記憶中的咣當(dāng)聲緣何消失?

　　——從中國(guó)鐵路變遷看磨具的升級(jí)換代

　　你對(duì)坐火車出行的記憶是什么?是彌漫著泡面味道的車廂?是一句句瓜子、花生、礦泉水的叫賣?還是陪伴整個(gè)旅程的咣當(dāng)聲?

　　如今坐火車，叫賣聲猶在，泡面香依舊，但是“咣當(dāng)”聲消失了。

　　為何消失?我們不得不說(shuō)說(shuō)咣當(dāng)聲的由來(lái)。

　　鐵道線上之所以會(huì)有這種“咣當(dāng)咣當(dāng)”的聲音，就是因?yàn)橐郧颁佋O(shè)鐵道線的時(shí)候，采用的是25米長(zhǎng)的鋼軌，鋼軌和鋼軌之間都會(huì)有一個(gè)接縫，這種接縫會(huì)造成列車在軋過(guò)接縫的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生咣當(dāng)?shù)穆曇?，同時(shí)也會(huì)降低乘客乘坐的舒適性。

　　1990年，鐵道部完成了“高滬高速鐵路線路方案構(gòu)想報(bào)告”這是中國(guó)***正式提出興建高速鐵路。1991年，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，廣深準(zhǔn)告訴鐵路立項(xiàng)，年底，廣深鐵路改造工程開(kāi)始動(dòng)工。1994年，廣深鐵路開(kāi)行中國(guó)首列準(zhǔn)高速旅客列車，運(yùn)行時(shí)速在120-160公里之間，廣深鐵路成為中國(guó)***條準(zhǔn)高速鐵路。

　　其實(shí)在高速鐵路之前，伴隨“咣當(dāng)聲”的鐵路基本是不需要打磨的，也就是說(shuō)，磨具在高鐵之前根本沒(méi)什么用武之地。直到高鐵的出現(xiàn)，鐵軌打磨工作才被提上日程。所以，鐵軌維護(hù)打磨在中國(guó)的歷史相對(duì)較短。當(dāng)然，形式上還是有不同體現(xiàn)的。

　　在過(guò)去，消除鋼軌病害主要依靠人力，線路工們用小型砂輪打磨機(jī)對(duì)鋼軌進(jìn)行手工打磨，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)效率低，打磨質(zhì)量有時(shí)也不過(guò)關(guān)。

　　上世紀(jì)90年代初期，中國(guó)引入了***臺(tái)鐵軌打磨車。至此，***率高質(zhì)量的打磨作業(yè)開(kāi)始了。

　　鋼軌修磨用的設(shè)備包括修磨機(jī)車和手扶式修磨機(jī)，他們都需要配備打磨砂輪，一款***的打磨砂輪可以有效地抵御打磨頭所施加的壓力、速度以及惡劣的外界環(huán)境。不僅可以提高打磨效率，還能提高安全系數(shù)。

　　過(guò)去，人們常常使用普通的陶瓷結(jié)合劑剛玉砂輪進(jìn)行打磨，效率低下，一個(gè)小時(shí)僅能夠打磨1m左右。列車經(jīng)過(guò)時(shí)還要避讓，每天修磨很少路段，還往往在岔道處留有死角，不能根除肥邊隱患。21世紀(jì)初，有企業(yè)與鐵路部門配合研究并設(shè)計(jì)了專門的機(jī)械及特殊形狀cBN砂輪，修磨效率提高了15倍，極大地節(jié)省了人力，提高了磨削效率。

　　1999年，鐵路開(kāi)始了無(wú)縫線路改造，對(duì)鐵軌打磨的要求更為嚴(yán)格了。要把一根根標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)100米的鋼軌，焊接成無(wú)縫長(zhǎng)鋼軌。焊接后的接頭外觀質(zhì)量也有明確的標(biāo)準(zhǔn)，平直度要求控制在0-0.2毫米之間，而0—0.2毫米還沒(méi)有一根頭發(fā)絲那么細(xì)。高鐵通車前要對(duì)鋼軌進(jìn)行預(yù)打磨，其目的是為了去除鋼軌軋制的瘢痕、脫碳層、鋼軌對(duì)接處的焊點(diǎn)以及提高表面粗糙度，***終目的是消除鋼軌表面不良痕跡，防止這些缺陷的進(jìn)一步發(fā)展，提高鋼軌使用壽命。后期使用中，會(huì)存在磨損的問(wèn)題，還需要對(duì)鋼軌進(jìn)行后期修磨處理。對(duì)于無(wú)縫鋼軌的打磨更多的是采用修磨機(jī)車。

　　2000年左右，手扶式修磨機(jī)砂輪在國(guó)內(nèi)已有部分廠家進(jìn)行了開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，但是砂輪性能還不能滿足修磨機(jī)車的配套要求，國(guó)內(nèi)多進(jìn)口砂輪來(lái)進(jìn)行鐵軌修磨。為此，科技部將“鐵路鋼軌修磨砂輪”列入了2005年度國(guó)家科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項(xiàng)目。

　　隨著鋼軌打磨列車不斷地發(fā)展進(jìn)步，配套使用的砂輪也發(fā)生著巨大的變化。如2006年前后研發(fā)的針對(duì)PGM-48型鋼軌打磨列車的樹(shù)脂磨具。

　　該磨具由基體、磨削部分、增強(qiáng)層三部分組成。其中基體是由鋁合金加工而成，是磨削面與打磨列車連接的載體;磨削面使用進(jìn)口的鋯剛玉和酚醛樹(shù)脂經(jīng)熱壓加工而成，是修磨鋼軌的主體;玻璃纖維纏繞在砂輪外側(cè)，起增強(qiáng)作用，保證砂輪在使用過(guò)程中不會(huì)因碎裂而損壞設(shè)備和傷人。微波和熱壓工藝是生產(chǎn)商采用的一種比較先進(jìn)的加工方法，確保砂輪在使用過(guò)程中，既不燒傷鋼軌又比較耐磨。

　　鋼軌打磨理論及打磨技術(shù)的發(fā)展愈發(fā)成熟，2011年前后，各鐵路局及地鐵公司都購(gòu)置了鋼軌打磨列車來(lái)打磨鋼軌，以延長(zhǎng)鋼軌使用壽命。

　　鋼軌打磨砂輪作為一種重負(fù)荷砂輪，制備時(shí)多使用價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單、綜合性能優(yōu)越的酚醛樹(shù)脂及其改性樹(shù)脂作為結(jié)合劑，酚醛樹(shù)脂粉與磨料及其他填料均勻混合，在加熱過(guò)程中固化形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)將各種磨料及填料結(jié)合在一起。因?yàn)殇撥壌蚰r(shí)磨削點(diǎn)瞬間溫度可達(dá)650℃及以上，這個(gè)溫度下2123#樹(shù)脂會(huì)嚴(yán)重碳化，造成耐磨性不足。因此,鋼軌打磨砂輪用結(jié)合劑一般選擇耐熱性較高的樹(shù)脂。

　　砂輪承受的負(fù)荷非常大,而且是露天作業(yè)。因此對(duì)砂輪的要求非常高,要求砂輪的耐候性要好、抗沖擊性高、韌性要大。

　　材質(zhì)上，要求使用的磨料結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度高、熱物理性能好，莫氏硬度達(dá)到8級(jí)以上,可選擇鋯剛玉磨料和SG磨料或者混合磨料，以滿足高強(qiáng)度磨削的要求。其次是選擇強(qiáng)度高、耐磨性好的結(jié)合劑，可選擇耐磨、耐高溫的聚酰亞胺樹(shù)脂或改性酚醛樹(shù)脂，從而保證砂輪能夠承受重負(fù)荷的強(qiáng)力振動(dòng)磨削。還要選擇合適的填料，如黃鐵礦、硫酸鋇、氧化鈣等，以保證砂輪的使用壽命，同時(shí)應(yīng)考慮填料的粒度及其相互間的匹配。

　　目前國(guó)內(nèi)的大型鋼軌打磨設(shè)備大多是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，已基本完成了從無(wú)到有，從完全進(jìn)口到國(guó)產(chǎn)化的過(guò)程。

　　如新型鋼軌機(jī)械打磨車GMC-96X，新型打磨車一組長(zhǎng)達(dá)114米，一共有96個(gè)打磨頭，400多噸中的龐然大物，可以對(duì)鋼軌進(jìn)行精確打磨，大大延長(zhǎng)了鋼軌使用壽命和增加了鋼軌的平順度。

　　平順度越高，列車行駛的聲音就越小，沒(méi)有了“咣當(dāng)聲”，取而代之的是旅客乘坐列車的舒適度越來(lái)越高。不知大家是否記得2015年一段非常火的視頻，在高鐵窗臺(tái)上豎立硬幣且長(zhǎng)時(shí)間不倒，這充分說(shuō)明了高鐵的穩(wěn)定性。

　　被“劃分檔次”后激發(fā)出的發(fā)展熱情

　　——論我國(guó)磨料磨具產(chǎn)品技術(shù)水平與國(guó)外的差距

　　1979年，美國(guó)諾頓公司派出副總裁韋瑟赫德訪問(wèn)第二砂輪廠時(shí)說(shuō)：“二砂磨料是頭等的;磨具是中等的，不能進(jìn)入北美;涂附磨具是***低等的。”1980年10月，第二砂輪廠廠長(zhǎng)元寬樂(lè)和副總工程師黃秉麟?yún)⒓涌疾靾F(tuán)，考察了美國(guó)諾頓公司和在法國(guó)的涂附磨具工廠。如同當(dāng)時(shí)中國(guó)***去西歐參觀引起的震撼一樣，他們了解了中國(guó)與世界的差距如此之大，堅(jiān)定了改變我國(guó)涂附磨具落后的局面，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的決心。

　　雖然改革開(kāi)放之前，我國(guó)磨料磨具行業(yè)就已經(jīng)有了一定基礎(chǔ)，但是總體實(shí)力略單薄。改革開(kāi)放以后，特別是上世紀(jì)90年代中期到2010年的十幾年間，我國(guó)整個(gè)磨料磨具行業(yè)發(fā)展迅猛，主要磨料磨具產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界前列。欣喜的同時(shí)，我們也應(yīng)該看到差距，唯有清醒的認(rèn)識(shí)，才能讓我國(guó)磨料磨具產(chǎn)業(yè)不斷成長(zhǎng)進(jìn)步。

　　固結(jié)磨具

　　開(kāi)始于20世紀(jì)50年代的陶瓷磨具，在80年代以后，不僅頗具規(guī)模，技術(shù)水平也較高。直到2000年左右，陶瓷磨具在磨具總構(gòu)成中占據(jù)了主要地位。而后又隨著結(jié)合劑材料種類的不斷發(fā)展和磨具種類的提高，在磨具總產(chǎn)量中呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但其在磨具總量中仍占有較大比例。

　　雖然陶瓷磨具技術(shù)發(fā)展迅速，取得了喜人的成績(jī)，超硬陶瓷磨具以及特種陶瓷磨具也達(dá)到了新的技術(shù)水平，但是與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平仍有不小的差距。

　　如2008年前后，國(guó)內(nèi)高速磨床對(duì)高速陶瓷砂輪的要求是80-100m/s，但那時(shí)國(guó)內(nèi)只能達(dá)到65m/s。因?yàn)榱⒎降鹛沾山Y(jié)合劑磨具的質(zhì)量與國(guó)外同類產(chǎn)品相比有較大差距，所以國(guó)內(nèi)用戶主要依賴進(jìn)口。

　　近年來(lái)，我國(guó)砂輪片市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)、高性能的中高端砂輪片的市場(chǎng)需求十分旺盛。隨著國(guó)內(nèi)砂輪片行業(yè)發(fā)展的日漸成熟，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)質(zhì)正逐步進(jìn)入生產(chǎn)規(guī)模競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)品差異化競(jìng)爭(zhēng)。珠海大象磨具、廣東創(chuàng)匯等龍頭企業(yè)資金雄厚且兼具先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的背景下，其抗風(fēng)險(xiǎn)能力及規(guī)模優(yōu)勢(shì)逐步凸顯，市場(chǎng)份額將進(jìn)一步趨于集中。但我國(guó)的砂輪片行業(yè)起步較晚、發(fā)展歷史較短，行業(yè)整體實(shí)力尚顯不足。

　　涂附磨具

　　1978年，一機(jī)部在國(guó)家實(shí)行改革開(kāi)放的總方針下，決定大力引進(jìn)180余項(xiàng)先進(jìn)的工業(yè)設(shè)備及技術(shù)，把引進(jìn)寬砂帶工程技術(shù)列為國(guó)家改革開(kāi)放后***批引進(jìn)項(xiàng)目之一，并把該項(xiàng)目落實(shí)到第二砂輪廠。二砂為了充分了解國(guó)外涂附磨具的發(fā)展水平，先后對(duì)美國(guó)、法國(guó)、西德、日本、羅馬尼亞進(jìn)行技術(shù)考察，進(jìn)行技術(shù)與價(jià)格優(yōu)勢(shì)的對(duì)比，總投資***終達(dá)1.4億元人民幣，引進(jìn)了我國(guó)***條從布處理到制造的全功能現(xiàn)代化的生產(chǎn)線。從市場(chǎng)考察到完工投產(chǎn)，先后用了12年時(shí)間，耗用了一代人的辛苦與努力，終于在1993年成功生產(chǎn)出我國(guó)***批具有真正使用意義的寬砂帶，滿足了制革、板材加工及航空等重工業(yè)的發(fā)展需要，并逐步取代進(jìn)口砂帶，覆蓋了國(guó)內(nèi)80%以上的市場(chǎng)份額。

　　中國(guó)的砂帶產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放后，已經(jīng)由單一品種向多元化、***化、精細(xì)化方向發(fā)展。目前涉及加工金屬、不銹鋼、不銹鋼拉絲、鈦合金、中纖板、石材、玻璃、電路板、手機(jī)電腦觸摸屏、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、葉片、精密數(shù)控磨床等的專用砂帶和機(jī)器都有生產(chǎn)，其中大部分已經(jīng)取代或部分取代進(jìn)口產(chǎn)品。

　　涂附磨具在國(guó)內(nèi)制造業(yè)中有著很好的應(yīng)用前景，目前，國(guó)內(nèi)砂帶磨削或拋光的磨削工藝經(jīng)過(guò)三十多年的研制，現(xiàn)已成為新的較完整磨削加工技術(shù)，日益受到廣泛的應(yīng)用，得到迅速發(fā)展。

　　如湖北玉立、廣東小太陽(yáng)、蘇州遠(yuǎn)東、新沂張氏等的磨中纖板砂帶，對(duì)德國(guó)VSM、韓國(guó)產(chǎn)品形成了很大沖擊。白鴿磨料磨具、蘇州遠(yuǎn)東等的鋯剛玉砂帶，對(duì)日本、韓國(guó)產(chǎn)品也有沖擊。

　　超硬磨具

　　我國(guó)超硬材料制品的原材料主要包括人造金剛石和立方氮化硼(cBN)，其中人造金剛石是***主要的原材料。1978年在三磨所研制成功***顆立方氮化硼聚晶。

　　七十年代掀起了人造金剛石的***次發(fā)展***;八十年代后期以來(lái)，人造金剛石迎來(lái)了第二次發(fā)展***。兩次***驅(qū)使人造金剛石的產(chǎn)量從1971年的一百三十四萬(wàn)克拉，升至1994年的兩億五千萬(wàn)克拉，中國(guó)一躍成為生產(chǎn)大國(guó)。

　　從我國(guó)目前的超硬模具行業(yè)的發(fā)展情況來(lái)看，鄭州是超硬材料企業(yè)的孵化器，涌現(xiàn)出這樣的三家企業(yè)，它們分別是中南鉆石、鄭州華晶以及黃河旋風(fēng)，被稱為行業(yè)的“三巨頭”。

　　以黃河旋風(fēng)為例，黃河旋風(fēng)是國(guó)內(nèi)***大的金剛石生產(chǎn)基地，有官方數(shù)據(jù)顯示2017年黃河旋風(fēng)前三季度凈利潤(rùn)在超硬材料上市企業(yè)中名列首位，而回顧黃河旋風(fēng)前幾年的發(fā)展，在2013—2016年期間黃河旋風(fēng)持續(xù)增長(zhǎng)，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為14.9%。近幾年來(lái)，由于企業(yè)的規(guī)模效益，技術(shù)進(jìn)步的穩(wěn)步發(fā)展，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，同時(shí)也不斷降低成本，大大推動(dòng)了我國(guó)超硬材料制品的應(yīng)用發(fā)展。

　　國(guó)內(nèi)cBN磨具生產(chǎn)廠商有白鴿集團(tuán)(原二砂)、上海砂輪廠、蘇州砂輪廠、第六砂輪廠、蘇北砂輪廠、山東魯信***產(chǎn)業(yè)股份有限公司(原四砂)、鄭州磨料磨具磨削研究所等。

　　陶瓷結(jié)合劑cBN磨具的加工工藝和結(jié)合劑的配方被少數(shù)外國(guó)廠家掌握，如世界***大的磨料磨具集團(tuán)圣戈班手下的WINTER公司，奧地利的TYROLIT公司，德國(guó)的Wendt公司和瑞士的WINTERTHUR。國(guó)外開(kāi)始做成熟并批量采用是在90年代，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和技術(shù)至少落后國(guó)外技術(shù)10年。

　　綜述：近年來(lái)，我國(guó)磨料磨具行業(yè)面臨著很多挑戰(zhàn)，一方面，隨著國(guó)家“高投入、高消耗、高排放、不協(xié)調(diào)、難循環(huán)、低效率”的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變，對(duì)屬于能源資源消耗型且有污染排放的磨料生產(chǎn)***越來(lái)越緊。另一方面，由于原材料、運(yùn)輸成本、人工成本的上漲，使企業(yè)發(fā)展更加舉步維艱。

　　我們不得不承認(rèn)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)磨料磨具行業(yè)與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有較大差距，主要表現(xiàn)在：***、高技術(shù)產(chǎn)品不能滿足市場(chǎng)需求，依賴進(jìn)口;中低檔通用產(chǎn)品出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性過(guò)剩，造成積壓、拖欠貨款和價(jià)格戰(zhàn)。第二、全行業(yè)生產(chǎn)能力已成規(guī)模，但具體生產(chǎn)能力較分散、企業(yè)規(guī)模小，規(guī)模效益差。第三、技術(shù)開(kāi)發(fā)能力弱，自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù)少，沒(méi)有掌握產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主動(dòng)權(quán)。第四、產(chǎn)品品種少，產(chǎn)品雷同;技術(shù)含量低;不能保持產(chǎn)品持續(xù)的質(zhì)量穩(wěn)定。第五、磨料磨具行業(yè)國(guó)內(nèi)***含金量低，更少有國(guó)際***。

　　雖然我國(guó)已成為磨料磨具的生產(chǎn)大國(guó)，但還不是強(qiáng)國(guó)。所以技術(shù)創(chuàng)新將成為未來(lái)幾年磨料磨具行業(yè)技術(shù)發(fā)展的艱巨任務(wù)。