活塞是汽車的關鍵零部件，它的工作環(huán)境苛刻，因此對其制作技術(shù)要求更高。作為內(nèi)燃機的心臟，不僅蘊含了科技，還蘊含了制作者的心血。馮建增，渤?；钊紫牧蠈＜?，他所主持的活塞新材料開發(fā)和活塞重熔技術(shù)研發(fā)項目都取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，而成功背后的苦與樂恐怕只有他和他的團隊知曉。
探索新材料，成為“吃螃蟹”第一人
活塞的主要作用是承受汽缸中的燃燒壓力，并將此力通過活塞銷和連桿傳給曲軸。在這個過程中活塞要經(jīng)受烈火的考驗，要承受熱與冷的沖擊。而鋁合金材質(zhì)的活塞不能與活塞銷、活塞環(huán)等高強鋼材質(zhì)的零件相媲美，因此基體材料的強化，對于活塞來說至關重要。于是馮建增便帶領著研發(fā)團隊研發(fā)BH135+材料。
BH135+開發(fā)作為一個大的工程，有著各種各樣的難題需要馮建增去攻克，其中活塞材料細化技術(shù)就是較為重要的一項開發(fā)。“活塞組織中α相的細化一直是世界性難題，用鈦硼細化活塞合金，國內(nèi)活塞廠沒有一家敢于吃這個“螃蟹”，我考慮很久后決定由我來第一個嘗試吧。”馮建增介紹，他們在2012年進行了首輪實驗，2014年全面使用細化技術(shù)，材料在美國康明斯試驗中，一舉超過所有競爭對手，獲得了重要主機客戶的充分認可。
馮建增說，渤海活塞新材料的推廣應用，在行業(yè)內(nèi)是重大事件，曾令世界活塞巨頭德國Mahle在中國市場折戟沉沙，在主機廠份額不保，“我?guī)ьI團隊研發(fā)的BH135+材料，使渤?；钊卫慰刂茋囊陨吓欧呕钊袌?。”目前馮建增他們最新研發(fā)的BH137+已超越德國Mahle公司最新材料，已在國六高性能發(fā)動機上進行試驗，初步試驗效果良好。“這為我們國六高性能活塞的開發(fā)占領制高點，在競爭中據(jù)有利位置。”
排除萬難，給活塞穿上“黃金甲”
由于活塞是在高溫高壓高負荷條件下工作，它即強大又軟弱，因為鋁活塞的燃燒室喉口會在發(fā)動機實驗中發(fā)生開裂，這就成了一個軟肋。如何保護活塞的軟肋，就成了馮建增他們的當務之急。“我們開發(fā)的活塞重熔技術(shù)，就像是在活塞軟肋之處加了一道‘黃金甲’。解決了開裂的問題，而這道‘黃金甲’來之不易。”馮建增開始講述這段研發(fā)故事。
2017年，高馬力發(fā)動機開發(fā)使馮建增他們遇到前所未有的挑戰(zhàn)，國外紛紛選用鋼活塞方案，國內(nèi)也甚囂塵上。而作為鋁合金活塞的追夢人，馮建增還是希望從強化鋁活塞入手。“最初我們的原理驗證，經(jīng)反復論證我們選取了乙炔焰使活塞局部熔融，靠活塞鋁基體迅速導熱，以獲得精細的活塞金相組織，正是組織細化讓活塞擁有了超能力。”馮建增說，雖然這個驗證取得了成功，但這只是萬里長征的第一步，為得到穩(wěn)定的實驗結(jié)果，他先后三次到中科院蘭州分院，雙方合作做了激光重熔的試驗，“黃金甲”初步成型，但防護不全面，有氣孔，而且激光重熔方式投資大。
怎么走？如何走？成了擺在馮增建和團隊面前的難題，馮增建說：“那個時候真的痛苦極了，最后經(jīng)過慎重考慮，決定一切從頭再來，換用等離子、氬弧方式。”在2015、2016連續(xù)兩年夏天，馮增建帶領重熔團隊為德國戴姆勒奔馳公司試制了重熔活塞，現(xiàn)兩臺已通過裝機試驗。該技術(shù)活塞現(xiàn)已為美國康明斯、無錫柴油機廠批量供貨。國六柴油發(fā)動機2020年將替代國五，重熔技術(shù)也成為國六高強化發(fā)動機活塞的首選。重熔技術(shù)2017年獲得美國專利，為走出國門鋪平道路。
此外，在活塞局部增強方面，馮增建他們開發(fā)的硼酸鋁晶須增強活塞材料，應用了陶瓷鹽芯技術(shù)，使活塞燃燒室上增加了鋼筋鐵骨，疲勞壽命大為提高。
不斷鉆研，收獲多項榮譽
作為一個科技人員，研發(fā)道路上的艱難恐怕是常人不能體會的?？朔豁椉夹g(shù)難題，不僅是腦力的考驗，也是體力的考驗。加班、熬夜、酷暑下科研都成了馮增建的家常便飯，而這些付出也都獲得了回報。2017年主持的項目“高溫耐壓新型鋁合金材料活塞制造技術(shù)及其裝備” 獲山東省科技進步二等獎、2016年主持的項目“壓力鑄造用陶瓷鹽芯及其活塞”獲濱州市科技進步一等獎，“高強耐磨活塞新材料”項目獲2014年山東省科技進步二等獎，“壓力鑄造用異型鹽芯”專利項目2014年獲濱州市專利一等獎。
近五年獲美國發(fā)明專利一項；“氧化鋁纖維氧化鈦顆粒增強內(nèi)冷鑲?cè)钊髦圃旆椒?rdquo;、“燃燒室喉口重熔強化活塞制造方法”、“硼酸鋁晶須增強燃燒室喉口鑲?cè)?nèi)冷鋁活塞制造方法”、 “一種鋁鋯鈦合金電解生產(chǎn)工藝”、“一種鋁合金熔液精煉無氯清渣劑” 獲五項國內(nèi)發(fā)明專利。
都說行走在科研道路上的人是寂寞的，馮增建卻和他的同事們在寂寞的道路上走出了絢麗的色彩。“我深深的感謝公司領導和同事給予我成長道路上的支持，正是團隊的努力，才使我獲省部級科技進步二等獎4項，市科技進步一等獎2項，授權(quán)發(fā)明專利十項以上，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益十億元。”
