車(chē)輪輪轂軋制技術(shù)

李 慧

(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215000)

1 專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

1.1 中國(guó)專(zhuān)利分析

2000年以前，我國(guó)的相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量較少，增長(zhǎng)速度緩慢，這說(shuō)明我國(guó)的車(chē)輪輪轂軋制技術(shù)處于起步階段，市場(chǎng)需求還不大，相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用較少；在2001-2012年期間，增長(zhǎng)幅度較大，技術(shù)生長(zhǎng)率呈上升趨勢(shì)，屬于技術(shù)發(fā)展期，中國(guó)市場(chǎng)需求逐步打開(kāi)，這是因?yàn)殡S著中國(guó)加入WTO，經(jīng)濟(jì)全球化加快，國(guó)外企業(yè)加速搶占中國(guó)市場(chǎng)，同時(shí)由于中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展以及高鐵走出去戰(zhàn)略的實(shí)施，對(duì)車(chē)輪輪轂數(shù)量和質(zhì)量的需求急劇提升，因此申請(qǐng)量急劇上升。2012年之后，申請(qǐng)量有下降的趨勢(shì)，這可能是由于2011年的溫州動(dòng)車(chē)組事故，政府對(duì)高鐵的發(fā)展速度進(jìn)行了控制和產(chǎn)業(yè)的重新規(guī)劃，高鐵帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增速暫時(shí)放緩，火車(chē)車(chē)輪數(shù)量的需求減少，但是隨著中國(guó)高鐵技術(shù)的進(jìn)一步成熟和全球市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)大以及汽車(chē)工業(yè)的進(jìn)一步強(qiáng)大，車(chē)輪輪轂軋制技術(shù)的專(zhuān)利也將隨著中國(guó)的發(fā)展得到了量和質(zhì)的提升。

1.2 全球?qū)＠治?/h3>

1991年之前，專(zhuān)利申請(qǐng)量較少，之后迅速膨脹式增長(zhǎng)，2000年左右達(dá)到頂峰。1991年之前，汽車(chē)等輪式交通工具在全球還不是太普及，市場(chǎng)有限。過(guò)了1991年，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程加快，汽車(chē)、高鐵等輪式交通工具市場(chǎng)高速膨脹，各國(guó)企業(yè)都開(kāi)始投入大量資金研發(fā)交通工具技術(shù)，例如輪轂的軋制，因此專(zhuān)利申請(qǐng)量一路飆升。2006年之后，全球經(jīng)濟(jì)增速放緩，市場(chǎng)增量有限，企業(yè)不斷限制發(fā)展規(guī)模，技術(shù)投資相對(duì)降低，因此專(zhuān)利的申請(qǐng)量也相對(duì)下降。

在車(chē)輪輪轂軋制領(lǐng)域的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中，申請(qǐng)量排名前3位的分別為中國(guó)、日本、德國(guó)，顯然這與車(chē)輪輪轂軋制技術(shù)水平高低的實(shí)際情況不相符。歐美強(qiáng)國(guó)在中國(guó)的申請(qǐng)量之所以較少，一是因?yàn)橹袊?guó)的專(zhuān)利制度實(shí)施較晚，同時(shí)他們的企業(yè)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)較晚。歐美企業(yè)的專(zhuān)利申請(qǐng)往往是注重質(zhì)量而非數(shù)量，中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)量之所以獨(dú)占鰲頭，當(dāng)然與中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展是有一定原因的。另一方面，中國(guó)政府鼓勵(lì)專(zhuān)利申請(qǐng)，并為之制定了相關(guān)的獎(jiǎng)勵(lì)措施、優(yōu)惠政策等，因此中國(guó)專(zhuān)利數(shù)量龐大。

最早在1888年，德國(guó)就出現(xiàn)了利用簡(jiǎn)單設(shè)備軋制火車(chē)輪轂的技術(shù)(申請(qǐng)?zhí)枺篋E48559DA)，通過(guò)軋制不僅簡(jiǎn)化了輪轂的成型過(guò)程，同時(shí)提高了輪轂的強(qiáng)度，之后利用軋制技術(shù)制備輪轂的方法得到快速發(fā)展和傳播，1916年美國(guó)SLICK EDWIN E提出一種可以調(diào)節(jié)軋制坯料大小的車(chē)輪軋機(jī)(申請(qǐng)?zhí)枺篣S1916 0138741A)，1921年德國(guó)的GEORGE BAKER提出了可軸向進(jìn)給的立式軋機(jī)(申請(qǐng)?zhí)枺篋EB0100104D)，1977年蘇聯(lián)的NIZHNEDNEPROVSKIJ TRUBOPROKATN提出來(lái)可傾斜式軋機(jī)(申請(qǐng)?zhí)枺篠U2542708A)。直到20世紀(jì)90年代末，大部分有關(guān)列車(chē)車(chē)輪軋制的專(zhuān)利申請(qǐng)都集中在軋機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)上，通過(guò)不斷設(shè)置軋機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)獲得所需的技術(shù)效果。進(jìn)入21世紀(jì)之后，人們開(kāi)始關(guān)注軋制工藝而非軋機(jī)本身的改變(如軋制的熱處理工藝、軋制與其他工藝的結(jié)合等)對(duì)軋制產(chǎn)品質(zhì)量和性能的影響，例如1997年，申請(qǐng)人BOCHUMER VER VERKEHRSTECHNIK G提出了通過(guò)控制淬火過(guò)程來(lái)提高軋制產(chǎn)品的綜合性能(申請(qǐng)?zhí)枺篍P97114160A)，2011年申請(qǐng)人ROSSIJSKIE ZHELEZNYE DOROGI AOOT SIEMENS AG 提出了通過(guò)設(shè)計(jì)車(chē)輪尺寸的公差來(lái)提高軋制的精度與質(zhì)量(申請(qǐng)?zhí)枺篟U2011108018A)，2015年，申請(qǐng)人KOLAKOWSKI D提出了焊接工藝與軋制相結(jié)合，制備多層復(fù)合車(chē)輪(申請(qǐng)?zhí)枺篜L41299715A)。

汽車(chē)車(chē)輪的軋制技術(shù)相對(duì)于列車(chē)車(chē)輪出現(xiàn)相對(duì)較晚，1915年英國(guó)首次出現(xiàn)了利用軋制技術(shù)制備汽車(chē)輪的軋制技術(shù)(申請(qǐng)?zhí)枺篏B191509791DA)，汽車(chē)車(chē)輪的軋制主要是集中在工藝的改變(熱處理，材料成分等)，同時(shí)汽車(chē)車(chē)輪的強(qiáng)度要求比列車(chē)低，可以選擇更多的材料和更多的與其他工藝的結(jié)合。1979年，申請(qǐng)人 FURUKAWA ALUMINIUM提出了利用鋁合金軋制出高強(qiáng)輕輪轂(申請(qǐng)?zhí)枺篔P5169279A)，隨后出現(xiàn)大量軋制工藝控制的專(zhuān)利申請(qǐng)。1989年，申請(qǐng)人NIZH-R提出了連續(xù)熱軋工藝(申請(qǐng)?zhí)枺篠U4676 352A)。1998年，申請(qǐng)人提出了控制淬火溫度和速度來(lái)調(diào)節(jié)晶粒大小的工藝(申請(qǐng)?zhí)枺篣S6539765A)。2011年，申請(qǐng)人NIPPON SPINDLE提出了一種不等厚度軋機(jī)，通過(guò)該技術(shù)可以縮短成型時(shí)間(申請(qǐng)?zhí)枺篔P2011223211A)。2013年申請(qǐng)人HYEO-N提出了一種軋制重型汽車(chē)的工藝，通過(guò)與彎曲工藝的結(jié)合(申請(qǐng)?zhí)枺篕R20130096701A)。

2 國(guó)內(nèi)外產(chǎn)研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

中國(guó)作為目標(biāo)市場(chǎng)的主要專(zhuān)利申請(qǐng)人的專(zhuān)利申請(qǐng)量，在國(guó)內(nèi)，申請(qǐng)量排名在前4位的是馬鋼、山東小鴨精工機(jī)械有限公司、浙江遠(yuǎn)大重工鍛壓有限公司、雷斯工程株式會(huì)社；其中，馬鋼的申請(qǐng)量顯著超出其他申請(qǐng)人，由此可見(jiàn)其在中國(guó)市場(chǎng)上的主導(dǎo)地位，馬鋼車(chē)輪公司是我國(guó)第一個(gè)建立車(chē)輪生產(chǎn)線的企業(yè)，是中國(guó)鐵路車(chē)輪最主要的生產(chǎn)基地，其技術(shù)實(shí)力代表國(guó)內(nèi)車(chē)輪生產(chǎn)的最高水平。為實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)車(chē)組車(chē)輪的國(guó)產(chǎn)化，馬鋼2008年申請(qǐng)了科技部“863”重點(diǎn)項(xiàng)目“高速動(dòng)車(chē)組用車(chē)輪的研究與開(kāi)發(fā)”(2008AA030703)，旨在基于現(xiàn)有生產(chǎn)裝備制造時(shí)速 200～350 km 的高速動(dòng)車(chē)組車(chē)輪，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，獲得了許多先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了專(zhuān)利申請(qǐng)，馬鋼在專(zhuān)利布局方面已經(jīng)走在國(guó)內(nèi)其他企業(yè)的前面。

2.2 國(guó)外現(xiàn)狀

俄羅斯的軋制裝備可以達(dá)到年產(chǎn)80萬(wàn)件，領(lǐng)先其他國(guó)家，而烏克蘭也能達(dá)到年產(chǎn)量60萬(wàn)件，僅次于俄羅斯，其次是法國(guó)(20～25萬(wàn)件)和德國(guó)(20萬(wàn)件)。由此可見(jiàn)，作為傳統(tǒng)重型工業(yè)強(qiáng)國(guó)的俄羅斯并沒(méi)有隨著蘇聯(lián)的解體而導(dǎo)致軋制技術(shù)的落后，蘇聯(lián)當(dāng)年重型工業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局，為俄羅斯等歐洲國(guó)家打下了良好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀，筆者提出以下建議：(1)開(kāi)發(fā)出新材料，探索出除了鋼、鋁等材料的軋制工藝，例如鈦合金軋制、高熵合金軋制。(2)中國(guó)企業(yè)應(yīng)積極進(jìn)行全球?qū)＠季郑粌H僅只在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)，還要注重專(zhuān)利申請(qǐng)質(zhì)量。(3)政府加大研發(fā)的資金投入，積極引導(dǎo)科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研的平臺(tái)建設(shè)。總之，研發(fā)合理的成形工藝設(shè)計(jì)模型，科學(xué)地設(shè)計(jì)車(chē)輪各部位的余量，解決經(jīng)驗(yàn)法帶來(lái)的余量過(guò)大問(wèn)題是提高車(chē)輪材料率的關(guān)鍵。為此，需要深入研究車(chē)輪多工步成形過(guò)程變形規(guī)律和熱處理過(guò)程的形位尺寸變化。