“石家庄智造”让高铁运行更智慧 ——走近高科技·聚焦高铁制动上的“中国螺栓” 稿件来源:《石家庄日报》(2016年5月24日第1-2版)
□本报记者 王 巍
5月15日,在凌云集团华亿在线手机版(大中国区)的生产车间内,一位工人将一根银白色螺栓放在机床的工装座上。随着机器启动,一个紫铜感应器应声落下,精准地套在螺栓上,螺栓的杆部亮起明亮的橘红色火光……
“这是我们引进的先进高频淬火技术。它使我国高铁制动系统关键部件生产实现了国产化,打破了西方国家多年的垄断。”该公司技术处处长郝彦彰说。
2007年以来,太行机械所属的机械制造公司立足高难度、高精度、高技术含量产品研发,在高难技术的支撑下,产品已经由高速动车组系统,向大功率机车、城铁制动系统拓展,并逐步实现了主要零部件的自动化生产,震动业界。
依托创新
倾力推进高铁国产化
在机械制造公司的生产车间,成品区摆放着一箱箱已经生产完毕的不同型号螺栓。郝彦彰从中抽出一根十几厘米长的螺栓,扭头对记者说:“高强度螺栓是高铁制动系统的重要零部件。别看它外表不起眼,其实是一种科技含量很高的产品。”
高强度螺栓既要具有相当大的硬度,又要具备一定的韧性。因为,只有这样,高铁制动装置才能既耐磨又坚韧。同时,它还提出了较为严格的淬火加工技术要求,可以实现距离端面1mm范围的淬火,这在业界是技术难度极高的。
在机械公司的生产车间内,有两台顶部带有抽风管道的机器显得十分惹眼。此时,一名技术工人正在利用它对一筐螺栓进行精细加工。这名工人首先将一根螺栓固定在玻璃窗底部的一个托架上,然后,关闭玻璃窗,启动程序按钮。随着螺栓的高速转动,玻璃窗内一个感应器缓缓落下,稳稳地而且精准地将螺栓套在中央。几秒钟后,几股激烈的水流从玻璃窗内喷出,冲刷在这个螺栓上。当技术工人将螺栓从机器上取下时,其金属色泽比加工前显得更加鲜亮。
“这是数控高频淬火设备,主要是通过电磁感应技术,使零件表面温度瞬时产生极高的温度。高强度螺栓能够达到尺寸精度和硬度标准,全靠它。”郝彦彰说。
多年来,高铁制动系统的关键技术一直被德国掌握。要想使之实现国产化,国内生产的零部件就必须送到德国,由德国人进行检测。
直到2010年春节前夕,太行机械公司接到命令,要求在春节前完成高铁某铸件高频淬火技术的研究、试制、加工,并在最短的时间内形成批量生产。
在接到这个任务之初,郝彦彰以及他的同事们既激动又担心。
因为,德国对这类铸件的检测标准极其严格。在试制加工的3个多月时间里,机械公司从领导到员工每天都在车间里反复做试验。经过无数次失败,他们突破了传统高频加热的技术瓶颈,按时生产出了第一批高频淬火铸件产品。
直到现在,郝彦彰都无法忘记,得知他们的铸件通过德国产品检测时,自己那激动、喜悦的心情。
技术升级
“石家庄智造”更具竞争力
在生产车间的成品存放区,公司常务副经理高民栋又拿出一个黑色的不规则“U”字形铸件。
“这是高铁制动装置上的一种异形铸件,要求是在表面指定的区域实现局部淬火,而且,淬火尺寸、硬度和深度要求都异常严格。”他说。
对异形铸件进行高频淬火,技术难度更高,此前国内几乎没有人能做到。在前期的试验阶段,机械公司的技术人员采用了仿形加工工艺。但是,他们很快就发现,该工艺在上下加工范围上很难做到精确控制。经过无数次试验,效果始终都不是很理想。
技术人员们静下心来,对企业现有的生产技术进行了深度梳理。比如,在实验上下点的控制时,能不能通过可编程控制器,来对感应器进行控制?这样,感应器就可以像刀具一样,在铸件表面游走,实现对淬火处的精准加工。
在明确了新的技术方向以后,技术人员们马上行动起来,经过反复编程和试验,产品终于达到质量要求。
在车间的高频淬火生产区域,工作人员打开一个白色柜子,里面摆满各种各样的淬火感应头,足有数十种之多。高民栋说:“这都是我们根据不同的异型铸件自己研发和生产的感应器,基本能够满足各种高铁制动系统零部件的淬火需要。”
另外,太行所属机械公司对高强度螺栓的以车代磨工艺,也是一项重要工艺创新。
高强度螺栓表面硬度大,这类产品的加工通常采用磨削加工。不过生产效率低下,一天下来也就能生产20多根。如何提高效率,又成了一道难题。
“以车代磨”工艺研发的重任落在了公司数控车工靳小海身上。
用普通刀具加工,磨损厉害且容易折断,加工精度误差也远超标准。为找到适合加工不同原料螺栓的刀具,靳小海找来瑞典、美国、以色列等国的各式刀具逐一试验。根据几何参数和刀具材料,一点点儿改进切削参数,终于选出了一套适合的刀具方案,并根据实际需求设计数控程序。
以车代磨技术的应用,使机械公司的生产效率成倍提高,高强度螺栓产量由原来磨削加工的每班25件,提高到班产130-150件,为高铁制动装置主要零部件的批量化生产奠定了基础。
此外,端面推力轴承也是一个令许多专业轴承厂挠头的产品。轴承壁厚只有0.6mm,异型轴承不仅要保证在0.6mm的卡槽内,让3mm的滚珠运动无卡滞,还要确保滚珠受力均匀、不变形。多家轴承厂经过试验都摇头放弃。面对该难题,机械公司的技术人员和技能骨干经过多次试验,不到一个月就攻克了难关。
屡克难关
为高铁制动智慧加码
在机械公司的高强度螺栓生产线上,两只机器手灵巧地来回穿梭。其中,一只机器手从插满螺栓的架子上将螺栓一根根拿起,然后放入一个机器内。经过初步加工后,机器手又将它放上传送带,由另一只机器手一只只拿起,放入车床,车出螺纹,最后,整齐地插入生产线另一头的螺栓架子。
在这套自动化生产线区域内,完全看不到工人的身影,螺栓的上料、车螺纹、铣扁等工序,完全由机器手完成。
机械公司生产运营副经理李光旭说,目前机械公司的两台生产线可以提高三分之一的生产效率,整条生产线只需要一个人就可以。智能化、自动化、少人化已经让太行机械尝到甜头,他们正在开发更多适合自己的数字化生产设备。比如,现在螺栓从生产线到高频淬火设备还需要工人运输,不久这里就会多上几台全自动货车,高强度螺栓的整个生产过程都将由电脑和机器人来完成。
目前,机械公司“十三五”期间的订单已突破1亿元,仅大小13项高铁螺栓生产加工就已达几十万根。面对庞大的中国高速铁路市场,太行机械的数字化生产将为高铁制动增加更多智慧元素。
技术和工艺的创新,为高铁制动拧上了“中国螺栓”,也让太行的产品向着更广阔的领域延伸,除了高速动车组系统,他们还拓展到了大功率机车、城铁制动系统等。
在公司的产品展示墙上,一个黑色的圆形设备照片下方,写有“青藏盘”字样。李光旭介绍说,这是一组青藏铁路列车特有的制动系统,主要零部件就由机械公司生产。青藏铁路列车在行驶过程中,所跨海拔落差巨大,对制动系统零部件的技术要求极高。
从全世界来看,高寒条件下铁路运行管理控制技术都有很多难题。而上述这种高寒车的零件加工技术研究,对太行机械是一个新的突破,对“石家庄智造”也是一个新的起点。
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