冠軍機(jī)車的頂尖氣門,是如何煉成的?
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一顆直徑僅4毫米的氣門,裝到摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)上,能否“扛住”800攝氏度的高溫?當(dāng)氣門材料的密度,被“壓縮”到比常用鈦合金還輕時(shí),會(huì)給賽車帶來(lái)什么變化?
3月底,世界超級(jí)摩托車錦標(biāo)賽(WSBK)葡萄牙站中量級(jí)組別賽場(chǎng)上,成立僅兩年的中國(guó)品牌張雪機(jī)車奪冠,打破了國(guó)外品牌對(duì)該組別長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的壟斷。領(lǐng)先近4秒沖線的那一刻,這些問(wèn)題,有了具象的答案。
廣東佛山,季華實(shí)驗(yàn)室(先進(jìn)制造科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室)研發(fā)團(tuán)隊(duì)二十年磨一劍,為冠軍機(jī)車鍛造出頂尖氣門。
“對(duì)摩托車來(lái)說(shuō),發(fā)動(dòng)機(jī)是‘心臟’,氣門是‘呼吸系統(tǒng)’,進(jìn)氣門控制空氣進(jìn)入氣缸,排氣門排出燃燒后的廢氣,一進(jìn)一出決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出?!睂?shí)驗(yàn)室材料科學(xué)與技術(shù)研究部主任李小兵介紹,“排氣門在高溫下的工作性能,往往影響比賽成績(jī)”。
走進(jìn)季華實(shí)驗(yàn)室中試車間,高端數(shù)控機(jī)床低聲悶響,傳送帶穩(wěn)穩(wěn)滑動(dòng)、機(jī)械手靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。工作臺(tái)上,兩根吸管形狀、底下帶個(gè)喇叭口的金屬件,便是自主研發(fā)的鈦鋁合金氣門?!?000年,我們?cè)谥袊?guó)科學(xué)院金屬研究所時(shí),發(fā)現(xiàn)鈦鋁合金科研潛力大,陸續(xù)出了不少原創(chuàng)性成果。”研發(fā)團(tuán)隊(duì)學(xué)科帶頭人劉奎說(shuō)。
2021年5月,研發(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)到季華實(shí)驗(yàn)室,依靠當(dāng)?shù)氐闹圃鞓I(yè)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)鏈配套,開(kāi)始探索產(chǎn)業(yè)化之路。后來(lái),研發(fā)團(tuán)隊(duì)和張雪機(jī)車接觸,發(fā)現(xiàn)了合作契機(jī)?!皬堁C(jī)車在研制高轉(zhuǎn)速大排量發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),傳統(tǒng)材料重,轉(zhuǎn)速上不去;鈦合金降低了密度,但不耐高溫。當(dāng)時(shí),我們也在找新材料的應(yīng)用場(chǎng)景,合作一拍即合?!?/p>
經(jīng)過(guò)一年,研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功攻克了細(xì)桿鈦鋁合金氣門穩(wěn)定成型工藝。換上新氣門的發(fā)動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速可以穩(wěn)定達(dá)到1.4萬(wàn)轉(zhuǎn)/分鐘,相比傳統(tǒng)材質(zhì)每分鐘至少提升1000轉(zhuǎn),帶來(lái)更優(yōu)化的進(jìn)排氣效率。并且新材料可耐800攝氏度以上高溫,性能更加穩(wěn)定。
張雪機(jī)車需要三缸機(jī)、四缸機(jī)里的細(xì)桿徑氣門,“比起單缸機(jī),直徑雖然只小了1—2毫米,但對(duì)金屬間化合物來(lái)說(shuō),越細(xì)越容易開(kāi)裂,產(chǎn)業(yè)化難度提升了幾個(gè)數(shù)量級(jí)?!崩钚”f(shuō)。走熱軋路線,但“一做就裂”;國(guó)際通行的“包套擠壓”成本高,很難推向市場(chǎng);嘗試熱擠壓工藝,一直沒(méi)有突破……從模具、潤(rùn)滑劑、加熱溫度到退火工藝,研發(fā)團(tuán)隊(duì)一步步摸索、改進(jìn),最終實(shí)現(xiàn)了細(xì)桿鈦鋁合金氣門的可控制造。
奪冠后的張雪機(jī)車,又向?qū)嶒?yàn)室下了批量化的氣門訂單?!靶庐a(chǎn)品要量產(chǎn)供應(yīng)民用市場(chǎng),成本至關(guān)重要。我們已經(jīng)孵化了新材料有限公司,不斷改進(jìn)工藝,讓氣門生產(chǎn)的品質(zhì)更穩(wěn)定、良品率更高。未來(lái)新材料還有望拓展到剎車盤、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等領(lǐng)域?!崩钚”f(shuō)。
作為首批建設(shè)的廣東省實(shí)驗(yàn)室之一,季華實(shí)驗(yàn)室累計(jì)申請(qǐng)發(fā)明專利達(dá)3026件,孵化企業(yè)25家,其中國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)3家,相關(guān)企業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超50億元,探索構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用全鏈條創(chuàng)新生態(tài)。
?。T媛參與采寫)
《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2026年04月11日 06 版)
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