从整个制造业的发展来看,紧固件被称为“工业之米”。紧固件在整个产品结构中,通常只占很小的一部分,但作为产品的有机组成部分,却起着重要的作用。常见的紧固件有螺栓、螺钉、螺柱、螺母以及其组合件如垫圈、档圈、销、铆钉、连接副等。
2016年是“十三五”开局年,面临着这样一个良好的发展契机。目前,国内紧固件行业却无法满足国家机械装备行业的生产需求,一方面原材料强度无法满足高强度紧固件的需求,低端、低强度紧固件市场饱和,而高强度、高精度紧固件长期依赖进口; 另一方面企业技术薄弱,设备和人员更新慢,无法满足高端、高强度紧固件的生产需求。我国高强度紧固件在质量、环保和能耗等方面仍处于落后的状态,为了赶超国际先进水平,我国的高强度紧固件的开发和生产面临着严峻的考验。
从世界紧固件应用来看,行业主要有电子工业、维修与建筑工业、汽车工业是紧固件的三大用户。汽车工业所需的紧固件数量占紧固件总销量的23.2%,在三大用户中占有最大的比例,而维修与建筑工业和电子工业分别位居二三位,占20%和16.6%。
如汽车紧固件种类繁多,主要分为四大类,包括标准紧固件、非标准紧固件、标准机械元件和非标准机械元件;其中非标准紧固件质量要求最高。非标准紧固件中,发动机连杆螺栓、飞轮螺栓、车轮螺栓、悬挂螺栓等由于其要求很高的质量和良好的稳定性,我国还不能达到国产化要求,少部分依赖进口。“十二五”期间,我国上海大众、上海通用、东风富康、广州本田、奇瑞、吉利、力帆、比亚迪等在内的整车企业迅速发展,必将在今后的一段时间内带动汽车紧固件的迅速发展。
2015年,我国汽车产销量分别为2450.33万辆和2459.76万辆,而在汽车工业中,乘用车的需求量是最大的,而乘用车中紧固件的需求量也随之增加,质量也要求十分严格,其杆类紧固件和螺母类紧固件的强度要求大部分在8 级以上,产品结构也发生较大的变化。
由于汽车行业对紧固件重视不足,导致汽车紧固件的发展远远滞后于汽车行业的发展。紧固件在汽车成品中所占比例小,但对于整车造成的损害却是很大的,从发生事故的汽车来看,由于紧固件损坏造成的事故达50%~60%,有的甚至危及人的生命安全,而追究损坏的原因,主要取决于紧固件所用材料的好坏。紧固件发生断裂的原因可以从以下三个方面进行分析,紧固件所用材料强度不够,在外界载荷的作用下发生断裂; 由于紧固件所用材料在热处理过程中不合理,存在表面裂纹等缺陷; 由于紧固件在外界长期载荷作用下产生疲劳断裂。
为此,高质量紧固件所用的钢在性能上需要达到以下要求: 1) 紧固件所用的钢原料在塑性变形中具有较高的伸长率和断面收缩率; 2) 紧固件在冷塑性变形中,所用钢材具有较小的变形抗力,在加工变形过程中硬化率低。在组织上需要达到以下要求: 显微组织主要由铁素体加珠光体组成,其中铁素体所占比例达到50%以上,其余为珠光体; 钢中所含的非金属夹杂物,B类氧化铝和D类球状氧化物大小级别应小于1.5级,所含夹杂物总和应小于3 级; 钢表面不存在表面任何裂纹缺陷,如凹凸折叠、结疤、麻点等,否则紧固件在冷镦或热处理过程中容易造成开裂的危险。
为了生产出高质量的紧固件产品,在选用紧固件所用钢的过程中,必须严格控制所用钢的化学成分,减少钢中有害元素S、P、O 的含量,减少氧化物、硫化物夹杂对紧固件生产过程中产生开裂的影响;在紧固件热处理过程中,严格控制加热炉内的温度、时间和气氛,降低紧固件成品表面的氧化和脱碳。因此,在大批量生产完成后必须进行最终的分选和检测,如人工挑选、涡流分选、光学传感尺寸及轮廓分选,分选出具有明显缺陷的不良产品,如存在表面裂纹、表面脱碳和尺寸不合格的产品,以满足客户的要求。无缺陷的紧固件是保证装配线的顺畅运行、车辆的安全行驶以及厂家的良好声誉的关键所在。
虽然中国产量巨大,但是紧固件相比于国外起步较晚。全球咨询公司PAC集团一项调查数据显示,由于高附加值产品缺乏,很多发展中国家已接纳了紧固件转移的制造,对我国紧固件行业形成了挑战,近年来每年将有约2.5亿元的紧固件订单“逃离”中国,造成我国紧固件企业目前这种现状的根源就在于本土企业缺乏核心技术,亮不出自己的“绝活”来。不少企业科技投入较低,科技开发力量薄弱、工艺技术落后、交货周期长、质的提升大大滞后与量的增加,企业的创新战略意识薄弱;企业的自主创新能力不足;企业的创新体制建设不够完善。近年来国外紧固件企业大量涌入国内,而我国的紧固件企业挑战和机遇并存。国内紧固件企业需要打造品牌、提高品质、确保更高的零件合格率,向零缺陷的目标不断努力。
国内紧固件企业虽然与国外先进水平相比还存在明显差距,但是我国紧固件业经过长期的发展,具备了一定的产业基础和优势。“十三五”期间及其未来10年,中国紧固件企业只能靠质的提升、量的控制来获取利润,一批规模较小,技术力量薄弱,靠劣质原材料和偷工减料低价竞争,没有品牌的紧固件企业将在转型创新中被淘汰出局。
从世界格局来看,我国是紧固件生产大国,世界离不开中国紧固件制造,我国也需要世界市场,行业无论是横向规模发展还是纵向技术升级都具有广阔的发展空间,行业要努力成为紧固件生产强国。
