幾乎不用人工操作。
過去，株硬公司年產(chǎn)碳化鎢粉幾百噸，僅能滿足小部分普通切削刀具的生產(chǎn)需求。全自動數(shù)智化升級后，單位加工成本下降30%以上、產(chǎn)能擴(kuò)大兩倍，降本增效的同時(shí)，產(chǎn)品品質(zhì)大幅提升。
“以鎢加碳混合物碳化環(huán)節(jié)為例，我們通過改進(jìn)方管爐的結(jié)構(gòu)、密封等，有效保證了粉末碳化控溫的穩(wěn)定性，并增加了自動壓舟、裝卸料的功能，提升了工作效率。”株硬公司粉末事業(yè)部副總經(jīng)理劉斌說，生產(chǎn)高品質(zhì)碳化鎢粉，難點(diǎn)在于控制精度。標(biāo)準(zhǔn)化智能設(shè)備取代人工操作，增強(qiáng)了碳化鎢粉的一致性和穩(wěn)定性，批次之間的各項(xiàng)指標(biāo)波動范圍較之前縮小一半。
智能化改造提升了效率和品控，制備工藝流程技術(shù)攻關(guān)也沒有止步：對碳化鎢工序進(jìn)行精準(zhǔn)的碳化溫度設(shè)計(jì)，并輔以先進(jìn)的球磨及氣流粉碎技術(shù)和工藝，保證了碳化鎢粉的結(jié)晶完整性及分散性達(dá)到最佳狀態(tài)……“車間下線的中粗碳化鎢粉在均勻性、耐磨性和耐熱敏感性等方面均展現(xiàn)出優(yōu)越性能，可以自給自足。”劉斌說，原料實(shí)現(xiàn)公司內(nèi)部自主可控后，就可以根據(jù)上下游訂單靈活調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，及時(shí)響應(yīng)市場需求。
下游需求牽引上游技術(shù)進(jìn)步，碳化鎢粉不斷提質(zhì)升級向更高端邁進(jìn)。好原料造就好產(chǎn)品，高品質(zhì)碳化鎢粉為下游硬質(zhì)合金產(chǎn)品注入良好“基因”，使產(chǎn)品性能更優(yōu)，并可應(yīng)用在航空航天、電子信息等更多“高精尖”領(lǐng)域。
目前，株鉆公司數(shù)控刀片的國內(nèi)市場占有率接近20%。今年上半年，株鉆公司數(shù)控刀片銷量實(shí)現(xiàn)同比增長24%。
“今年以來，各地推動大規(guī)模設(shè)備更新，老舊機(jī)床的更新?lián)Q代將驅(qū)動數(shù)控刀具行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。”中鎢高新副總經(jīng)理沈慧明說，在鎢深加工領(lǐng)域，隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、智能制造以及新能源等新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展，全球刀具需求總量有望繼續(xù)增長。
中粗碳化鎢粉產(chǎn)線旁，另一條投資2.5億元的超細(xì)碳化鎢粉智能產(chǎn)線建設(shè)正酣。“預(yù)計(jì)明年竣工投產(chǎn)，屆時(shí)超細(xì)碳化鎢粉品質(zhì)將達(dá)到國際先進(jìn)水平。”劉斌說。
《 人民日報(bào) 》（ 2024年10月21日 02 版）