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机械工业自主创新之路 21世纪机械修造工业技术的发展趋势，有三个鲜明的特征：
- I/ |" o( [' ]$ s- x- n 1， 传统的金属材料已不能满足现代机械配件在摩擦，磨损，润滑，抗震抗腐蚀，抗噪音等一系列的高性能要求。闪烁发光的各型复合材料，正在宇航等尖端工业发展，并点点滴滴地，向一般机械工业扩散。2005年全国科技大会上仅有的二项科技一等奖都发给了复合材料，就是一个证明。 i; B3 J& t6 a$ e" X
2， 传统的修造工艺已不能满足现代机械的高精度，高速度，高效率，高效益等要求。没有工艺创新，就没有机械现代化。神州六号仅用粘结代替传统的铆接，焊接，螺栓连接，用涂层改造工作面的高分子粘结剂，即达数百公斤，就是一个例子。在中国市场上，一 台瑞士生产的沥青搅拌机价格约14,500,000元而类似规格的国产搅拌机只要7,000.000元.相差1倍。其他工程机械情况大 致相同。主要原因之一，就在于我国工程机械的故障间隔时间和大修寿命分别为国外同类先进机械的1/3和1/5~1/20，而能耗高近一倍。指标之所以低，关键就低在工艺上。
$ k2 \( d: g- p6 _4 A) V+ L1 ]3， 传统的机械工业方针，已不能满足节约创新型国家的要求，以保护环境，节约能源，资源为核心的循环生产，在技术先进国家已应运而生。而在我国基本还是一片空白。工程界惊呼警惕CATERPPILAR在中国投资工程机械再制造工程，就是一个例子。 ( w. [9 Q% c- v- M* d
换句话说，中国机械工业如果再单纯地依赖技术引进，继续抱着西方的传统工业技术不撒手，前途将愈走愈狭窄。只有敢于突破来自西方的技术封锁，来自机制和领导思想的自我封锁，敢于冲击世界先进工业水平，把自主创新，提到日程上来，才能为我国机械工业，在世界上争取一席之地。下面就铁路系统酝酿中，如何从这样的原则出发，将复合材料涂层技术立项，应用于货车修理的尝试，提供探讨。
O& S- q3 V8 @8 A [一]铁路货车工业的技术水平，可以三大指标为代表来衡量。 4 R$ H( E- o4 s8 |- O' F) |
一，高精度指标，高安全率指标。它主要反映了货车运行的质量基础，是铁路货运的灵魂。
( Z6 |) i/ t. N( o$ f" U% X二，高摩擦磨损性能指标。它主要反映的是货车的使用寿命基础，是延长货车维修周期的决定性因素。
! W2 f4 |/ F& n) D' Y: ` F2 T三，高效率，低消耗指标。它主要反映的是货车工业的经济效益基础，是节约人力，材料，电力资源，减少`环境污染,缩短生产周期的关键。发展中的复合材料涂层技术，正是这样，一项可以全面,跨越性地,提高三大指标的新技术；一项来自自主创新，有自主知识产权的新技术；一项获得美英MACHINE DESIGN，DESIGN ENGINEERING等国际知名杂志报道和推荐的新技术；一项曾通过中国铁道部鉴定批准,在蒸汽机车上推广应用，具有铁路具体实践经验，如今水平又有了进一步发展的,切实可行的新技术。一项紧跟中国国家科学发展规划，展望前途，无限光明的新技术。为了阐明这一论点，具体分析如下：一，复合材料涂层技术的特点。 复合材料涂层技术不同于,传统机械修造技术的两大特点是： 1,采用现代复合材料作为摩擦副中一方的工作面，代替传统的金属~金属摩擦副。从而赋予制造，改造，修复后的零部件以优异的摩擦磨损性能。以DP系列高分子复合材料已经达到的水平为例，DP复合材料~钢摩擦副的磨损率可低到一般货车用巴氏耐磨合金的1/7。摩擦系数[代表减磨性] 为铁~钢摩擦副的1/10。不言而喻，使用寿命必然由此大幅度增长。更可贵的是，从此机械修造水平，不再是恢复机械当年制造时代的水平，不仅整旧胜新，而且是与时具进，和发展中的复合材料，纳米材料并驾齐驱。修一次好一次。复合材料还可以解决高温焊接无法解决的问题。 2,采用一步到位的涂层模压成型工艺，代替传统的，一个工作面，一个工作面地粗加工，精加工，钳工镶配[修理时还要增加焊补，热处理，调直等工序]。大量精简修造工序，和工序间往返运输和等待时间，缩短周期。同时不需要昂贵的精密机床，热处理设备投资，高技术工种。可以成批生产，修理，其效率之高，成本之低是传统工艺无法比拟的。再者，由于各工作面的，涂层工序都是在同一工装中，一次调整，同时完成的。各工作面的形状,尺寸,公差,粗糙度等标准由工装保证，全面达到互换要求。涂层操作时涂料尚接近于半流体状态，几乎可以按需要，随心所欲地，调整各个工作面间或工件间的相互组装位置，满足高水平要求。例如，同心度，接触面做到接近100%。其精度之高更非传统工艺所敢想象的。 复合材料╋涂层模压成型工艺， 构成复合材料涂层技术攀登21世纪高峰的两大武器, 二，复合材料涂层技术对货车世界水平的影响为了验证，利用，发扬复合材料涂层技术的高水平，不妨以引进美国专利，中美联合设计，按传统工艺材料制造，号称世界水平的K4，K5型货车转向架，现有的三大指标为例。对比如下。 1，精密度指标 货车的重大精度指标之一轴距指标，也就是轴与轴间平行度和距离的最大许可偏差值。轴距偏差导致列车，在相对前进的方向上，有的轮对偏左转动，有的轮对偏右转动。一列货车有上百条轮对，不但由此产生的运行阻力大，消耗的牵引能量大，或速度提不上来。而且增加了钢轨，轮缘和转向架各摩擦副的磨损。货物列车速度愈高，载重量愈大，影响就愈突出。这一点设计人员都清楚。但是，轴距偏差是从摇枕心盘到轮对，一系列另部件加工和组装误差的积累。要靠传统工艺，即使一个一个工作面地精工细做，成本高，周期长，标准却仍然提高了不多少。为什么世界水平的K5转向架的轴距设计标准仍然保持 2毫米，和其他车型一样，可能就是这个道理。如果改用机械精密化涂层技术，发挥特点2的优势，把一系列的误差，最后从承载鞍涂层上全部借正。根据实践经验，轴距达到0.1~0.2mm是不成问题的。而且工艺简单，成本低。轴距精度标准提高10~20倍，对货车运行质量和钢轨，轮对，转向架寿命影响之大，可想而知。高精度对货车和任何机械的价值来说都是普遍性的。 2，摩擦磨损性能指标。机械物理性能试验表明，当前中国铁路系统发展的复合材料，在耐磨，减磨性能指标上已较K5转向架采用的金属材料高近7~10倍。更重要的是，不仅复合材料本身耐磨。它还可以保护其对磨件[一般是摩擦副中的重大或难以拆卸或加工修理的工件。例如，侧架和承载鞍摩擦副中的侧架]极少磨损。从而减少磨损修理的整体和主要工作量。较之传统的硬化处理，以牺牲对磨件部分寿命的条件来提高本身耐磨度的方法，当然更优越，而且更简单，成本更低。这一点已在机车高频表面硬化滑块，从报废改为用精密涂层修复的实践中证实。更受欢迎的是，同时还解决了月牙槽拉伤的惯性严重事故。再者，根据 2004年铁路杂志发表的，关于货车故障，临修原因的统计分析，50%以上的故障临修来自精度低，摩擦磨损性能低，电焊高温应力和裂纹三大问题。复合材料涂层工艺，不存在高温问题。又能提高精度，和摩擦磨损性能。 因此，复合材料涂层技术的推广，还可以降低提高货车运行故障临修50%。例如，心盘螺栓惯性切断，严重威胁行车安全。问题就在于心盘与底座面接触不良，连接孔错位在震动中导致松动。这些多年来传统技术难以解决的问题，对精密化涂层技术来说只是举手之劳。任何创新都存在风险，验证过程中，都需要采取安全措施。完全没有必要，被“铁路安全第一” ，老虎屁股摸不得的，守旧思想所吓倒。没有措施，畏首畏尾地空谈创新的重要性，是结不出好果子来的，更不用说什么技术跨越了。 3，效率和消耗指标。复合材料涂层技术，大幅度简化修造工艺和充分利用,挖掘另部件的潜在寿命，是货车修造获得高效率,低消耗和经济效益的基础。例如货车关键另部件之一的承载鞍，由于加工面多焊修容易变形，一般加工到限后就报废。采用机械精密化涂技术不但很容易修复，而且费用只相当于新品的1/3，寿命，性能高于新品，又能保护相对的侧架面很少磨损。仅此一项。全路50万辆货车400万个承载鞍，年直接节约检修费用即以亿计。推行复合材料涂层技术除了铁路系统受益外，生产涂料的企业，也将是受益者之一。产量每吨估计利润在10~25万元。有工业，有机械的地方，就有复合材料涂层技术用武之地，也就有更多的企业和机械工作者从中受益的可能。当然复合材料涂技术的最大贡献，还在于提高运输效率所创造的社会效益。可见，为了创造世界货车新水平，先进的货车设计原则和复合材料涂层技术，二者相辅相成，不可缺一。在当前中国全面发展25吨轴重，120公里/小时的货车运行规范下，中国货车创新模式的理论基础之一是： K5,k6型货车结构的设计原则╋复合材料涂层技术挑战21世纪货车先进水平。复合涂层涂层技术的推广,势在必行。货车采用复合材料涂层的技术创新，在中国工程师们的努力下，已接近运行验证阶段。但来自国营企业中，国家利益与个人利益之间的矛盾，创新与守旧思想之间的矛盾，阻力依然很大。究竟是稳稳当当地保持，现在落后的安全水平和个人利益，还是努力争取更高的安全水平和社会效益？是一个急待解决的问题。欢迎工业企业专家们的支持，指教和合作，共同为中国机械工业的生存和发展做出贡献。 | 
发表于 2006-12-13 11:17:57
