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毫厘精度!揭秘高速車輪智造工藝

2025年03月21日17:00 | 來源:人民網-科普中國
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高速車輪,是全球公認技術要求高、生產難度大的尖端產品,“小車輪”的背后是冶金科學、材料科學、精密加工、智慧制造系統合力鑄就的“大工程”。一塊鋼坯要成為高速車輪需要經過多少道工序?背后有哪些硬核科技?近日,記者走進寶武集團馬鋼軌交材料科技股份有限公司(以下簡稱“馬鋼交材”)實地探訪。

“高速車輪有著極高的性能要求,馬鋼已實現高速車輪全流程國產化生產。”馬鋼交材車輪車軸廠副廠長(主持工作)王志剛向記者介紹,從一塊鋼坯到一個車輪,大致可以分為四道工序,車輪軋制、熱處理、精加工和檢測,細分的話有30多道流程。“其中,熱處理是車輪制造過程中的特殊工序,分為淬火前加熱、淬火、回火,重點是保証車輪熱處理組織和性能均勻穩定性,使車輪具有高耐磨性和抗接觸疲勞的良好使用性能。

在車輪軋制工序,一塊鋼坯變成一個火紅的車輪。受訪方供圖

據介紹,直徑近1米的高速車輪,輪輞內部缺陷當量小於直徑1毫米,車輪精鏜孔精度偏差不超過半根頭發絲﹔300多公斤的鋼輪,鋼中氧含量要控制在百萬分之十以下,鋼中氫含量要控制在百萬分之一以下。

“相比較普通車輪,高速車輪有著更高的精度要求,我們對每一道流程工序都進行了精度加嚴控制。車輪在成品加工結束以后,要經過一系列檢測,其中,超聲波探傷要求特別高,車輪內部存在超過一毫米平底孔當量的缺陷就要判廢。”王志剛說道。

在馬鋼特鋼展廳,各種車輪產品令人目不暇接。“去年10月17日,習近平總書記考察安徽時,CR450高速車輪曾向總書記展示過。”馬鋼交材技術中心車輪產品技術研究首席研究員劉學華難掩激動,“作為CR450高速車輪的研發人員,我感到非常自豪。CR450車輪是目前生產集成度、技術集成度最高的車輪,它在純淨度、性能穩定性方面都有了較大提升。”

正是這樣高超的工藝和毫厘必爭的標准,確保了國產高速車輪高精的品質。而從軋鋼到熱處理,從精加工到檢測,滿載高新“中國智慧”的車輪智造系統正在為高速車輪的生產全流程保駕護航。

走進馬鋼交材智控中心,監控屏幕上,各項數據、生產工藝流程、廠房內設備運行狀態一目了然。“通過智控中心,我們對軋鋼、熱處理、精加工、檢測等各個工序,進行了全流程把控,同時,我們借助大數據平台收集現場生產、運行等各類數據,通過分析優化,進一步提高工藝水平。”馬鋼交材技術中心職能主任徐康介紹,一系列的智能化手段的運用,減少了人為作業的風險,提高了現場生產的安全水平,還保障了生產節奏,提高了生產效率。

“這是我們自主研發的系統,可以對車輪每一個部位的加工切削狀況進行圖形化存儲分析,通過對比確認存在的缺陷。現在,質量控制不再像以前一樣通過肉眼去觀察判斷,更加精准高效。”馬鋼交材車輪車軸廠精加工作業二區作業長何峰介紹道:“每件車輪有一個‘身份証’,從鋼錠到車輪成品出廠,再到裝車上鐵軌運行,我們都可以追溯。”

安徽省“智能工廠”馬鋼交材車輪三線。受訪方供圖

回望中國高速車輪近20年的發展歷程,高精的中國品質、高能的中國速度、高新的中國智慧、高超的中國工藝鐫刻在每一枚“中國輪”的基因之中。

展望未來,中國車輪制造人正在構建下一代“中國風火輪”的新藍圖,以更高更快更綠色的技術探索,助力中國高鐵持續提速。

“未來,我們會繼續加大研究,在高速車輪結構設計方面,會嘗試採用輕量化設計。在材料設計方面,會通過微合金化進一步提高材料的強韌性匹配,進一步提高車輪的服役安全性。”馬鋼交材技術中心車輪產品技術研究首席研究員趙海說道。

審核專家:

劉學華 馬鋼交材技術中心車輪產品技術研究首席研究員

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(責編:張恬恬、楊鴻光)

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