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今年5月10日,是第十个“中国品牌日”。十年间,从“中国制造”到“中国创造”,中国企业走过了波澜壮阔的攀登之路。聚光成芒,就在中铁工业旗下中铁宝桥车间里,一场静水深流的智造变革,正为中国制造向高端化、智能化、绿色化转型写下生动注脚。
道岔,列车的“方向盘”,承载着万千旅客的生命安全。一根钢轨内部哪怕出现比头发丝还细的裂纹,都可能在列车日复一日地碾轧中成为巨大风险隐患。在中铁宝桥,近年投用的涂装产线让钢轨喷涂效率提升了2.84倍,磁粉探伤产线正迈向AI智能自动化检测。但更值得关注的突破,发生在一个曾被视为“自动化禁区”的工序上——一千多度高温中,工程师为钢轨造出个“数字分身”。
谁能在“火焰山”里量尺寸
钢轨的端头需要经过一道“锻压”工序,被加热到上千摄氏度后,像揉面团一样塑造成型,相当于给钢铁做一次“骨骼重塑”。这道工序有多关键?温度偏差几摄氏度,钢轨性能就可能不达标;尺寸偏差几毫米,整根就面临着报废。然而在上千度的高温环境下,常规电子设备无法正常工作。长期以来,全行业的做法是等钢轨彻底冷却后,从一批产品中抽取几根进行测量,一旦抽检发现问题,整批产品都可能被追溯报废——材料浪费大,质量隐患也不容回避。
“过去我们干锻压,最揪心的就是等检测结果。”锻压车间的一位老技师回忆,“钢轨冷透要好几个小时,抽检就像等着抽签,检出问题整批都得回炉。那时候我们就想,要是能在热的时候直接看明白该多好。可上千度的东西怎么测?说实话,当时觉得这念头有点痴人说梦。”这是全球轨道交通制造领域公认的痛点。实现“实时全检”的愿望,被上千度高温挡在门外数十年。
为火红钢轨拍摄“三维全身照”
针对这一行业难题,中铁宝桥展开技术攻关。他们建成的智能锻压一体化产线,将送料、放模具、压制成型到检测全部串成一条自动化流水线。这条产线的核心突破在于——用360度环绕工业相机,在高温锻压后对钢轨进行三维扫描,在电脑中实时生成一个尺寸精准对应的“数字分身”。所谓“数字分身”,就是在虚拟世界里为实物建立数字映射,实物长什么样,“数字分身”就长什么样,测量精度达到微米级,相当于头发丝的百分之一。
当钢轨还处于通红状态、温度高达上千摄氏度时,特制工业相机便开始环绕采集数据。强光、高温、热辐射——这些曾让检测设备无法正常工作的因素,被一套自主研制的视觉系统逐一解决。软件在几秒钟内重构出三维模型,钢轨的每一处弧度、每一个截面、每一毫米的尺寸偏差,都清晰呈现在屏幕上。“第一次在屏幕上看到通红钢轨的三维模型时,整个团队都有点不敢相信。”主持该产线研发的工程师坦言,“当初立项的时候,大家都觉得这是块难啃的骨头。从‘不敢想’到‘亲眼看到’,这条路我们走了好几年。”
从“事后抽检”到“实时全检”
这项技术的应用,带来一组可以量化的改变。测量精度提升95%,综合检测效率提升50%。过去“冷却后抽检”的工序被“高温下全检”取代,每一根钢轨在成型瞬间就完成质量判定。在“数字分身”的数据支撑下,模具维护方式也发生了根本改变:以往模具“用到坏了才换”,现在根据实测数据预测寿命、安排精准维护,模具使用寿命延长1.9倍,钢材利用率达到国内领先水平。该成果已累计获得25项国家专利,在核心期刊发表论文1篇,成为国内同行业中率先实现高温锻压100%自动化、无人化检验的案例。
这项技术已应用于长三角城市轨道交通道岔市场超60%份额的产品生产,并服务于滁宁城际、广州地铁等国内项目,以及东南亚、非洲等海外工程。印尼雅加达项目工程验收方报告中写道,这批铁路道岔的制造精度超出了他们的预期。
两条产线同样值得关注
在攻克高温检测难题的同时,中铁宝桥在另外两条产线上也实现关键突破。
钢轨自动配料与涂装数智化产线,整合了自动锯切、表面除锈、喷涂烘干、废气处理等工序。机械手自动拉料锯切,系统自动识别轨型并切换喷涂方案,锯切效率提升50%,涂装效率提升2.84倍,每根钢轨还拥有了可终身追溯的涂装质量数字档案。该产线已获授权发明专利1项、实用新型专利5项。
钢轨跟端磁粉探伤自动化产线,采用3D立体旋转磁场对道岔轨件进行非接触式磁化,配合紫光灯、荧光磁悬液与视觉系统,实现不同轨型钢轨的自动化探伤。相比传统人工操作,不仅探伤效率和精度大幅提升,还减少工序流转,降低了劳动强度。
新质生产力在车间里成长
从“抡大锤”到“点鼠标”,从“凭经验”到“靠算法”,从“事后抽检”到“实时全检”——“中国品牌日”的这十年,越来越多的中国企业从“卖产品”走向“立品牌”。中国工程院一位长期关注轨道交通装备制造的研究员评价说:“千度高温下的实时检测,过去是行业一道迈不过去的坎。现在有企业率先突破了,而且形成完整的工艺体系和数据闭环。这不单是一家企业的进步,对整个轨道交通装备制造行业的质量控制体系都是一次有力推动。”
在道岔制造这个并不为大众熟知的领域,中国工程师用“数字分身”解决了长期困扰行业的检测难题,用智能化产线重构了传统制造流程,让这个“隐形冠军”产品,成为中国制造迈向高端化、智能化、绿色化的生动样本。那些在城市与山海间穿梭的列车,或许不会知道脚下有一群“数字工匠”在日夜守护,但每一次安稳的启停、每一个平稳的转弯,都建立在一串串真实数据之上。
智造向新,品牌向上。中国道岔,正以扎实的科技步伐驶向更广阔的天地。(郭亚男 吴建超)