日前，由中国机械工业联合会组织的“920mm缸径超大型船用低速机曲轴制造技术”项目技术鉴定会在上海召开。鉴定专家组一致认为，该项目成功开发了多项关键核心技术，国内首次突破了920mm及以上超大型船用曲轴全流程的制造工艺，形成的知识产权自主可控，技术达到国际先进水平。
“过去，我们‘船等机、机等轴’，900mm以上缸径的曲轴完全依赖进口，不仅耗资巨大，更时刻受制于人。”业内专家表示，这种被“卡脖子”的痛，曾是我国从造船大国迈向造船强国路上最大的拦路虎。而在上海电机学院联合团队的攻关下，这一被动局面最终得到突破。
一颗“心脏”的自主之路
超大型船用低速机曲轴被称为“船用柴油发动机的心脏”，是大型LNG运输船、大型集装箱船等先进船舶的核心部件。此次成功研制的920mm缸径单段曲轴最大重量达208.3t、曲轴总长20.19m，为全球超重船用曲轴之一。它不仅填补了国内900mm及以上缸径大型低速机船用曲轴的技术空白，更是打破了国外技术壁垒。
超大型曲轴的制造，绝非简单的“铁匠活”，而是一场集材料科学、精密加工、热工学于一体的全链条攻坚战。
团队面临的是“超大截面心部超高强韧性与毫米级变形精度的协同控制技术”“高精度红套加热控制技术”“高精度拼接技术”等攻克任务。
通俗讲，就是如何让这根重达200多吨、长达20多米的“大家伙”，在保证内部“筋骨”足够强韧的同时，把外形尺寸的误差控制在头发丝般的毫米级。因为任何微小的拼接误差都会被成倍放大，最终导致曲轴报废。
钢材的纯净度要求极高，不允许存在大于0.5mm当量的宏观缺陷。为此，团队研发出了大型低氢低氧高洁净下注钢锭制备技术，从源头上保障了材料质量。
同时，面对1240mm壁厚的异形曲拐锻件，团队创新性地开发出大型高强度曲轴锻件强韧性调控热处理工艺，使曲轴强度较以往机型提升14%，韧性提高25%以上。
此外，曲轴并非一体成型，而是多个部件通过“红套”工艺组装。但红套孔外形周边为非均匀异形结构，加热后红套孔变形不均且相对变化量大。面对这一难题，项目团队通过无数次的模拟计算与试制，最终成功研发了非对称结构红套孔加热变形控制工艺，通过精准控制加热温度，将非均匀异形结构的红套孔变形控制在严格公差范围内，实现了毫米级变形精度。
校地企协同的创新链条
“这次项目成功开发的多项关键核心技术，不是孤军奋战的结果，而是一条产学研用紧密结合的创新链。”上海电机学院材料学院李荣斌教授道出了项目成功的核心密码。
在国家工信部“高技术船舶科研项目”和上海市促进产业高质量发展专项资金的支持下，这条从实验室到生产车间，再到远洋巨轮的全产业链国产化攻关之路，开创了一种“以产定研、为产服务”的协同创新模式。高校的科研直接瞄准产业最迫切的需求；企业的生产有了最前沿的技术支撑，区域创新活力因此被充分激发，这是校、企、地三方共赢发展的标志性实践，为我国大国重器铸就“钢铁脊梁”。
据悉，项目研发的全球最大的船用曲轴产品已应用于24000TEU超大型甲醇双燃料集装箱船等船舶上，为中国庞大的造船工业提供了最核心的材料支持，保障了国家能源运输的命脉安全。
项目由上海电机学院联合上海电气上重铸锻有限公司、上海船用曲轴有限公司和上海中船三井造船柴油机有限公司共同完成。
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