機(jī)械工業(yè)自主創(chuàng)新之路 21世紀(jì)機(jī)械修造工業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢,有三個鮮明的特征: 3 v1 W: \- z) ~& P
1, 傳統(tǒng)的金屬材料已不能滿足現(xiàn)代機(jī)械配件在摩擦,磨損,潤滑,抗震抗腐蝕,抗噪音等一系列的高性能要求。閃爍發(fā)光的各型復(fù)合材料,正在宇航等尖端工業(yè)發(fā)展,并點(diǎn)點(diǎn)滴滴地,向一般機(jī)械工業(yè)擴(kuò)散。2005年全國科技大會上僅有的二項(xiàng)科技一等獎都發(fā)給了復(fù)合材料,就是一個證明。 / U8 P: K% {, B* a4 ]; B$ e
2, 傳統(tǒng)的修造工藝已不能滿足現(xiàn)代機(jī)械的高精度,高速度,高效率,高效益等要求。沒有工藝創(chuàng)新,就沒有機(jī)械現(xiàn)代化。神州六號僅用粘結(jié)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉚接,焊接,螺栓連接,用涂層改造工作面的高分子粘結(jié)劑,即達(dá)數(shù)百公斤,就是一個例子。在中國市場上,一 臺瑞士生產(chǎn)的瀝青攪拌機(jī)價格約14,500,000元而類似規(guī)格的國產(chǎn)攪拌機(jī)只要7,000.000元.相差1倍。其他工程機(jī)械情況大 致相同。主要原因之一,就在于我國工程機(jī)械的故障間隔時間和大修壽命分別為國外同類先進(jìn)機(jī)械的1/3和1/5~1/20,而能耗高近一倍。指標(biāo)之所以低,關(guān)鍵就低在工藝上。
; }) ?% a' L# X* u+ p+ J3, 傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)方針,已不能滿足節(jié)約創(chuàng)新型國家的要求,以保護(hù)環(huán)境,節(jié)約能源,資源為核心的循環(huán)生產(chǎn),在技術(shù)先進(jìn)國家已應(yīng)運(yùn)而生。而在我國基本還是一片空白。工程界驚呼警惕CATERPPILAR在中國投資工程機(jī)械再制造工程,就是一個例子。 ! p! j3 Q6 F* ?- q: B) l r/ I
換句話說,中國機(jī)械工業(yè)如果再單純地依賴技術(shù)引進(jìn),繼續(xù)抱著西方的傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)不撒手,前途將愈走愈狹窄。只有敢于突破來自西方的技術(shù)封鎖,來自機(jī)制和領(lǐng)導(dǎo)思想的自我封鎖,敢于沖擊世界先進(jìn)工業(yè)水平,把自主創(chuàng)新,提到日程上來,才能為我國機(jī)械工業(yè),在世界上爭取一席之地。下面就鐵路系統(tǒng)醞釀中,如何從這樣的原則出發(fā),將復(fù)合材料涂層技術(shù)立項(xiàng),應(yīng)用于貨車修理的嘗試,提供探討。 4 r- N8 n4 k8 d# [! N; M6 z
[一]鐵路貨車工業(yè)的技術(shù)水平,可以三大指標(biāo)為代表來衡量。
2 H% g) _4 _* G一,高精度指標(biāo),高安全率指標(biāo)。它主要反映了貨車運(yùn)行的質(zhì)量基礎(chǔ),是鐵路貨運(yùn)的靈魂。
Z' t2 K. I: y. @0 G$ M二,高摩擦磨損性能指標(biāo)。它主要反映的是貨車的使用壽命基礎(chǔ),是延長貨車維修周期的決定性因素。
/ T# Y* F" Y0 x* ?0 Z三,高效率,低消耗指標(biāo)。它主要反映的是貨車工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益基礎(chǔ),是節(jié)約人力,材料,電力資源,減少`環(huán)境污染,縮短生產(chǎn)周期的關(guān)鍵。發(fā)展中的復(fù)合材料涂層技術(shù),正是這樣,一項(xiàng)可以全面,跨越性地,提高三大指標(biāo)的新技術(shù);一項(xiàng)來自自主創(chuàng)新,有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù);一項(xiàng)獲得美英MACHINE DESIGN,DESIGN ENGINEERING等國際知名雜志報道和推薦的新技術(shù);一項(xiàng)曾通過中國鐵道部鑒定批準(zhǔn),在蒸汽機(jī)車上推廣應(yīng)用,具有鐵路具體實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),如今水平又有了進(jìn)一步發(fā)展的,切實(shí)可行的新技術(shù)。一項(xiàng)緊跟中國國家科學(xué)發(fā)展規(guī)劃,展望前途,無限光明的新技術(shù)。為了闡明這一論點(diǎn),具體分析如下:一,復(fù)合材料涂層技術(shù)的特點(diǎn)。 復(fù)合材料涂層技術(shù)不同于,傳統(tǒng)機(jī)械修造技術(shù)的兩大特點(diǎn)是: 1,采用現(xiàn)代復(fù)合材料作為摩擦副中一方的工作面,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬~金屬摩擦副。從而賦予制造,改造,修復(fù)后的零部件以優(yōu)異的摩擦磨損性能。以DP系列高分子復(fù)合材料已經(jīng)達(dá)到的水平為例,DP復(fù)合材料~鋼摩擦副的磨損率可低到一般貨車用巴氏耐磨合金的1/7。摩擦系數(shù)[代表減磨性] 為鐵~鋼摩擦副的1/10。不言而喻,使用壽命必然由此大幅度增長。更可貴的是,從此機(jī)械修造水平,不再是恢復(fù)機(jī)械當(dāng)年制造時代的水平,不僅整舊勝新,而且是與時具進(jìn),和發(fā)展中的復(fù)合材料,納米材料并駕齊驅(qū)。修一次好一次。復(fù)合材料還可以解決高溫焊接無法解決的問題。 2,采用一步到位的涂層模壓成型工藝,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的,一個工作面,一個工作面地粗加工,精加工,鉗工鑲配[修理時還要增加焊補(bǔ),熱處理,調(diào)直等工序]。大量精簡修造工序,和工序間往返運(yùn)輸和等待時間,縮短周期。同時不需要昂貴的精密機(jī)床,熱處理設(shè)備投資,高技術(shù)工種??梢猿膳a(chǎn),修理,其效率之高,成本之低是傳統(tǒng)工藝無法比擬的。再者,由于各工作面的,涂層工序都是在同一工裝中,一次調(diào)整,同時完成的。各工作面的形狀,尺寸,公差,粗糙度等標(biāo)準(zhǔn)由工裝保證,全面達(dá)到互換要求。涂層操作時涂料尚接近于半流體狀態(tài),幾乎可以按需要,隨心所欲地,調(diào)整各個工作面間或工件間的相互組裝位置,滿足高水平要求。例如,同心度,接觸面做到接近100%。其精度之高更非傳統(tǒng)工藝所敢想象的。 復(fù)合材料╋涂層模壓成型工藝, 構(gòu)成復(fù)合材料涂層技術(shù)攀登21世紀(jì)高峰的兩大武器, 二,復(fù)合材料涂層技術(shù)對貨車世界水平的影響為了驗(yàn)證,利用,發(fā)揚(yáng)復(fù)合材料涂層技術(shù)的高水平,不妨以引進(jìn)美國專利,中美聯(lián)合設(shè)計,按傳統(tǒng)工藝材料制造,號稱世界水平的K4,K5型貨車轉(zhuǎn)向架,現(xiàn)有的三大指標(biāo)為例。對比如下。 1,精密度指標(biāo) 貨車的重大精度指標(biāo)之一軸距指標(biāo),也就是軸與軸間平行度和距離的最大許可偏差值。軸距偏差導(dǎo)致列車,在相對前進(jìn)的方向上,有的輪對偏左轉(zhuǎn)動,有的輪對偏右轉(zhuǎn)動。一列貨車有上百條輪對,不但由此產(chǎn)生的運(yùn)行阻力大,消耗的牽引能量大,或速度提不上來。而且增加了鋼軌,輪緣和轉(zhuǎn)向架各摩擦副的磨損。貨物列車速度愈高,載重量愈大,影響就愈突出。這一點(diǎn)設(shè)計人員都清楚。但是,軸距偏差是從搖枕心盤到輪對,一系列另部件加工和組裝誤差的積累。要靠傳統(tǒng)工藝,即使一個一個工作面地精工細(xì)做,成本高,周期長,標(biāo)準(zhǔn)卻仍然提高了不多少。為什么世界水平的K5轉(zhuǎn)向架的軸距設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)仍然保持 2毫米,和其他車型一樣,可能就是這個道理。如果改用機(jī)械精密化涂層技術(shù),發(fā)揮特點(diǎn)2的優(yōu)勢,把一系列的誤差,最后從承載鞍涂層上全部借正。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),軸距達(dá)到0.1~0.2mm是不成問題的。而且工藝簡單,成本低。軸距精度標(biāo)準(zhǔn)提高10~20倍,對貨車運(yùn)行質(zhì)量和鋼軌,輪對,轉(zhuǎn)向架壽命影響之大,可想而知。高精度對貨車和任何機(jī)械的價值來說都是普遍性的。 2,摩擦磨損性能指標(biāo)。機(jī)械物理性能試驗(yàn)表明,當(dāng)前中國鐵路系統(tǒng)發(fā)展的復(fù)合材料,在耐磨,減磨性能指標(biāo)上已較K5轉(zhuǎn)向架采用的金屬材料高近7~10倍。更重要的是,不僅復(fù)合材料本身耐磨。它還可以保護(hù)其對磨件[一般是摩擦副中的重大或難以拆卸或加工修理的工件。例如,側(cè)架和承載鞍摩擦副中的側(cè)架]極少磨損。從而減少磨損修理的整體和主要工作量。較之傳統(tǒng)的硬化處理,以犧牲對磨件部分壽命的條件來提高本身耐磨度的方法,當(dāng)然更優(yōu)越,而且更簡單,成本更低。這一點(diǎn)已在機(jī)車高頻表面硬化滑塊,從報廢改為用精密涂層修復(fù)的實(shí)踐中證實(shí)。更受歡迎的是,同時還解決了月牙槽拉傷的慣性嚴(yán)重事故。再者,根據(jù) 2004年鐵路雜志發(fā)表的,關(guān)于貨車故障,臨修原因的統(tǒng)計分析,50%以上的故障臨修來自精度低,摩擦磨損性能低,電焊高溫應(yīng)力和裂紋三大問題。復(fù)合材料涂層工藝,不存在高溫問題。又能提高精度,和摩擦磨損性能。 因此,復(fù)合材料涂層技術(shù)的推廣,還可以降低提高貨車運(yùn)行故障臨修50%。例如,心盤螺栓慣性切斷,嚴(yán)重威脅行車安全。問題就在于心盤與底座面接觸不良,連接孔錯位在震動中導(dǎo)致松動。這些多年來傳統(tǒng)技術(shù)難以解決的問題,對精密化涂層技術(shù)來說只是舉手之勞。任何創(chuàng)新都存在風(fēng)險,驗(yàn)證過程中,都需要采取安全措施。完全沒有必要,被“鐵路安全第一” ,老虎屁股摸不得的,守舊思想所嚇倒。沒有措施,畏首畏尾地空談創(chuàng)新的重要性,是結(jié)不出好果子來的,更不用說什么技術(shù)跨越了。 3,效率和消耗指標(biāo)。復(fù)合材料涂層技術(shù),大幅度簡化修造工藝和充分利用,挖掘另部件的潛在壽命,是貨車修造獲得高效率,低消耗和經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。例如貨車關(guān)鍵另部件之一的承載鞍,由于加工面多焊修容易變形,一般加工到限后就報廢。采用機(jī)械精密化涂技術(shù)不但很容易修復(fù),而且費(fèi)用只相當(dāng)于新品的1/3,壽命,性能高于新品,又能保護(hù)相對的側(cè)架面很少磨損。僅此一項(xiàng)。全路50萬輛貨車400萬個承載鞍,年直接節(jié)約檢修費(fèi)用即以億計。推行復(fù)合材料涂層技術(shù)除了鐵路系統(tǒng)受益外,生產(chǎn)涂料的企業(yè),也將是受益者之一。產(chǎn)量每噸估計利潤在10~25萬元。有工業(yè),有機(jī)械的地方,就有復(fù)合材料涂層技術(shù)用武之地,也就有更多的企業(yè)和機(jī)械工作者從中受益的可能。當(dāng)然復(fù)合材料涂技術(shù)的最大貢獻(xiàn),還在于提高運(yùn)輸效率所創(chuàng)造的社會效益。可見,為了創(chuàng)造世界貨車新水平,先進(jìn)的貨車設(shè)計原則和復(fù)合材料涂層技術(shù),二者相輔相成,不可缺一。在當(dāng)前中國全面發(fā)展25噸軸重,120公里/小時的貨車運(yùn)行規(guī)范下,中國貨車創(chuàng)新模式的理論基礎(chǔ)之一是: K5,k6型貨車結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則╋復(fù)合材料涂層技術(shù)挑戰(zhàn)21世紀(jì)貨車先進(jìn)水平。復(fù)合涂層涂層技術(shù)的推廣,勢在必行。貨車采用復(fù)合材料涂層的技術(shù)創(chuàng)新,在中國工程師們的努力下,已接近運(yùn)行驗(yàn)證階段。但來自國營企業(yè)中,國家利益與個人利益之間的矛盾,創(chuàng)新與守舊思想之間的矛盾,阻力依然很大。究竟是穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)乇3?,現(xiàn)在落后的安全水平和個人利益,還是努力爭取更高的安全水平和社會效益?是一個急待解決的問題。歡迎工業(yè)企業(yè)專家們的支持,指教和合作,共同為中國機(jī)械工業(yè)的生存和發(fā)展做出貢獻(xiàn)。 |