我国空压机螺杆制造技术的现状和发展趋势

我国空压机螺杆制造技术的现状和发展趋势前言近15年来螺杆在我国空压机、冷冻机、工业泵、塑料机械中应用越来越广泛。制造设备开始引进英国Holroyd公司的2AC、5AC螺旋转子铣床及其配套设备（总数十余台），90年代以来国产螺杆铣床及其配套设备开始供应用户。但我国螺杆空气压缩机、冷冻压缩机、泵、塑料机械不但在设计技术上与国际先进水平有差距，在制造技术上更加落后，严重制约了我国这四大类机械产品在国际和国内市场上的竞争力。为此应该对我国螺杆制造技术的现状和水平有一个清醒的认识，尽快追踪国际先进制造技术的发展趋势，使我国螺杆制造技术和产品质量早日达到国际上发达国家的水平。我国空压机行业螺杆制造技术的现状-发展史1934年瑞典教授A.Lysholm发明非对称齿形的双螺杆压缩机原理，60年代由瑞典SRM公司研制成工业产品，70年代初投入大批量生产。我国无锡压缩机厂和上海第三压缩机厂（即今上海压缩机厂）于1965年开始研制螺杆式空气压缩机。1970年上海压缩机厂研制成功LX65（φ650）螺杆铣床，这是中国自行研制成功的第一台螺杆铣床，其铣削螺杆的直径在当时世界上处于领先地位，按此原理重新制造的一台铣床至今仍在车间使用。虽然我国螺杆压缩机的研制初期是与国际上同步的，但由于文化大革命的影响，无锡压缩机厂和上海压缩机厂直到1985年分别引进英国Holroyd公司的2AC、5AC螺杆铣床后才形成批量生产，整整比瑞典落后了15年。-企业经过1985年至今的15年发展，我国目前主要有13家压缩机厂可成批制造1.5～100m3/min的螺杆压缩机。这些工厂包括：·无锡压缩机总厂：是目前我国生产螺杆压缩机批量最大、品种最全的工厂。拥有2AC铣床一台（1985），5AC铣床二台（1995）及其配套设备。螺杆年生产能力12000对。该厂球墨铸铁螺杆占较大比例。·上海英格索兰压缩机有限公司：由上海压缩机厂与美国英格索兰公司合资。拥有5AC铣床一台（1985），2AC铣床一台（1995）及其配套设备。螺杆年生产能力6000对。该厂螺杆钢件和球墨铸铁件各占一定比例。·南京压缩机有限公司：是近几年投资螺杆制造设备力度最大的企业。拥有青海第一机床厂QH2?29半自动螺旋转子铣床一台（1995），德国Klingelnberg公司HNC35SL全数控高精度螺杆磨床一台（1996）及其配套设备。螺杆年生产能力8000对。该厂螺杆主要采用钢件。·柳州富达机械有限公司：该厂拥有意大利SU公司螺杆磨床一台。·江西气体压缩机厂·烟台空压机总厂（烟台兰星压缩机有限公司）·南京三达机械有限公司·北京第一通用机械厂·天津市华北空气压缩机厂·宁波欣达螺杆压缩机有限公司·中山复盛机电有限公司·沈阳空气压缩机厂·大连空气压缩机厂最后三家工厂不制造螺杆（中山复盛从台湾复盛进货），采用外协购买。-产品由于材料和制造技术的难度尚未突破，因此国内目前全部生产双螺杆压缩机。喷油的由阳转子带动阴转子自啮转动，无油的配有驱动齿轮付带转。除个别厂自制齿轮件，大部分厂齿轮件外协。-材料和制造技术材料少数厂采用球墨铸铁件，多数厂采用35#和45#中炭钢（调质）。·球墨铸铁件：典型的工艺路线是粗铣→精铣→齿面局部硬化。·中炭钢件：有两种工艺路线粗铣→调质→精铣（多数厂）。粗铣→调质→精磨（少数厂）。采用粗精铣工艺的螺杆，其齿形精度只能达到0.02～0.04mm，齿面粗糙度Ra1.6～3.2μm，而采用粗铣精磨工艺的螺杆，其齿形精度可达到0.005mm，齿面粗糙度Ra0.1～0.2μm。两种工艺的齿形精度和表面质量差距很大。-专业化协作空压机行业的螺杆，一般由本厂自行制造。采用外协螺杆配装螺杆空压机的既不能形成本厂自有的产品系列，也不能批量供货，因此只有少数厂这样组织生产。但也有个别单位租用青海第二机床厂的螺旋转子铣床组织螺杆生产，其压缩机产量较少。我国冷冻机行业螺杆制造技术的现状-发展史单螺杆制冷压缩机1960年由法国Zimmern发明基本原理，1962年试制出首台样机，1970年后用于冷冻机行业。我国从引进设计制造技术到成批生产双螺杆制冷压缩机的历史只有10年，开发和成批生产的历史，都比空压机行业要短，目前的生产规模也比空压机行业要小。-企业自80年代末我国冷冻机行业开始引进双螺杆制冷压缩机的设计制造技术，至今我国已有9家（台湾2家）企业可成批生产双螺杆开式和半封闭式制冷压缩机。这些企业包括：·武汉冷冻机厂·大连冷冻机厂·烟台冷冻机厂·重庆嘉陵制冷空调设备有限公司：该厂于1993年引进Holroyd公司2AC螺旋转子铣床及其成套设备后，1995年又增加青海第二机床QH2-029螺旋转子铣床一台。螺杆年生产能力2000对。·天津第二冷气机厂·无锡制冷设备厂·上海～冷开利空调设备有限公司：由上海第一冷冻机厂与美国Carrier公司合资（1995年3月）。该公司的螺杆制冷压缩机中，只有螺杆由国外供货，一对30kW冷冻压缩机螺杆（φ110×300）供应价只有300美元，而且齿面是精磨过的。·台湾复盛股份有限公司：该公司在大陆设有复盛实业（上海）有限公司。并在广东中山设有中山复盛机电有限公司。·台湾汉钟精机股份有限公司：在大陆设有上海汉钟精机有限公司。-产品全部生产双螺杆制冷压缩机。烟台冷冻机厂只生产开式，嘉陵、无锡、复盛、汉钟只生产半封闭式，其余各厂都同时生产开式和半封闭式制冷压缩机。-材料和制造技术材料采用中炭钢或中炭合金钢调质。制造技术都采用粗铣→调质→精铣工艺。目前在制冷压缩机中只有上海～冷开利空调设备有限公司的螺杆是经过精磨的（螺杆从国外进货）。螺杆齿形精度和表面粗糙度的情况与空压机相同。-专业化协作除上述九家企业自制螺杆制冷压缩机外，其他冷冻机厂有需求时，都采购国外或台湾的螺杆制冷压缩机，组装制冷空调设备。我国泵行业螺杆制造技术的现状-发展史单螺杆泵是1932年由法国工程师Moineau发明，并由德国PCM泵公司制成产品。三螺杆泵是1931年由瑞典IMO公司发明并制造的。我国天津市工业泵厂于60年代初研制成功船用高压小流量三螺杆泵，并扩展为单、双、三螺杆泵专业厂。沈阳水泵厂于60年代中期研制生产双、三螺杆泵，70年代研制成功五螺杆泵。天津工业泵厂于1984年引进德国Allweiler公司的制造技术和英国Holroyd公司的2AC螺杆铣床和配套设备后，我国才开始批量生产螺杆泵。比国外整整落后了20年。-企业经过1984年以来15年的发展，我国目前已有螺杆泵专业厂近30家。主要厂家有：·天津市工业泵厂：1984年引进Allweiler公司制造技术、英Holroyd公司2AC螺杆铣床一台及其配套设备，1993年引进德国Bornemann公司技术、奥地利Linsinger公司数控螺杆旋风铣床一台、和2AC桳，5AC螺杆铣床各一台，1998年引进德国Klingelnberg公司HNC35SL全数控高精度螺杆磨床一台。年产单、双、三螺杆泵约6000台。·石首水泵厂：1989年引进捷克Sigma公司技术和空心管压制单螺杆泵转子设备。·西安远东机械制造公司曲杆泵厂：年产油田用单螺杆泵约600台。·其他单螺杆泵厂有：杭州水泵总厂、兰州水泵厂、浙江东阳螺杆泵厂、上海轻工机械技术研究所、靖江化工机械厂、无锡梁中螺杆泵厂、北京石油机械厂、嘉兴石油机械厂、中成机械制造有限公司等。·双螺杆泵厂：除天泵和沈泵外，还有江苏淮阴通用机械厂和广州造船厂机械分厂。年产量一般在几百台。·三螺杆泵厂：除天泵、沈泵、兰泵外，还有南京工业泵厂、上海水工机械厂。后两家年产量较少。·五螺杆泵厂：唯一的生产厂枣沈泵厂将转让生产权给天泵厂。-产品我国单、双、三、五螺杆泵的年产量总计约10000余台，以三螺杆泵产量量大，约占半数以上，其次为单、双螺杆泵。五螺杆泵产量很少。-材料和制造技术螺杆泵转子由于工况恶劣，因此选材比空压机、制冷机的螺杆要好，如选用38CrMoAl、40Cr、20Cr13、16Mn、CrS5的，常需经渗氮硬化（HRc56～60）。也有选用CrNi、CrMo、CrNiMo不锈钢、MnCrS钢等。制造技术一般厂是粗、精铣→氮化。国内只有天津工业泵厂采用粗铣→氮化→精磨工艺。-专业化协作我国泵行业除天泵、沈泵等少数厂外，螺杆生产设备十分简陋，因此亟需建立设备齐全、工艺先进的螺杆专业制造厂。我国塑料机械行业螺杆制造技术的现状-发展史在塑料机械中用到螺杆的主要是注塑机和挤出机。注塑机基本上是单螺杆，挤出机以单螺杆为主，近年发展了双螺杆，晨光化工研究院还研制了四螺杆挤出机，但产量很少。改革开放20年来，家电、建材、汽车、文具、玩具等行业突飞猛进，家庭作坊式私营企业也发展迅速，因此注塑机行业高速发展，仅浙江宁波地区就有33家注塑机厂，全国60余家。挤出机行业发展稳健，至今骨干厂也就5～6家。-企业☆注塑机行业主要的企业有：·大连橡胶塑料机械厂·无锡塑料机械厂·宁波塑料机械总厂·震德塑料机械有限公司·东华塑料机械有限公司·宁波海天机械有限公司其中海天公司是一家民营企业，据介绍1998年销售注塑机3000台，销售额5亿元。☆挤出机行业主要的企业有：·江苏科亚化工装备有限公司·上海挤出机厂·武汉塑料机械厂·山东塑料机械厂·甘肃化工机械厂·晨光化工研究院塑料机械研究所-产品我国现在生产合模力1t～3000t注塑机，螺杆直径φ20～200mm的单、双螺杆挤出机。注塑机的全国年产量约15000台，挤出机的全国年产量约2000台。我国目前还不能生产精密型注塑机。-材料和制造技术螺杆材料国内一般采用38CrMoAl4、40Cr5、45#钢，并用盐浴液体、气体、离子氮化，其硬度值达Hv1000～1100（HRc65～72），但因氮化层深度只有0.5mm，磨损后芯部硬度只有Hv280，因此螺杆寿命很短。近年来采用镀硬铬（易脱层）、表面喷涂（碳化钨），头部采用高速钢、莱氏体铬钢（X220CrMoY121,HRc60～62，Hv700～800）等提高其耐用度。制造技术普遍是热轧料→铣削（旋风铣、靠模铣、青海第二机床厂的SB6332、SK6332A半自动或数控螺纹铣床）→氮化或高频淬硬→砂带抛光。螺杆成品尺寸几何精度低，使用寿命短，砂带抛光现场环境污染严重等，是行业内普遍存在的严重问题。-专业化协作塑料机械行业有许多螺杆专业厂，例如浙江舟山地区就有金海机械公司等50多家螺杆制造厂。目前存在的问题是设备简陋、制造技术落后，螺杆质量低劣，寿命短。同时螺杆机筒制造精度也低、质量差、寿命短。这些都严重制约了我国高精度注塑机和挤出机的发展。我国螺杆制造技术的发展趋势空压机螺杆和制冷压缩机螺杆其使用中的介质和工况有差别，但材质、热处理、尺寸、型线设计等有许多相似之处，因此台湾的复盛公司和汉钟精机公司都是横跨空压机和制冷机两个行业，西方许多公司也是如此。目前国内许多制冷空调厂家都明确表示螺杆制冷压缩机要选用，但不自制，立足外购。因为需要形成螺杆制冷压缩机的成批生产能力，需要3000万元投资，这对许多厂都是不经济的。我国已经有10家空压机厂和8家制冷机厂（含台湾复盛、汉钟精机）具备螺杆成批生产能力。纵观美、日、德、英、意等国有名气的螺杆压缩机制造公司，每国也就3～7家，因此我们不应再盲目增加螺杆压缩机制造厂家的数量，而应提高螺杆设计制造质量；扩展品种、规格；扩大产量、降低成本和售价三方面狠下工夫。提高制造技术的关键是采用新材料、新工艺、新设备。但任何机械产品都受到产品成本和市场的制约，因而不应脱离国情盲目地提倡全行业都采用世界第一流的工艺和设备。压缩机行业目前主要的倾向是先入为主，照搬国外个别公司的现成工艺。英国Holroyd公司是一家历史悠久的螺杆制造及机床公司，据介绍年产螺杆十万付，供应世界各国。该公司顺应世界潮流，近年开发了TG150E和TG350E螺杆磨床。因此我国压缩机螺杆制造技术及生产布点应有以下发展趋势：-用精磨代替精铣铣削能达到的型线精度和表面粗糙度是比较低的，随着设计对螺杆型线尺寸及形状精度要求的提高，精铣已很难达到设计要求。粗糙度也直接影响螺杆付的使用寿命。因此全