毫厘精度!揭秘高速车轮智造工艺

千万IP创科普,共筑科技强国梦。为普及科学知识,弘扬科学精神,提高全民科学文化素质,助力实现高水平科技自立自强,中国科协科普部与人民网联合策划推出“见证科技之路”主题报道,聚焦国家科技战略政策、重要科技奖项、“卡脖子”关键核心技术等,深入基层一线开展采访调研,推出一批生动鲜活的科普精品,大力弘扬科学家精神,为建设科技强国汇聚磅礴力量。
高速车轮,是全球公认技术要求高、生产难度大的尖端产品,“小车轮”的背后是冶金科学、材料科学、精密加工、智慧制造系统合力铸就的“大工程”。一块钢坯要成为高速车轮需要经过多少道工序?背后有哪些硬核科技?近日,记者走进宝武集团马钢轨交材料科技股份有限公司(以下简称“马钢交材”)实地探访。
“高速车轮有着极高的性能要求,马钢已实现高速车轮全流程国产化生产。”马钢交材车轮车轴厂副厂长(主持工作)王志刚向记者介绍,从一块钢坯到一个车轮,大致可以分为四道工序,车轮轧制、热处理、精加工和检测,细分的话有30多道流程。“其中,热处理是车轮制造过程中的特殊工序,分为淬火前加热、淬火、回火,重点是保证车轮热处理组织和性能均匀稳定性,使车轮具有高耐磨性和抗接触疲劳的良好使用性能。
在车轮轧制工序,一块钢坯变成一个火红的车轮。受访方供图
据介绍,直径近1米的高速车轮,轮辋内部缺陷直径不超过1毫米,车轮精镗孔精度偏差不超过半根头发丝;300多公斤的钢轮,钢中氧含量要控制在百万分之十以下,钢中氢含量要控制在百万分之一以下。
“相比较普通车轮,高速车轮有着更高的精度要求,我们对每一道流程工序都进行了精度加严控制。车轮在成品加工结束以后,要经过一系列检测,其中,超声波探伤要求特别高,车轮内部存在超过一毫米平底孔当量的缺陷就要判废。”王志刚说道。
在马钢特钢展厅,各种车轮产品令人目不暇接。“去年10月17日,习近平总书记考察安徽时,CR450高速车轮曾向总书记展示过。”马钢交材技术中心车轮产品技术研究首席研究员刘学华难掩激动,“作为CR450高速车轮的研发人员,我感到非常自豪。CR450车轮是目前生产集成度、技术集成度最高的车轮,它在纯净度、性能稳定性方面都有了较大提升。”
正是这样高超的工艺和毫厘必争的标准,确保了国产高速车轮高精的品质。而从轧钢到热处理,从精加工到检测,满载高新“中国智慧”的车轮智造系统正在为高速车轮的生产全流程保驾护航。
走进马钢交材智控中心,监控屏幕上,各项数据、生产工艺流程、厂房内设备运行状态一目了然。“通过智控中心,我们对轧钢、热处理、精加工、检测等各个工序,进行了全流程把控,同时,我们借助大数据平台收集现场生产、运行等各类数据,通过分析优化,进一步提高工艺水平。”马钢交材技术中心职能主任徐康介绍,一系列的智能化手段的运用,减少了人为作业的风险,提高了现场生产的安全水平,还保障了生产节奏,提高了生产效率。
“这是我们自主研发的系统,可以对车轮每一个部位的加工切削状况进行图形化存储分析,通过对比确认存在的缺陷。现在,质量控制不再像以前一样通过肉眼去观察判断,更加精准高效。”马钢交材车轮车轴厂精加工作业二区作业长何峰介绍道:“每件车轮有一个‘身份证’,从钢锭到车轮成品出厂,再到装车上铁轨运行,我们都可以追溯。”
安徽省“智能工厂”马钢交材车轮三线。受访方供图
回望中国高速车轮近20年的发展历程,高精的中国品质、高能的中国速度、高新的中国智慧、高超的中国工艺镌刻在每一枚“中国轮”的基因之中。
展望未来,中国车轮制造人正在构建下一代“中国风火轮”的新蓝图,以更高更快更绿色的技术探索,助力中国高铁持续提速。
“未来,我们会继续加大研究,在高速车轮结构设计方面,会尝试采用轻量化设计。在材料设计方面,会通过微合金化进一步提高材料的强韧性匹配,进一步提高车轮的服役安全性。”马钢交材技术中心车轮产品技术研究首席研究员赵海说道。
审核专家:
刘学华 马钢交材技术中心车轮产品技术研究首席研究员
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