在张强进入中国密封件领域之前,中国的密封件市场几乎全部依赖进口。张强用他强劲的创新能力,改变了中国密封件市场的格局。如今,中国密封件市场95%以上的产品均为国产产品。这其中,张强的助力起到了相当关键的作用。

学以致用

张强高考时,国内的通信工程专业正值热门。受母亲影响,他报考了北京邮电大学的通信工程专业,所以他上学时就有机会参与到各种学术活动当中。因此也接触到了国内外最顶尖的资讯与技术,甚至有机会在校曾聆听诺贝尔奖获得者授课。

毕业后,他顺利入职中国铁路通信信号集团,成为了一名通信系统集成业务的项目经理。由于这份工作与他的专业契合度非常高,所以他入职以后也算是顺风顺水。为此,朋友还经常打趣他:“没造上汽车,玩上高铁了。”

尽管没“造上”汽车,但他与交通算是结下了缘分。1年后,他报考了北京交通大学系统工程专业的硕士研究生,主要研究方向是控制工程,说起来还是跟交通有很大的关系。

在“中国通号”的那段日子,正是中国高铁大发展的年代。张强全程参与了武广高铁的通信集成项目,负责14个通信子系统的系统集成工作。不久后,因为在武广高铁工程中的优秀表现,他又先后被调入到京沪高铁、沪宁高铁、哈大高铁等通信系统集成项目当中。

历经锤炼,这时候的张强,已经成为了行业内的通信专家。不久后,他又全程参与了海南省的环岛高铁建设。接触了太多的国家级重点工程,让张强对车辆和轨道交通中工程机械的认知越发清晰。他发现在机械工程施工过程中,很多时候由于密封系统的不完善,会产生泄露等问题。密封系统的失效,在影响机械使用寿命的同时,也会影响到安全生产。

发现这个问题后,张强忽然就有了一种想法:这是一个大有可为的领域。于是他马上决定离职,去从事有关密封件产品的研发工作。

解构密封件

离职后,他发现在矿山机械领域,应用密封件的地方是非常多的。而涉及密封件的技术难点,一是密封结构,二是密封原材料。从事密封件的研发,首先要研究改变密封结构提升密封件的性能。如果密封结构达不到的效果,就要从原材料上着手进行研究。

认识到密封件在机械工程施工中的重要性,张强先是从密封件结构角度去解构产品,然后再对密封件的原材料进行研究。他首先打造了测试标准严苛的密封试验台,对每一项实验数据都严格把关。无数次的模拟,无数次的实验。他甚至把通信工程中系统集成的概念用来解构密封件。

2021年,他在《百科论坛》杂志连续发表《浅谈液压设备中密封装置泄漏的自助补偿技术》和《浅谈液压支架缸体漏液原因分析及对策思考》两篇论文。他说两篇论文是相辅相成的,最终谈的是“组合密封”的概念。很多人都认为密封件就是一个密封圈,其实并不是如此。张强使用的密封技术是由十几个密封件组合而成。这样的组合,兼顾了密封件的耐磨、回弹、耐高压等性能。比如挖掘机施工过程中复杂的动作,就是靠密封件来实现的。有机的组合,必须匹配最完美的集成要素。在张强进入密封件领域之前,国内的密封件大量依赖进口,国产密封件得不到设备制造厂家的认可,也达不到施工方的要求。张强分析了自己能够介入的机会,一是价格问题,二是交货期问题。用国外进口的密封件,价格上非常昂贵,但效果并不比自己生产的更好。另外就是进口产品交货周期最少也得3个月的时间。而这段时间,就是机会。

他很清楚,密封件在煤炭开采过程中的重要性,一旦由于密封件质量不过关在井下产生泄露事故,就肯定会伴随着人员伤亡问题出现。煤炭开采不像家中常用的水龙头,随时都可以更换。在地下1000米的深井中,维修都是非常繁杂的过程,需要把设备从井下拆下来,然后在运到地面上来进行维修更换。大量的维护成本,也不是一般企业能够承受的。

于是,先用可靠的产品让客户去做免费尝试。除去免费使用外,张强还会派专门的人员随时待命进行售后服务。产品性能稳定可靠,市场才逐渐打开。从业10年,张强的团队积累了丰富的数据和经验。他说自己所有的数据都是经历过无数次寿命测试得出的。所以自己产品的可靠性,张强心里最清楚。张强的产品是国内最早实现替代进口产品的。而如今最令人可喜的现象是:当前市场中的密封件,国产产品的使用率已经高达95%以上。

创新发展

不久前,在中国机械工程学会的学术年会上,张强做了一个关于复杂工况下流体密封的研究路线及成果展示主题报告。比如面对油介质的情况如何做到密封效果更好,面对气介质和面对水介质又该如何进行密封。这些结论的得出,都是张强投入大量资金和时间,用无数次的实验得出的结果。

在现实当中,张强最引以为傲的是他带领团队研发出了直径达到630mm的密封件,用于井下10米大采高液压支架,最大工作阻力甚至高达29000KN,相当于近1500辆汽车的重量之和。这是一个可以申请吉尼斯世界纪录的数据。

张强说其实研发生产这么高规格的密封件产品,主要的技术难点还是在于密封结构和材料配方。也正是因为结构和材料等难点,目前全球范围内,还没有哪个国家的技术能够突破到可以生产这么高规格的密封件产品。

对于能生产出这样规格的密封件,张强在材料上经过无数次的模拟和实验。他说自己并不是做材料的,但材料配方是需要自己去一点点去琢磨的。他说自己有时候因为一个密封件,会选择超过100种材料进行实验,最终选择效果最好的一个材料组合,并能够将这些材料有机结合在一起才能够达到现有标准。

在此之前,张强就曾主持过一个省级科研项目“高端聚氨酯密封材料成套技术研发及产业化”,2018年,这个项目正式结题。在这个项目中,首先涉及到的就是密封件的材料问题,然后才是产业化和标准化的问题。当年张强针对这个项目创建了一个实验平台,做产品寿命的研究。张强说自己同清华大学和北京交通大学进行了一些联合研发,其中单一项减震实验,就要经历2600万次的实验数据才能真正得到完善。

2025年年初,张强的两篇论文分别在国外的重要刊物上发表。他在《Engineering Failure Analysis》上发表的《水基乳化液润滑下O型圈密封的摩擦特性及失效机理》一文,用无数的数据证明了在水基介质下,密封圈的寿命延长了3倍以上。在煤炭开采领域,传统的水介质并不是严格意义上的水,通常是95%的水和5%的乳化液。经过张强无数次实验,终于做到了100%使用水介质。没有乳化液的作用,就全部靠密封件自身的性能来提升可靠性,同时也杜绝了地下水的污染问题。

张强的另外一篇论文是刊登在核心期刊《Polymer》上的《基于深度学习的弹性车轮橡胶部件材料参数标定方法》。这篇论文主要讲述密封件减震和弹性车轮的橡胶垫等材料的使用寿命。弹性车轮,广泛应用在铁路行业。传统的车轮是纯钢的,在与钢轨的摩擦中震动噪音非常大。其实德国很早就提出来在钢的车轮中间压一圈橡胶减震块的想法。张强在这方面有着实实在在的两个发明专利。他研发的产品,均通过了2600万次的高频振动测试。

除此之外,张强还在材料配方中加入了耐磨材料。张强的这次研发,对中国的轨道交通行业的非金属减震系统,具有深远的影响。

小结

最近,在亚洲国际动力传动与控制技术展览会上,张强带领“泰宝密封”参展,并被主办方进行了专题采访。张强介绍自己未来的发展时说到:还是要走出去,未来准备参加在汉诺威和法国的相关行业展会上,去了解和学习对方的长处,也将中国在密封件领域做出的贡献介绍给大家。