中国高铁是否用日本永不松动螺丝


中国高铁是否用日本永不松动螺丝图1

文|糖葫芦
编辑|风信子


2017年6月,由中国自主设计建造的复兴号高铁列车正式投入运营。

根据我国官方公布的数据显示,复兴号相关部件的国产率已经达到了84%。这对于全体中国人来说,无疑是一个好消息。

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(由中国生产的“复兴号”)


近年来,我国一直希望打造一条要素齐全、实力强劲的“制造产业链”。但是在中国生产的高铁轨道上采用日本制造的螺丝,似乎并不合乎这个设想。

而且日本毕竟是二战之后发展起来的“制造业大国”。许多人担心我们国家的工程过于依赖日本生产的产品会被外国企业“卡脖子”。

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(日本工厂的“生产车间”)


那么,为什么在中国制造业飞速发展的今天,我们的高铁轨道却仍然要使用日本制造的螺丝?这样的现象会不会给我国的高铁产业发展带来隐患呢?

接下来,就让我们慢慢地道来。

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(由中国生产的“高铁车厢”)


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从“新干线”到“高铁”

1978年10月26日,正在日本进行访问的邓小平同志乘坐了日本生产的“新干线列车”。眼看着自己乘坐的新干线列车穿越田野和城市,邓小平的心中感慨良多。

随行的日本记者注意到了邓小平脸上的表情,便向他小心翼翼地问道:“邓先生,您这次乘坐日本的新干线列车最大的感受是什么呢?”

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(“访日”期间的邓小平)


在邓小平的这次访日之行后,中日双方的关系便进入了一个“蜜月期”。各种各样的双边技术合作经过洽谈迅速落地。中国的工业体系也迎来了新一轮的发展。

在上个世纪80年代,我国曾经提出过要引进日本的新干线技术。因为双方在关键的技术转让问题上没有谈拢,这个计划也就被搁置了下来。

进入21世纪后,中国人民对于改善交通条件的需求越来越强烈。我国政府也在考虑建设更加便捷、高效的铁路运输系统。

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(由日本生产的“新干线”)


当时,在西欧各国已经有成熟的高铁交通路网了。但是由于这些国家政府内部的矛盾,高铁技术并没有在西欧被大范围地推广开来。

而中国要想发展高铁技术,就必须要借鉴当时国外的先进经验。为了尽可能的减少我们的引进成本。

我国的交通部门向全球的高端企业发出了招标书,邀请他们一起参与中国的高速铁路建设。

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(由德国生产的“高铁”)


经过好几轮的竞标角逐,最终进入决赛圈的是日本的新干线、法国的阿尔斯通和德国的西门子三家公司。

这三家公司彼此之间都有技术壁垒,他们的产品也各有优劣。我国的负责人在经过一番考虑之后决定,将三家公司的技术在国内都做一个“引进试点”。

将来如果哪个公司的技术经过实践被证明是出色且耐用的,我们再与这家公司进行后续的大范围合作。

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(法国“阿尔斯通”公司的标志)


于是,位于我国山东省青岛市的中车集团便引进了与日本新干线相关的配套技术。

而位于河北唐山和吉林长春的另外两家生产企业则没有采用相关的技术。这也等于给我国的“高铁发展”留出了空间。

2004年以后,我国的高铁制造业发展呈现出了突飞猛进的势头。

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(日本生产的“新干线”)


到了2010年,我国的高铁里程数已经扩大到了将近1万公里。但这也仅仅是我国“八横八纵高铁规划图”中的一小部分。

2013年,我国高铁的总里程再创新高,达到了惊人的1.1万公里。其中有相当一部分的高铁轨道,采用的都是当年青岛中车公司引进的日本技术。

而在这些引进自日本的技术当中,最令人们感到惊讶的,是一种被称为哈德洛克的螺母。这种螺母不仅可以适应不同条件下的铁轨建设,还能够在使用的过程中变得越来越紧。

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(由中国生产的“高铁车厢”)


由于哈德洛克螺母十分耐用,就连许多欧美国家也一直向日本大规模地进口这种螺母。哈德洛克螺母也被广泛的运用于各国的制造业当中,成为了日本人“工匠精神”的一种代表。

不过自从当年我国向日本引进哈德洛克螺母以来,就不断有人表示质疑。毕竟这颗小小的螺母已经体现了日本人的技术优势。

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(由日本人生产的“哈德洛克”螺母)


因此很多人都担心,将来日本人很有可能会以此为基点,对我国进行技术和贸易封锁,从而进一步影响我国的高铁产业发展。

那么,日本人生产的“哈德洛克螺母”与其他国家生产的产品相比,到底具有什么样的优势呢?我国一直使用日本生产的哈德洛克螺母,难道就真的不怕外国人的技术封锁吗?

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(日本生产的“新干线”)

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小小的螺母 “工匠”的追求

时至今日,全世界能够生产哈德洛克螺母的公司也只有一家。那就是由日本人若林克彦创办的“哈德洛克工业株式会社”。

1961年,若林克彦在工作的时候突发奇想。他发现只要是用的时间长了,几乎所有的螺丝和螺母之间都会产生松动。

于是,若林克彦便想自己发明一种不会松动的螺丝。而且从物理学的理论上来看,要发明这种螺丝还是有可操作空间的。

但当时全日本并没有其他成功的先例。所以,若林克彦只能做第一个吃螃蟹的人。

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(日本企业家若林克彦)


若林克彦发现,当时美国人在航空器材上使用的一种螺丝看上去有些与众不同。这种螺丝整体呈现出一种独特的形状。即便在高温高压的环境当中,这种螺丝也不会发生回旋和松动。

若林克彦觉得,他可以将美国人的这种螺丝进行改造,而后推广到更多的民用领域当中。由于这种螺丝的性能极佳,将来一定不会为销路而犯愁。

说干就干,此时已经28岁的若林克彦将自己关在房间里一边画图一边做实验。在经历了两次巨大的失败之后,若林克彦终于造出了世界上唯一一款永不松动的螺母。

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(若林克彦和他的“产品”)


此时的若林克彦可谓是欣喜若狂,他给自己的这款新螺母起了一个非常洋气的名字,以便日后打开国际市场。

事实证明,若林科研的努力没有白费。时至今日,若林克彦发明的哈德洛克螺母仍然是全世界范围内最实用的螺母之一。

而这种螺母的非凡之处,就是可以通过一个特殊的倾斜角度来达到让螺丝永不松动的效果。

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(由中国生产的“和谐号”)


而且哈德洛克螺母所使用的制造材料也是经过精心提炼的,除了若林克彦本人和公司内部的高级工程师之外,几乎没有人知道。

从外表上来看,哈德洛克罗姆有两个特殊的螺母构成。其中的一个螺母是凸出来的,而另一个则是凹进去的。这两个螺母合在一起也就构成了哈德洛克螺母独特的“双螺母结构”。

而且由于哈德洛克螺母本身的特殊倾斜角度和独特的制造材料,运用在铁轨上时,即便火车经过而发生剧烈震动,螺母也不会松动,反而会因为振动变得越来越紧。

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(“哈德洛克”螺母)


也正是因为这个原因,导致每一颗哈德洛克螺母相较于同类产品都要贵一些。但那些哈德洛克公司的客户们考虑到产品的质量,还是会选择继续购买哈德洛克螺母。

根据美国宇航局提交给国会的预算清单显示,他们在制造宇宙飞船的过程当中所采用的螺丝,仍然是日本人生产的“哈德洛克螺母”。

后来有美国媒体曾经采访过若林克彦,询问他是如何发明哈德洛克螺母的。但是若林克彦在媒体面前却守口如瓶,几乎没有透露出任何关键的信息。

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(由“哈德洛克螺母”连接的铁轨)


后来在记者们的再三追问之下,若林克彦才简单的告诉大家:“其实,我是从中国古代的笋卯工艺当中获得的灵感。”

随后,各大西方媒体就此事进行了大篇幅、长时间的报道。但在这阵热度过去之后,各国还是无法打破由若林克彦和哈德洛克公司所设置的“技术壁垒”。

2004年,中国开始建设属于自己的“高铁”轨道。作为中国制造的代表工程,上级部门要求高铁轨道必须经得起时间的考验。

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(由中国生产的“高铁车厢”)


一开始,人们曾经考虑过用工业胶水粘合跟外部零件固定等方式来固定高铁的铁轨。可是这样的方法费时又费力,还会给现场施工作业的工人们带来不小的工作负担。

于是就有人提出,使用螺丝来解决“高铁铁轨固定困难”的问题。在这个时候,便有人注意到了由日本人生产的哈德洛克螺母。

果然,这个提议立刻遭到了一些工程师的反对。因为一个小小的螺母很有可能关系到整条铁路的安全。将这样的关键零部件的制造权交到外国人手里,还是有些让人不太放心。

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(日本的“哈德洛克”螺母)


可是以当时我国的制造业水平来看,我们很难造出一种性能相当而且价格便宜的螺母。所以从现实的角度出发,我们必须使用哈德洛克螺母。

于是,相关部门决定在我国高铁的试验路段上使用“哈德洛克螺母”。最后,整条铁轨都顺利的通过了验收。哈德洛克罗姆以他稳定的质量和独特的工艺,让在场的众人心服口服。

在顺利用哈德洛克螺母建成了几条高速铁路之后,我国的工程师便想将哈德洛克螺母运用到青藏铁路的建造过程当中去。

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(由中国生产的“高铁”)


要知道,在人类工业发展的几百年时间当中,青藏高原上的城市一直都是不通火车的。如果我国顺利修成了青藏铁路,那将会令全世界的工程师们刮目相看。

修筑青藏铁路对于我国来说是一个“必选项”。但我们必须在保证青藏高原通铁路的同时,确保青藏铁路在运行期间的稳定性和可靠性。

最终,人们对哈德洛克螺母各种温度和环境下的性能都做了测试。这种螺母也被运用到了最初一代青藏铁路的铁轨上。

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(蓝天下的“青藏铁路”)


2006年7月1日,青藏铁路在全国人民的注视之下正式通车。随着第一列火车驶进青藏铁路的铁轨,青藏高原终于结束了一百多年来不通铁路的历史。

尽管哈德勒克罗姆表现出了令人惊叹的质量,但是许多年来,还是有人对哈德洛克螺母的技术安全性产生了质疑。

为此,我国专门组织了一批工程技术人员对日本的哈德洛克螺母进行仿制。但几年的时间过去,我们仍然不能仿制出一批合格的哈德洛克螺母。

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(“青藏铁路”的铁轨)


为了尽快打破日本对我国的技术壁垒,我国的科研人员决定跳出限定的思维,为此事寻找一些其他的解决办法。果然,在这个新思路的指导下,人们立刻想出了新的办法。

那么,我国的工程师们将会用什么样的办法来应对日本人在哈德洛克螺母上筑起的“技术壁垒”呢?这些崭新的技术在如今的制造业当中又发挥了怎样的作用呢?

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(“哈德洛克”螺母的示意图)


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中国制造 彰显“大国气度”

虽然我国无法彻底弄清楚哈德洛克螺母所采用的工艺和技术指标。但其原理仍然是来源于中国古代的榫卯工艺。我们完全可以以此为切入点,研究一种新的代替性的零部件。

因为哈德洛克螺母本质上采用的是一种“双螺母型结构”。我国的工程技术人员便利用自己手中的技术,制造了一批“双螺母型”的零部件。

1985年,刚刚大学毕业的唐宗才被分配到了安徽的“马鞍山钢铁厂”。此时的唐宗才只是一个普通的电气工程师,但他却有一个非常宏大的理想。

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(上个世纪的“马鞍山钢铁厂”)


和若林克彦一样,唐宗才发现,在他们工作的过程中经常会出现螺丝松动的情况。唐宗才决定研发一种永远不会松动的螺丝来彻底解决这个问题。

但以当时“鞍钢”厂的条件来看,唐宗才根本没有办法造出像哈德洛克罗姆一样“上下双螺母结构”的零部件。

于是唐宗才打算另辟蹊径,制造一种“左右双螺母结构”的零部件。他发现,如果在螺纹上做一些精工的话,可以使用螺丝达到和哈德洛克螺母一样的效果。

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(“唐氏螺纹”的发明者唐宗才)


随后,人们便将唐宗才发明的这种螺纹称为“唐氏螺纹”。今天,唐氏螺纹仍然为我国的工业产品提供了绝佳的质量保证。

因为发现了唐氏螺纹的秘密,唐宗才本人还得到了我国政府颁发的国家科技进步奖。但采用唐氏螺纹生产出来的螺丝,绝大多数都被用在了工业生产领域。

除此之外,我国的上海铁路局在1980年还研发了一种变压型螺母。这种螺母依然有着极强的稳定性,在工业生产的过程中非常不容易松动。

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(正在铺设铁轨的“工地”)


但当时我国的工业生产条件还十分落后,无法将上海铁路局工程师们所研制出来的这种螺母进行批量化生产。所以,相关的生产事宜也就这么一直耽搁了下来。

2004年,我国决定从国外引进高铁技术。可是由我国生产出来的高铁轨道,绝大多数还是采用了日本生产的哈德洛克螺母。

尽管哈德勒克罗姆有着无与伦比的质量优势,但是如今的世界各国大多都会选择将其用于铁轨和部分产品的制造当中。

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(行驶在乡间的中国“高铁”)


所以哈德洛克罗姆从某种程度上来说,也可以算得上是高铁铁轨的专门配套设施。哈德洛克株式会社的名字也与“高铁技术”深深绑定在了一起。

日本生产的哈德洛克螺母没有被运用在其他的领域,自然也是有原因的。首先就是哈德洛克螺母的生产成本问题困扰住了绝大多数的国家。

经过专业人员的计算,生产一枚哈德洛克螺母的价格要比生产普通的螺母贵上至少20倍。

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(日本生产的“哈德洛克”螺母)


因此直到今天,哈德洛克螺母也只有美国、中国、日本等少数几个经济发达的国家才能用得上。对于广大的亚非拉小国来说,这样的代价是完全无法承受的。

另外,哈德洛克螺母也无法适应工业发展的需要。在生产的过程当中,哈德洛克罗姆的通用性被证明是很差的。这也是为什么各国没有将其广泛应用于工业生产的原因。

以如今我国的工业实力来看,我们完全可以生产出替代哈德洛克螺母的材料。但我们却因为各种各样的原因,没有将哈德洛克螺母“淘汰出局”。这也是一种非常高超的贸易策略。

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(由中国生产的“高铁”)


说到底,日本的哈德洛克螺母也只不过是各国工业生产线中的下游配套零件。即便是美国和欧洲这些有能力生产高端产品的地区,也会选择从日本进口哈德洛克螺母。

这背后的逻辑当然不是为了避免贸易封锁和技术壁垒。而是为本国的高端制造业腾出更多的产能和空间。

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(日本工厂的“生产车间”)


这就好像是美国的苹果手机生产线。美国人只是将高端的技术掌握在手里,随后将其他的生产线平铺到各个发展中国家。

这样一来,既能够节省成本,又能够为本国的产业链提供一些发展的空间。

这样做并不是因为美国本土没有人可以从事低端的组装工作。而是美国人对本国的产业发展有着更高的需求。

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(由中国生产的“高铁”)


如今,中国继续使用哈德洛克螺母的原因也正在于此。我们并不是无法生产比哈德洛克螺母更高端的产品,而是希望以本国的经济发展带动其他各国的产业升级。

中国的高铁产业发展到今天所惠及的绝不仅仅只有中国的普通民众。中国的经济发展也必将会给世界上的其他国家带来无限的机遇和可能。

自古以来,中国人就相信“以和为贵”的发展理念。在新的时代当中,中国人也必将会以自己的智慧和能力让全世界看到一个自信开放、充满魄力的中华民族。

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参考文献:

《哈德洛克:永不松动的螺母》清扬

《“永不松动”的螺母》现代班组

《日本“匠人”二三事》田妞

《德国和日本工匠精神的启示》李曾婷

《日本“工匠精神”:一生专注做一事》汪中求

《日本新干线遇到新问题》姜毅然 张婉茹 王海澜

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