記憶中的咣當(dāng)聲緣何消失?

　　——從中國鐵路變遷看磨具的升級換代

　　你對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?我們不得不說說咣當(dāng)聲的由來。

　　鐵道線上之所以會有這種“咣當(dāng)咣當(dāng)”的聲音，就是因為以前鋪設(shè)鐵道線的時候，采用的是25米長的鋼軌，鋼軌和鋼軌之間都會有一個接縫，這種接縫會造成列車在軋過接縫的時候會產(chǎn)生咣當(dāng)?shù)穆曇簦瑫r也會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)想報告”這是中國***正式提出興建高速鐵路。1991年，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，廣深準(zhǔn)告訴鐵路立項，年底，廣深鐵路改造工程開始動工。1994年，廣深鐵路開行中國首列準(zhǔn)高速旅客列車，運行時速在120-160公里之間，廣深鐵路成為中國***條準(zhǔn)高速鐵路。

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

　　在過去，消除鋼軌病害主要依靠人力，線路工們用小型砂輪打磨機對鋼軌進行手工打磨，不僅勞動強度大、作業(yè)效率低，打磨質(zhì)量有時也不過關(guān)。

　　上世紀(jì)90年代初期，中國引入了***臺鐵軌打磨車。至此，***率高質(zhì)量的打磨作業(yè)開始了。

　　鋼軌修磨用的設(shè)備包括修磨機車和手扶式修磨機，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)。

　　過去，人們常常使用普通的陶瓷結(jié)合劑剛玉砂輪進行打磨，效率低下，一個小時僅能夠打磨1m左右。列車經(jīng)過時還要避讓，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)計了專門的機械及特殊形狀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，鐵路開始了無縫線路改造，對鐵軌打磨的要求更為嚴(yán)格了。要把一根根標(biāo)準(zhǔn)長100米的鋼軌，焊接成無縫長鋼軌。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毫米還沒有一根頭發(fā)絲那么細(xì)。高鐵通車前要對鋼軌進行預(yù)打磨，其目的是為了去除鋼軌軋制的瘢痕、脫碳層、鋼軌對接處的焊點以及提高表面粗糙度，***終目的是消除鋼軌表面不良痕跡，防止這些缺陷的進一步發(fā)展，提高鋼軌使用壽命。后期使用中，會存在磨損的問題，還需要對鋼軌進行后期修磨處理。對于無縫鋼軌的打磨更多的是采用修磨機車。

　　2000年左右，手扶式修磨機砂輪在國內(nèi)已有部分廠家進行了開發(fā)和生產(chǎn)，但是砂輪性能還不能滿足修磨機車的配套要求，國內(nèi)多進口砂輪來進行鐵軌修磨。為此，科技部將“鐵路鋼軌修磨砂輪”列入了2005年度國家科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項目。

　　隨著鋼軌打磨列車不斷地發(fā)展進步，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PGM-48型鋼軌打磨列車的樹脂磨具。

　　該磨具由基體、磨削部分、增強層三部分組成。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;磨削面使用進口的鋯剛玉和酚醛樹脂經(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)，起增強作用，保證砂輪在使用過程中不會因碎裂而損壞設(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的加工方法，確保砂輪在使用過程中，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置了鋼軌打磨列車來打磨鋼軌，以延長鋼軌使用壽命。

　　鋼軌打磨砂輪作為一種重負(fù)荷砂輪，制備時多使用價格低廉、工藝簡單、綜合性能優(yōu)越的酚醛樹脂及其改性樹脂作為結(jié)合劑，酚醛樹脂粉與磨料及其他填料均勻混合，在加熱過程中固化形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)將各種磨料及填料結(jié)合在一起。因為鋼軌打磨時磨削點瞬間溫度可達650℃及以上，這個溫度下2123#樹脂會嚴(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脂。

　　砂輪承受的負(fù)荷非常大,而且是露天作業(yè)。因此對砂輪的要求非常高,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、強度高、熱物理性能好，莫氏硬度達到8級以上,可選擇鋯剛玉磨料和SG磨料或者混合磨料，以滿足高強度磨削的要求。其次是選擇強度高、耐磨性好的結(jié)合劑，可選擇耐磨、耐高溫的聚酰亞胺樹脂或改性酚醛樹脂，從而保證砂輪能夠承受重負(fù)荷的強力振動磨削。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，同時應(yīng)考慮填料的粒度及其相互間的匹配。

　　目前國內(nèi)的大型鋼軌打磨設(shè)備大多是引進國外技術(shù)，已基本完成了從無到有，從完全進口到國產(chǎn)化的過程。

　　如新型鋼軌機械打磨車GMC-96X，新型打磨車一組長達114米，一共有96個打磨頭，400多噸中的龐然大物，可以對鋼軌進行精確打磨，大大延長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，沒有了“咣當(dāng)聲”，取而代之的是旅客乘坐列車的舒適度越來越高。不知大家是否記得2015年一段非常火的視頻，在高鐵窗臺上豎立硬幣且長時間不倒，這充分說明了高鐵的穩(wěn)定性。

　　被“劃分檔次”后激發(fā)出的發(fā)展熱情

　　——論我國磨料磨具產(chǎn)品技術(shù)水平與國外的差距

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

　　雖然改革開放之前，我國磨料磨具行業(yè)就已經(jīng)有了一定基礎(chǔ)，但是總體實力略單薄。改革開放以后，特別是上世紀(jì)90年代中期到2010年的十幾年間，我國整個磨料磨具行業(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，我們也應(yīng)該看到差距，唯有清醒的認(rèn)識，才能讓我國磨料磨具產(chǎn)業(yè)不斷成長進步。

　　固結(jié)磨具

　　開始于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，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，超硬陶瓷磨具以及特種陶瓷磨具也達到了新的技術(shù)水平，但是與國外先進技術(shù)水平仍有不小的差距。

　　如2008年前后，國內(nèi)高速磨床對高速陶瓷砂輪的要求是80-100m/s，但那時國內(nèi)只能達到65m/s。因為立方氮化硼陶瓷結(jié)合劑磨具的質(zhì)量與國外同類產(chǎn)品相比有較大差距，所以國內(nèi)用戶主要依賴進口。

　　近年來，我國砂輪片市場對高品質(zhì)、高性能的中高端砂輪片的市場需求十分旺盛。隨著國內(nèi)砂輪片行業(yè)發(fā)展的日漸成熟，行業(yè)競爭實質(zhì)正逐步進入生產(chǎn)規(guī)模競爭和產(chǎn)品差異化競爭。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，在市場競爭激烈的背景下，其抗風(fēng)險能力及規(guī)模優(yōu)勢逐步凸顯，市場份額將進一步趨于集中。但我國的砂輪片行業(yè)起步較晚、發(fā)展歷史較短，行業(yè)整體實力尚顯不足。

　　涂附磨具

　　1978年，一機部在國家實行改革開放的總方針下，決定大力引進180余項先進的工業(yè)設(shè)備及技術(shù)，把引進寬砂帶工程技術(shù)列為國家改革開放后***批引進項目之一，并把該項目落實到第二砂輪廠。二砂為了充分了解國外涂附磨具的發(fā)展水平，先后對美國、法國、西德、日本、羅馬尼亞進行技術(shù)考察，進行技術(shù)與價格優(yōu)勢的對比，總投資***終達1.4億元人民幣，引進了我國***條從布處理到制造的全功能現(xiàn)代化的生產(chǎn)線。從市場考察到完工投產(chǎn)，先后用了12年時間，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***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，并逐步取代進口砂帶，覆蓋了國內(nèi)80%以上的市場份額。

　　中國的砂帶產(chǎn)品，經(jīng)過改革開放后，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、手機電腦觸摸屏、發(fā)動機曲軸、葉片、精密數(shù)控磨床等的專用砂帶和機器都有生產(chǎn)，其中大部分已經(jīng)取代或部分取代進口產(chǎn)品。

　　涂附磨具在國內(nèi)制造業(yè)中有著很好的應(yīng)用前景，目前，國內(nèi)砂帶磨削或拋光的磨削工藝經(jīng)過三十多年的研制，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、蘇州遠東、新沂張氏等的磨中纖板砂帶，對德國VSM、韓國產(chǎn)品形成了很大沖擊。白鴿磨料磨具、蘇州遠東等的鋯剛玉砂帶，對日本、韓國產(chǎn)品也有沖擊。

　　超硬磨具

　　我國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，人造金剛石迎來了第二次發(fā)展***。兩次***驅(qū)使人造金剛石的產(chǎn)量從1971年的一百三十四萬克拉，升至1994年的兩億五千萬克拉，中國一躍成為生產(chǎn)大國。

　　從我國目前的超硬模具行業(yè)的發(fā)展情況來看，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，年均復(fù)合增長率為14.9%。近幾年來，由于企業(yè)的規(guī)模效益，技術(shù)進步的穩(wěn)步發(fā)展，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，同時也不斷降低成本，大大推動了我國超硬材料制品的應(yīng)用發(fā)展。

　　國內(nèi)cBN磨具生產(chǎn)廠商有白鴿集團(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)外國廠家掌握，如世界***大的磨料磨具集團圣戈班手下的WINTER公司，奧地利的TYROLIT公司，德國的Wendt公司和瑞士的WINTERTHUR。國外開始做成熟并批量采用是在90年代，國內(nèi)生產(chǎn)和技術(shù)至少落后國外技術(shù)10年。

　　綜述：近年來，我國磨料磨具行業(yè)面臨著很多挑戰(zhàn)，一方面，隨著國家“高投入、高消耗、高排放、不協(xié)調(diào)、難循環(huán)、低效率”的經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變，對屬于能源資源消耗型且有污染排放的磨料生產(chǎn)***越來越緊。另一方面，由于原材料、運輸成本、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)前國內(nèi)磨料磨具行業(yè)與國外先進水平相比還有較大差距，主要表現(xiàn)在：***、高技術(shù)產(chǎn)品不能滿足市場需求，依賴進口;中低檔通用產(chǎn)品出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性過剩，造成積壓、拖欠貨款和價格戰(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)開發(fā)能力弱，自有知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù)少，沒有掌握產(chǎn)品開發(fā)的主動權(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)國內(nèi)***含金量低，更少有國際***。

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