“石家庄智造”让高铁运行更智慧
2016-05-25
——走近高科技·聚焦高铁制动上的“中国螺栓”
□本报记者王巍
5月15日，在凌云集团河北太行机械工业有限公司的生产车间内，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矗
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。
编辑：张小波
