“石家莊智造”讓高鐵運行更智慧
2016-05-25
——走近高科技·聚焦高鐵制動上的“中國螺栓”
□本報記者王巍
5月15日，在凌云集團河北太行機械工業(yè)有限公司的生產(chǎn)車間內(nèi)，一位工人將一根銀白色螺栓放在機床的工裝座上。隨著機器啟動，一個紫銅感應(yīng)器應(yīng)聲落下，精準地套在螺栓上，螺栓的桿部亮起明亮的橘紅色火光……
“這是我們引進的先進高頻淬火技術(shù)。它使我國高鐵制動系統(tǒng)關(guān)鍵部件生產(chǎn)實現(xiàn)了國產(chǎn)化，打破了西方國家多年的壟斷?！痹摴炯夹g(shù)處處長郝彥彰說。
2007年以來，太行機械所屬的機械制造公司立足高難度、高精度、高技術(shù)含量產(chǎn)品研發(fā)，在高難技術(shù)的支撐下，產(chǎn)品已經(jīng)由高速動車組系統(tǒng)，向大功率機車、城鐵制動系統(tǒng)拓展，并逐步實現(xiàn)了主要零部件的自動化生產(chǎn)，震動業(yè)界。
依托創(chuàng)新
傾力推進高鐵國產(chǎn)化
在機械制造公司的生產(chǎn)車間，成品區(qū)擺放著一箱箱已經(jīng)生產(chǎn)完畢的不同型號螺栓。郝彥彰從中抽出一根十幾厘米長的螺栓，扭頭對記者說：“高強度螺栓是高鐵制動系統(tǒng)的重要零部件。別看它外表不起眼，其實是一種科技含量很高的產(chǎn)品?！?br />
高強度螺栓既要具有相當大的硬度，又要具備一定的韌性。因為，只有這樣，高鐵制動裝置才能既耐磨又堅韌。同時，它還提出了較為嚴格的淬火加工技術(shù)要求，可以實現(xiàn)距離端面1mm范圍的淬火，這在業(yè)界是技術(shù)難度極高的。
在機械公司的生產(chǎn)車間內(nèi)，有兩臺頂部帶有抽風管道的機器顯得十分惹眼。此時，一名技術(shù)工人正在利用它對一筐螺栓進行精細加工。這名工人首先將一根螺栓固定在玻璃窗底部的一個托架上，然后，關(guān)閉玻璃窗，啟動程序按鈕。隨著螺栓的高速轉(zhuǎn)動，玻璃窗內(nèi)一個感應(yīng)器緩緩落下，穩(wěn)穩(wěn)地而且精準地將螺栓套在中央。幾秒鐘后，幾股激烈的水流從玻璃窗內(nèi)噴出，沖刷在這個螺栓上。當技術(shù)工人將螺栓從機器上取下時，其金屬色澤比加工前顯得更加鮮亮。
“這是數(shù)控高頻淬火設(shè)備，主要是通過電磁感應(yīng)技術(shù)，使零件表面溫度瞬時產(chǎn)生極高的溫度。高強度螺栓能夠達到尺寸精度和硬度標準，全靠它。”郝彥彰說。
多年來，高鐵制動系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)一直被德國掌握。要想使之實現(xiàn)國產(chǎn)化，國內(nèi)生產(chǎn)的零部件就必須送到德國，由德國人進行檢測。
直到2010年春節(jié)前夕，太行機械公司接到命令，要求在春節(jié)前完成高鐵某鑄件高頻淬火技術(shù)的研究、試制、加工，并在最短的時間內(nèi)形成批量生產(chǎn)。
在接到這個任務(wù)之初，郝彥彰以及他的同事們既激動又擔心。
因為，德國對這類鑄件的檢測標準極其嚴格。在試制加工的3個多月時間里，機械公司從領(lǐng)導到員工每天都在車間里反復(fù)做試驗。經(jīng)過無數(shù)次失敗，他們突破了傳統(tǒng)高頻加熱的技術(shù)瓶頸，按時生產(chǎn)出了第一批高頻淬火鑄件產(chǎn)品。
直到現(xiàn)在，郝彥彰都無法忘記，得知他們的鑄件通過德國產(chǎn)品檢測時，自己那激動、喜悅的心情。
技術(shù)升級
“石家莊智造”更具競爭力
在生產(chǎn)車間的成品存放區(qū)，公司常務(wù)副經(jīng)理高民棟又拿出一個黑色的不規(guī)則“U”字形鑄件。
“這是高鐵制動裝置上的一種異形鑄件，要求是在表面指定的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)局部淬火，而且，淬火尺寸、硬度和深度要求都異常嚴格。”他說。
對異形鑄件進行高頻淬火，技術(shù)難度更高，此前國內(nèi)幾乎沒有人能做到。在前期的試驗階段，機械公司的技術(shù)人員采用了仿形加工工藝。但是，他們很快就發(fā)現(xiàn)，該工藝在上下加工范圍上很難做到精確控制。經(jīng)過無數(shù)次試驗，效果始終都不是很理想。
技術(shù)人員們靜下心來，對企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)進行了深度梳理。比如，在實驗上下點的控制時，能不能通過可編程控制器，來對感應(yīng)器進行控制？這樣，感應(yīng)器就可以像刀具一樣，在鑄件表面游走，實現(xiàn)對淬火處的精準加工。
在明確了新的技術(shù)方向以后，技術(shù)人員們馬上行動起來，經(jīng)過反復(fù)編程和試驗，產(chǎn)品終于達到質(zhì)量要求。
在車間的高頻淬火生產(chǎn)區(qū)域，工作人員打開一個白色柜子，里面擺滿各種各樣的淬火感應(yīng)頭，足有數(shù)十種之多。高民棟說：“這都是我們根據(jù)不同的異型鑄件自己研發(fā)和生產(chǎn)的感應(yīng)器，基本能夠滿足各種高鐵制動系統(tǒng)零部件的淬火需要。”
另外，太行所屬機械公司對高強度螺栓的以車代磨工藝，也是一項重要工藝創(chuàng)新。
高強度螺栓表面硬度大，這類產(chǎn)品的加工通常采用磨削加工。不過生產(chǎn)效率低下，一天下來也就能生產(chǎn)20多根。如何提高效率，又成了一道難題。
“以車代磨”工藝研發(fā)的重任落在了公司數(shù)控車工靳小海身上。
用普通刀具加工，磨損厲害且容易折斷，加工精度誤差也遠超標準。為找到適合加工不同原料螺栓的刀具，靳小海找來瑞典、美國、以色列等國的各式刀具逐一試驗。根據(jù)幾何參數(shù)和刀具材料，一點點兒改進切削參數(shù)，終于選出了一套適合的刀具方案，并根據(jù)實際需求設(shè)計數(shù)控程序。
以車代磨技術(shù)的應(yīng)用，使機械公司的生產(chǎn)效率成倍提高，高強度螺栓產(chǎn)量由原來磨削加工的每班25件，提高到班產(chǎn)130-150件，為高鐵制動裝置主要零部件的批量化生產(chǎn)奠定了基矗
此外，端面推力軸承也是一個令許多專業(yè)軸承廠撓頭的產(chǎn)品。軸承壁厚只有0.6mm，異型軸承不僅要保證在0.6mm的卡槽內(nèi)，讓3mm的滾珠運動無卡滯，還要確保滾珠受力均勻、不變形。多家軸承廠經(jīng)過試驗都搖頭放棄。面對該難題，機械公司的技術(shù)人員和技能骨干經(jīng)過多次試驗，不到一個月就攻克了難關(guān)。
屢克難關(guān)
為高鐵制動智慧加碼
在機械公司的高強度螺栓生產(chǎn)線上，兩只機器手靈巧地來回穿梭。其中，一只機器手從插滿螺栓的架子上將螺栓一根根拿起，然后放入一個機器內(nèi)。經(jīng)過初步加工后，機器手又將它放上傳送帶，由另一只機器手一只只拿起，放入車床，車出螺紋，最后，整齊地插入生產(chǎn)線另一頭的螺栓架子。
在這套自動化生產(chǎn)線區(qū)域內(nèi)，完全看不到工人的身影，螺栓的上料、車螺紋、銑扁等工序，完全由機器手完成。
機械公司生產(chǎn)運營副經(jīng)理李光旭說，目前機械公司的兩臺生產(chǎn)線可以提高三分之一的生產(chǎn)效率，整條生產(chǎn)線只需要一個人就可以。智能化、自動化、少人化已經(jīng)讓太行機械嘗到甜頭，他們正在開發(fā)更多適合自己的數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備。比如，現(xiàn)在螺栓從生產(chǎn)線到高頻淬火設(shè)備還需要工人運輸，不久這里就會多上幾臺全自動貨車，高強度螺栓的整個生產(chǎn)過程都將由電腦和機器人來完成。
目前，機械公司“十三五”期間的訂單已突破1億元，僅大小13項高鐵螺栓生產(chǎn)加工就已達幾十萬根。面對龐大的中國高速鐵路市場，太行機械的數(shù)字化生產(chǎn)將為高鐵制動增加更多智慧元素。
技術(shù)和工藝的創(chuàng)新，為高鐵制動擰上了“中國螺栓”，也讓太行的產(chǎn)品向著更廣闊的領(lǐng)域延伸，除了高速動車組系統(tǒng)，他們還拓展到了大功率機車、城鐵制動系統(tǒng)等。
在公司的產(chǎn)品展示墻上，一個黑色的圓形設(shè)備照片下方，寫有“青藏盤”字樣。李光旭介紹說，這是一組青藏鐵路列車特有的制動系統(tǒng)，主要零部件就由機械公司生產(chǎn)。青藏鐵路列車在行駛過程中，所跨海拔落差巨大，對制動系統(tǒng)零部件的技術(shù)要求極高。
從全世界來看，高寒條件下鐵路運行管理控制技術(shù)都有很多難題。而上述這種高寒車的零件加工技術(shù)研究，對太行機械是一個新的突破，對“石家莊智造”也是一個新的起點。
編輯：張小波
