記憶中的咣當聲緣何消失?

　　——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聲?

　　如今坐火車，叫賣聲猶在，泡面香依舊，但是“咣當”聲消失了。

　　為何消失?我們不得不說說咣當聲的由來。

　　鐵道線上之所以會有這種“咣當咣當”的聲音，就是因為以前鋪設鐵道線的時候，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生咣當?shù)穆曇?，同時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想報告”這是中國***正式提出興建高速鐵路。1991年，經國務院批準，廣深準告訴鐵路立項，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***條準高速鐵路。

　　其實在高速鐵路之前，伴隨“咣當聲”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，打磨質量有時也不過關。

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

　　鋼軌修磨用的設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世紀初，有企業(yè)與鐵路部門配合研究并設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格了。要把一根根標準長100米的鋼軌，焊接成無縫長鋼軌。焊接后的接頭外觀質量也有明確的標準，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。高鐵通車前要對鋼軌進行預打磨，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已有部分廠家進行了開發(fā)和生產，但是砂輪性能還不能滿足修磨機車的配套要求，國內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，起增強作用，保證砂輪在使用過程中不會因碎裂而損壞設備和傷人。微波和熱壓工藝是生產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)結構將各種磨料及填料結合在一起。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#樹脂會嚴重碳化，造成耐磨性不足。因此,鋼軌打磨砂輪用結合劑一般選擇耐熱性較高的樹脂。

　　砂輪承受的負荷非常大,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。

　　材質上，要求使用的磨料結構致密、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，同時應考慮填料的粒度及其相互間的匹配。

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

　　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

　　——論我國磨料磨具產品技術水平與國外的差距

　　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參加考察團，考察了美國諾頓公司和在法國的涂附磨具工廠。如同當時中國***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，引進國外先進技術的決心。

　　雖然改革開放之前，我國磨料磨具行業(yè)就已經有了一定基礎，但是總體實力略單薄。改革開放以后，特別是上世紀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，主要磨料磨具產品的產量居世界前列。欣喜的同時，我們也應該看到差距，唯有清醒的認識，才能讓我國磨料磨具產業(yè)不斷成長進步。

　　固結磨具

　　開始于20世紀50年代的陶瓷磨具，在80年代以后，不僅頗具規(guī)模，技術水平也較高。直到2000年左右，陶瓷磨具在磨具總構成中占據(jù)了主要地位。而后又隨著結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水平，但是與國外先進技術水平仍有不小的差距。

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

　　近年來，我國砂輪片市場對高品質、高性能的中高端砂輪片的市場需求十分旺盛。隨著國內砂輪片行業(yè)發(fā)展的日漸成熟，行業(yè)競爭實質正逐步進入生產規(guī)模競爭和產品差異化競爭。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)設備及技術，把引進寬砂帶工程技術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、羅馬尼亞進行技術考察，進行技術與價格優(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)代化的生產線。從市場考察到完工投產，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80%以上的市場份額。

　　中國的砂帶產品，經過改革開放后，已經由單一品種向多元化、***化、精細化方向發(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，其中大部分已經取代或部分取代進口產品。

　　涂附磨具在國內制造業(yè)中有著很好的應用前景，目前，國內砂帶磨削或拋光的磨削工藝經過三十多年的研制，現(xiàn)已成為新的較完整磨削加工技術，日益受到廣泛的應用，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***驅使人造金剛石的產量從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，被稱為行業(yè)的“三巨頭”。

　　以黃河旋風為例，黃河旋風是國內***大的金剛石生產基地，有官方數(shù)據(jù)顯示2017年黃河旋風前三季度凈利潤在超硬材料上市企業(yè)中名列首位，而回顧黃河旋風前幾年的發(fā)展，在2013—2016年期間黃河旋風持續(xù)增長，年均復合增長率為14.9%。近幾年來，由于企業(yè)的規(guī)模效益，技術進步的穩(wěn)步發(fā)展，不僅提高了產品質量和產量，同時也不斷降低成本，大大推動了我國超硬材料制品的應用發(fā)展。

　　國內cBN磨具生產廠商有白鴿集團(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。

　　陶瓷結合劑cBN磨具的加工工藝和結合劑的配方被少數(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，國內生產和技術至少落后國外技術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、難循環(huán)、低效率”的經濟增長方式的轉變，對屬于能源資源消耗型且有污染排放的磨料生產***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，當前國內磨料磨具行業(yè)與國外先進水平相比還有較大差距，主要表現(xiàn)在：***、高技術產品不能滿足市場需求，依賴進口;中低檔通用產品出現(xiàn)結構性過剩，造成積壓、拖欠貨款和價格戰(zhàn)。第二、全行業(yè)生產能力已成規(guī)模，但具體生產能力較分散、企業(yè)規(guī)模小，規(guī)模效益差。第三、技術開發(fā)能力弱，自有知識產權的產品和技術少，沒有掌握產品開發(fā)的主動權。第四、產品品種少，產品雷同;技術含量低;不能保持產品持續(xù)的質量穩(wěn)定。第五、磨料磨具行業(yè)國內***含金量低，更少有國際***。

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