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冯增建:探索使用铝合金制活塞 成为“吃螃蟹”第一人

日期:2018-11-15 07:17

  原标题:【优秀科技工作者风采录②】冯增建:探索使用铝合金制活塞 成为“吃螃蟹”第一人

  编者按:5月30日是“全国科技工作者日”,为庆祝这个节日,鼓励科技工作者牢记使命责任,把科技摆上更重要的位置,在全社会营造尊重知识、尊重人才和关心科技工作者的良好氛围。滨州市科协、滨州市科技局与大众网联合推出“创新争先行动——优秀科技工作者风采录”系列报道,他们都是来自滨州市不同工作岗位上的科技工作者,在平凡的工作岗位上书写着非凡的事迹,旨在弘扬他们忠于事业、乐于奉献的精神,激励先进、互学互勉,为助推滨州科学发展、跨越发展谱写新篇章。在“全国科技工作者日”来临之际,本网特刊发这11位科技工作者的事迹故事,让更多的人了解科技工作者,了解科协工作,从而更加关心、支持科技工作者,推动科技工作再上一个台阶。

  活塞是汽车的关键零部件,它的工作环境苛刻,因此对其制作技术要求更高。作为内燃机的心脏,不仅蕴含了科技,还蕴含了制作者的心血。冯建增,渤海活塞首席材料专家,他所主持的活塞新材料开发和活塞重熔技术研发项目都取得了良好的经济效益和社会效益,而成功背后的苦与乐恐怕只有他和他的团队知晓。

  活塞的主要作用是承受汽缸中的燃烧压力,并将此力通过活塞销和连杆传给曲轴。在这个过程中活塞要经受烈火的考验,要承受热与冷的冲击。而铝合金材质的活塞不能与活塞销、活塞环等高强钢材质的零件相媲美,因此基体材料的强化,对于活塞来说至关重要。于是冯建增便带领着研发团队研发BH135+材料。

  BH135+开发作为一个大的工程,有着各种各样的难题需要冯建增去攻克,其中活塞材料细化技术就是较为重要的一项开发。“活塞组织中α相的细化一直是世界性难题,用钛硼细化活塞合金,国内活塞厂没有一家敢于吃这个“螃蟹”,我考虑很久后决定由我来第一个尝试吧。”冯建增介绍,他们在2012年进行了首轮实验,2014年全面使用细化技术,材料在美国康明斯试验中,一举超过所有竞争对手,获得了重要主机客户的充分认可。

  冯建增说,渤海活塞新材料的推广应用,在行业内是重大事件,曾令世界活塞巨头德国Mahle在中国市场折戟沉沙,在主机厂份额不保,“我带领团队研发的BH135+材料,使渤海活塞牢牢控制国四以上排放活塞市场。”目前冯建增他们最新研发的BH137+已超越德国Mahle公司最新材料,已在国六高性能发动机上进行试验,初步试验效果良好。“这为我们国六高性能活塞的开发占领制高点,在竞争中据有利位置。”

  由于活塞是在高温高压高负荷条件下工作,它即强大又软弱,因为铝活塞的燃烧室喉口会在发动机实验中发生开裂,这就成了一个软肋。如何保护活塞的软肋,就成了冯建增他们的当务之急。“我们开发的活塞重熔技术,就像是在活塞软肋之处加了一道‘黄金甲’。解决了开裂的问题,而这道‘黄金甲’来之不易。”冯建增开始讲述这段研发故事。

  2017年,高马力发动机开发使冯建增他们遇到前所未有的挑战,国外纷纷选用钢活塞方案,国内也甚嚣尘上。而作为铝合金活塞的追梦人,冯建增还是希望从强化铝活塞入手。“最初我们的原理验证,经反复论证我们选取了乙炔焰使活塞局部熔融,靠活塞铝基体迅速导热,以获得精细的活塞金相组织,正是组织细化让活塞拥有了超能力。”冯建增说,虽然这个验证取得了成功,但这只是万里长征的第一步,为得到稳定的实验结果,他先后三次到中科院兰州分院,双方合作做了激光重熔的试验,“黄金甲”初步成型,但防护不全面,有气孔,而且激光重熔方式投资大。

  怎么走?如何走?成了摆在冯增建和团队面前的难题,冯增建说:“那个时候真的痛苦极了,最后经过慎重考虑,决定一切从头再来,换用等离子、氩弧方式。”在2015、2016连续两年夏天,冯增建带领重熔团队为德国戴姆勒奔驰公司试制了重熔活塞,现两台已通过装机试验。该技术活塞现已为美国康明斯、无锡柴油机厂批量供货。国六柴油发动机2020年将替代国五,重熔技术也成为国六高强化发动机活塞的首选。重熔技术2017年获得美国专利,为走出国门铺平道路。

  此外,在活塞局部增强方面,冯增建他们开发的硼酸铝晶须增强活塞材料,应用了陶瓷盐芯技术,使活塞燃烧室上增加了钢筋铁骨,疲劳寿命大为提高。

  作为一个科技人员,研发道路上的艰难恐怕是常人不能体会的。克服一项技术难题,不仅是脑力的考验,也是体力的考验。加班、熬夜、酷暑下科研都成了冯增建的家常便饭,而这些付出也都获得了回报。2017年主持的项目“高温耐压新型铝合金材料活塞制造技术及其装备” 获山东省科技进步二等奖、2016年主持的项目“压力铸造用陶瓷盐芯及其活塞”获滨州市科技进步一等奖,“高强耐磨活塞新材料”项目获2014年山东省科技进步二等奖,“压力铸造用异型盐芯”专利项目2014年获滨州市专利一等奖。

  近五年获美国发明专利一项;“氧化铝纤维氧化钛颗粒增强内冷镶圈活塞毛坯制造方法”、“燃烧室喉口重熔强化活塞制造方法”、“硼酸铝晶须增强燃烧室喉口镶圈内冷铝活塞制造方法”、 “一种铝锆钛合金电解生产工艺”、“一种铝合金熔液精炼无氯清渣剂” 获五项国内发明专利。

  都说行走在科研道路上的人是寂寞的,冯增建却和他的同事们在寂寞的道路上走出了绚丽的色彩。“我深深的感谢公司领导和同事给予我成长道路上的支持,正是团队的努力,才使我获省部级科技进步二等奖4项,市科技进步一等奖2项,授权发明专利十项以上,为企业创造经济效益十亿元。”

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