高铁车轮有多难?全球制造业的难题,被西方垄断,中国咋攻克的?

高铁车轮被公认为是困扰全球制造业的难题之一,那么高铁使用的车轮有多难造呢?这款被西方长期垄断的技术,中国又是咋攻克的?当前全球除了中国外,掌握这项技术的国家,只有法国、德国、日本、意大利等少数国家,这些国家都是制造业大国,有丰厚的工地技术底蕴,高铁车轮技术被多国列为禁止出口的战略性核心技术,可见其重要性不言而喻。

在以往,国外这4个国家长期垄断了高铁车轮技术市场,主要是因为,在国际上承建高铁的利润非常丰厚,按照目前的国际高铁承建价格,建造一公里的高铁就需要5000万美元,中国高铁也参与了国际竞价,一公里也要3000万美元,相当于2个亿的人民币,可以说掌握高铁技术的国家,就如同掌握了“聚宝盆”,但是想要建造高铁,必须先掌握车轮技术。

高铁车轮最关键的指标就是寿命周期,因为高铁的速度非常快,在250公里每小时以上,有时高铁能跑到300公里每小时,目前中国研发的复兴号高铁,速度更是飙升到350公里每小时,速度越快车轮的磨损消耗就会越严重,例如CRH380新轮直径860毫米,一级修限度要求790毫米,过这个标准就要送高级修换轮,还有对高铁车轮的日常保养问题。
一级修就是轮对检测,理论上4000公里或者48小时的运营后,高铁就需要通过人工和机器的方式检测车轮磨损情况,中国高铁能够在铁路上飞速驰骋,背后离不开这些高质量的车轮进行支撑,它就像高铁的一双“跑鞋”,在曾经中国高铁刚起步的时候,由于这种车轮的技术要求超高,生产难度极大,因此一直依赖进口,但是通过科研攻关,科学家掌握了这种车轮的生产设计工艺,目前复兴号能够使用“蓝海豚”和“金凤凰”两款型号的国产车轮。

国产车轮的出现改写了因为车轮需要进口,导致高铁成本居高不下的问题,那么一款高铁车轮怎么样才算合格呢?在高速行驶的条件下,随着速度效应不断提升和制动化方式的变化,车轮的受力状态会发生很大变化,助长了在疲劳条件下的缺陷发展,小到0.2毫米的内部缺陷,都有可能让车轮因为金属疲劳发生裂纹,所以高铁车轮必须具备良好的强韧性、耐磨性、抗热烈性、抗剥离性和抗金属疲劳性,这些对于高铁车轮的材料研发提出了苛刻要求。
车轮使用的钢材,在通过电炉或转炉冶炼之后,要经过精炼后在铸成圆坯,对于钢材洁净度要求很高,氢含量必须在2%以下,而且对夹杂物级别要求严格,一般高铁车轮都是采用模锻轧制的方式制造,为了掌握核心技术,中国工厂在08年开始具备组装能力,09年具备加工能力,15年实现了车轮国产化,如今则实现了原材料的国产化,由于国产车轮技术水平高,材料工艺好,所以每运行120公里才进行返厂检修,运行240公里才进行更换,如今作为高铁九大核心技术之一的高铁车轮获得突破,让高铁国产化率得到提升,让高铁的成本下降的同时利润也不断攀升,是一件重大利好。