一、行業(yè)背景
試驗機行業(yè)是一個傳統(tǒng)而又新型的行業(yè)。傳統(tǒng)是因為試驗機是較基礎也較古老的機械設備之一,早在17世紀,伽利略、達芬奇就利用原始的方法,來進行建筑材料的力學性能試驗;中國的試驗機行業(yè)起步于解放初期。說這是一個新型產(chǎn)業(yè),是因為隨著新材料的應用和新技術(shù)的發(fā)展,更高的質(zhì)量要求不斷地對試驗機提出更精確和更高性能的要求,以獲得更加真實和科學的試驗數(shù)據(jù),所以先進的高端試驗機必須應用較新的綜合技術(shù)不斷提高創(chuàng)新。
目前我國高端的力學測試儀器主要依靠進口,而國外的的生產(chǎn)廠家對很多我國科研和新產(chǎn)品開發(fā)必需的試驗機設備是禁售的,嚴重制約了我國工業(yè)和科技的發(fā)展。
二、產(chǎn)品需求分析
試驗機系統(tǒng)本質(zhì)上是機械仿真系統(tǒng),是模仿試驗樣件在實際應用中的工況進行強度或性能試驗。按試驗對象可分為材料試驗機和結(jié)構(gòu)試驗機兩個大類。
材料試驗機主要適用于金屬、非金屬、復合材料及制品的拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離、撕裂等各種現(xiàn)實中的載荷用試驗標準規(guī)定的試樣進行規(guī)范的物理性能試驗,試驗標準有GB、ISO、JIS、ASTM和DIN等。該產(chǎn)品廣泛應用于航空航天、石油化工、車輛制造、機械制造、電線電纜、塑料橡膠、紡織、陶瓷、建材、家電、醫(yī)療、大專院校、商檢仲裁、技術(shù)監(jiān)督和科研院所等單位。
結(jié)構(gòu)試驗機一般用于從飛機、車輛,到鞋子及建筑的結(jié)構(gòu)件,如零部件、組件以及整機的性能。結(jié)構(gòu)試驗可以根據(jù)行業(yè)標準,但更多的是通過模擬結(jié)構(gòu)件的實際受載工況進行強度、耐久性或其它性能試驗。
試驗機的類型按試驗物理性能要求和方法又可分為靜態(tài)強度試驗機和動態(tài)疲勞試驗系統(tǒng)。靜態(tài)試驗機主要用于獲取或確認材料或結(jié)構(gòu)的彈塑性強度。而動態(tài)疲勞試驗系統(tǒng)是機械力學模擬系統(tǒng)用于模擬從材料、零部件、結(jié)構(gòu)件,到整機如飛機、車輛、艦船,到人工心臟瓣膜,人工關(guān)節(jié)在實際應用中受載和環(huán)境(如高低溫, 鹽霧,紫外線)下進行試驗來獲取或確認材料、結(jié)構(gòu)件或整機的耐久性疲勞強度或性能來驗證是否達到設計要求。
高端試驗機特別是動態(tài)疲勞試驗系統(tǒng)是航空航天、軍工等領(lǐng)域的研發(fā)與質(zhì)量控制不可或缺的設備。這類高端試驗機的主要生產(chǎn)廠家?guī)缀醵际菤W美的廠家并且是對我國禁售的主要產(chǎn)品。
三、目前國內(nèi)市場需開發(fā)的產(chǎn)品(卡脖子的產(chǎn)品與技術(shù))
目前國產(chǎn)力學儀器急需開發(fā)的產(chǎn)品包括兩大類別,是個系列的產(chǎn)品,包括:
第一類:新材料測試需要的設備:
1、復合材料力學性能表征測試系統(tǒng)。這類測試設備雖然表面看起來和傳統(tǒng)的電子萬能試驗機差不多,但是很多細節(jié)遠遠高于普通電子萬能試驗機的要求。在硬件上,必須具備很高的同軸度,才能保證按照試驗方法規(guī)定的方向加載。工裝夾具要求非常高的精度與硬度。軟件需要根據(jù)試驗標準進行特殊的設計。目前該設備主要由美國Instron和德國Zwick公司主導。
2、在生物醫(yī)藥領(lǐng)域,也是進口高端設備的天下。從骨科、齒科到心臟支架、瓣膜,國產(chǎn)設備都很難滿足相關(guān)試驗標準的要求。
3、另外有些特殊的新材料,需要在高溫、高壓、真空或者腐蝕環(huán)境里面測試材料的力學性能,這類專業(yè)設備也是進口設備為主。
第二類:動態(tài)試驗機:
1、應變疲勞系統(tǒng)。應變疲勞應用領(lǐng)域廣泛,包括航空發(fā)動機、核電、地面車輛、武器裝備和艦船等領(lǐng)域,是較重要的力學性能指標之一。應變疲勞作為主要的疲勞失效模式之一,受限于技術(shù)瓶頸,之前只能采用昂貴的進口設備。目前市場上以MTS的設備為主,MTS受美國政府出口管制的限制,已經(jīng)不能為我國航空航天、武器裝備等行業(yè)提供任何設備。國內(nèi)大部分的疲勞試驗設備目前只能做普通的應力疲勞試驗。
2、多軸疲勞系統(tǒng)。包括軸向-扭轉(zhuǎn)動態(tài)雙軸疲勞系統(tǒng)、雙軸雙向、三軸六向疲勞系統(tǒng)、多軸協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)等,這類高端試驗機的主要生產(chǎn)廠家?guī)缀醵际菤W美的廠家并且是對我國禁售的主要產(chǎn)品。
四、 國產(chǎn)設備廠家分析
由于以前高端試驗機市場長期被進口設備壟斷,國內(nèi)高端用戶不缺錢,也不考慮購買國產(chǎn)設備。所以國內(nèi)試驗機企業(yè)長期處于中低端市場打價格戰(zhàn),既沒有能力、也沒有動力去研發(fā)高端的試驗設備。中低端市場規(guī)模大、風險低,而且隨著工業(yè)化4.0的風潮興起,由試驗機和機器人組合的全自動試驗系統(tǒng)需求大增,這個技術(shù)風險低(普遍采用德國ABB的機器人)、見效快,所以大家都一窩蜂的去做全自動試驗機,而對高端試驗機的研發(fā)根本沒有人沉下心來去踏踏實實的投入。造成的后果就是在高端試驗機領(lǐng)域和國外的差距越來越大。
這幾年國外高端設備陸續(xù)對國內(nèi)禁售以后,很多客戶改變了觀念,不再一味追求進口高端設備,也給了國內(nèi)試驗機廠家一些機會。以力試為代表的國內(nèi)試驗機企業(yè)也慢慢聚焦到高端的試驗機的研制開發(fā),并取得了一定的進展。
五、力試公司做的工作與取得的成果
經(jīng)過多年的技術(shù)積累,力試科儀的團隊已經(jīng)掌握了高端試驗機生產(chǎn)的關(guān)鍵核心技術(shù)!
力試的核心技術(shù):
1、先進的控制技術(shù),可以進行應變控制的靜態(tài)和動態(tài)試驗;
2、領(lǐng)先的測量技術(shù),特別是高溫應變測量、非接觸應變測量技術(shù),填補了國內(nèi)空白;
3、領(lǐng)先的軟件技術(shù),各種專業(yè)的先進復合材料試驗軟件包,疲勞和斷裂力學軟件包,彈性體試驗軟件等等;
4、超高溫、超低溫的環(huán)境模擬能力,完全替代國外禁售的測試方案,為民族工業(yè)和國防科研助力!
5、具有多軸協(xié)調(diào)加載的解決方案能力,目前是國內(nèi)唯一一家具備多軸協(xié)調(diào)加載輔助系統(tǒng)解決方案的公司!
6、針對不同行業(yè)市場設計的專業(yè)的檢測設備,集成度高的工業(yè)化產(chǎn)品,交鑰匙工程的解決方案!
近幾年隨著中美貿(mào)易戰(zhàn),大量的客戶無法購買到滿足他們試驗需求的進口設備。濟南眾標迎難而上,為中國航空材料研究院、中國航空制造研究院、中國飛機強度研究所以及西北工業(yè)大學、南京航空航天大學等大量的客戶研發(fā)了大量他們急需的高端測試設備,解決了被進口設備卡脖子的問題!
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