根據(jù)國外高速列車運行經(jīng)驗,消耗在制動閘片上的費用已占高速列車運行維護費用的50%;從中車青島四方機車車輛股份有限公司與日本合作生產(chǎn)新干線高速列車情況看,日方提供的閘片使用壽命是20萬km,所引進的60列車(480輛),每年需要的閘片費用為8 000萬元??梢?,每列車所消耗的閘片費用為140萬元。若以京滬、京津等高速鐵路運行2 000列車計算,每年的閘片費用達28億元。
大連交通大學高速列車制動材料研究所,以滿足時速300 km高速列車的應用為目標,在所掌握的銅基粒子強化閘片制造技術的基礎上,從我國的應用環(huán)境出發(fā),研究極端制動條件下的摩擦磨損機理,提高制動材料抵抗極端摩擦條件的能力;從產(chǎn)業(yè)化的角度,解決閘片制造的工藝技術問題;從有利于改善閘片性能、提高制造效率、降低制造成本的角度,對閘片結構、尺寸進行優(yōu)化設計。該產(chǎn)品達到或接近國際先進水平,研發(fā)的CRH5型高速動車組制動閘片通過國際鐵路聯(lián)盟認證實驗室的測試,并于2016年通過了中鐵檢驗認證中心(原中鐵鐵路產(chǎn)品認證中心)組織的現(xiàn)場評審和型式試驗,取得了裝車試用證書,完全滿足時速300 km高速列車的應用要求,打破了國外對該領域的技術壟斷。
為了推動動車組閘片項目向前發(fā)展,盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,我校已就時速300 km高速列車制動閘片制造技術,與天津中車機輛裝備有限公司實現(xiàn)了成果轉化,轉化金額達到1 800萬元。
連續(xù)擠壓和連續(xù)包覆是利用摩擦熱能轉化的原理將銅或鋁及其合金直接擠壓成管材、型材或包覆產(chǎn)品。連續(xù)擠壓技術實現(xiàn)了將熱加工、冷加工兩個相互獨立的加工工序合為一體的功能,由鑄態(tài)坯料直接制造出產(chǎn)品。
依托于連續(xù)擠壓教育部工程技術研究中心,大連交通大學研制的連續(xù)擠壓和連續(xù)包覆設備系列已在許多線纜企業(yè)和有色金屬加工企業(yè)推廣使用,用于生產(chǎn)鋁及鋁合金的管材與型材、鋁包鋼絲、光纖護套、有線電視同軸電纜、鐵路通信信號護套線纜、光纖復合架空地;銅及銅合金線材與型材、銅扁線、銅母線、銅排、換向器梯排、電氣化鐵路接觸線、異型銅材等。
該成果擁有18項新技術,先后3次榮獲國家科技進步獎,綜合實力已位居國際前列,是世界頂級的連續(xù)擠壓技術和設備供應商。與傳統(tǒng)工藝相比,該技術具有以下技術特點:原料為盤條,規(guī)格單一,價格便宜;連續(xù)生產(chǎn),無間隔時間;無壓余、切邊等工藝廢料,材料利用率高,可達95%;無加熱工序,節(jié)省場地、設備和能耗;產(chǎn)品光潔度高、尺寸精確;無縫包覆,杜絕焊縫質量問題,護套密封性好。尤其是銅材連續(xù)擠壓技術,與傳統(tǒng)工藝相比,新技術僅為一道工序,占地面積少、生產(chǎn)率高、勞動力成本低、生產(chǎn)周期短。新技術沒有燒損、壓余、切邊、軋頭、脫皮等工藝廢料,使材料利用率增加了20%。新技術沒有加熱、退火、酸洗工序,不存在溫室氣體和污水排放問題。采用連續(xù)擠壓設備后,企業(yè)不再需要加熱爐、軋機、擠壓機、拉拔機等各類重型冶金設備,改變了企業(yè)占地面積大、能耗大、環(huán)境差的形象。
2018年,中國有色金屬工業(yè)協(xié)會對“高效節(jié)能大截面型棒板銅材連續(xù)擠壓技術及設備”項目進行成果評價,專家認為該項目研究出的大擴展變形條件下的連續(xù)擠壓工藝技術,設計與制造大型連續(xù)擠壓裝備,形成取消鑄錠-銑面、加熱-熱軋、加熱-臥擠等工序的大型銅材制造新工藝,采用鑄桿直接連續(xù)擠壓出型、棒、板材,二段式短流程銅材加工優(yōu)勢顯著。該成果技術幾乎不受產(chǎn)品品種和產(chǎn)量的限制,既適合大企業(yè)規(guī)?;a(chǎn),又滿足中小企業(yè)小批量多品種生產(chǎn)模式,提高了我國大型銅材連續(xù)擠壓技術及裝備水平。評審專家分別從技術創(chuàng)新程度、技術經(jīng)濟指標的先進程度、技術難度和復雜程度、技術重現(xiàn)性和成熟度、技術創(chuàng)新對推動行業(yè)科技進步和提高市場競爭能力的作用、經(jīng)濟或社會效益等方面進行評價,認為該項目突破了大規(guī)格銅材連續(xù)擠壓加工系列技術難題,實現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)和應用,經(jīng)濟和社會效益顯著,總體達到國際領先水平,并建議進一步加大新產(chǎn)品開發(fā)和新技術的推廣應用。
目前,已為國內外裝備了1 500多條生產(chǎn)線,遍布全國32個省市;同時,已為國外裝備了800多條生產(chǎn)線,出口世界30多個國家和地區(qū),經(jīng)濟效益近10億元,社會效益300億元以上,完全取代了進口。
大連交通大學連續(xù)擠壓教育部工程技術研究中心,是我國唯一從事連續(xù)擠壓技術的研究機構,先后承擔了包括國家“七五”科技攻關、國家“八五”重點科技推廣、國家自然科學基金重點項目、國家“863”計劃、國家“973”計劃、國家科技支撐計劃、國家重點研發(fā)計劃項目在內的30多項國家級項目。這些研究成果先后3次榮獲國家科技進步獎、9次榮獲省部級科技進步獎。培養(yǎng)研究生及留學生300余人,發(fā)表論文400余篇,形成專利技術30余項。