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              世界刀具業的現狀和發展方向

              2018-04-15 15:23:25      點擊:
                  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。 
                  一、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。

                  全球刀具業尋出路納米技術引發展 
                  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(AmmoniumParatungstate)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,Nationalassociation,GardnerPublications,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%。 
                  二、納米技術前景廣闊 
                  西班牙科學研究機構InasmetTechnalia的歐洲項目經理JoseLuisViviente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;颡毩⒌膶樱┬∮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;瘜W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

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