自主創新 向世界鐵路貨車工業挑戰

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向世界鐵路貨車工業挑戰

 

鐵路貨車工業的技術水平，可以三大指標為代表來衡量。一，高精度指標。它主要反映了貨車運行的質量基礎，是鐵路貨運效率的靈魂。二，高摩擦磨損性能指標。它主要反映的是貨車的使用壽命基礎，是延長貨車維修周期的決定性因素。三，高效率，低消耗指標。它主要反映的是貨車工業的經濟效益基礎，是節約人力，材料，電力資源，減少`環境污染,縮短生產周期的關鍵。

中國發展中的機械精密化涂層技術，正是這樣，一項可以全面,跨越性地,提高三大指標的新技術；一項來自自主創新，有自主知識產權的新技術；一項獲得美英MACHINE DESIGN，DESIGN ENGINEERING等國際知名雜志報道和推薦的新技術；一項曾通過中國鐵道部鑒定批準,在蒸汽機車上推廣應用，具有鐵路具體實踐經驗，如今水平又有了進一步發展的,切實可行的新技術。一項緊跟中國國家科學發展規劃，展望前途，無限光明的新技術。為了闡明這一論點，具體分析如下：

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[一]機械精密化涂層技術的特點。

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機械精密化涂層技術不同于,傳統機械修造技術的兩大特點是：            

1,采用現代復合材料作為摩擦副中一方的工作面，代替傳統的金屬~金屬摩擦副。從而賦予制造，改造，修復后的零部件以優異的摩擦磨損性能。以DP系列高分子復合材料已經達到的水平為例，DP復合材料~鋼摩擦副的磨損率可低到一般貨車用巴氏耐磨合金的1/7。摩擦系數[代表減磨性] 為鐵~鋼摩擦副的1/10。不言而喻，使用壽命必然由此大幅度增長。更可貴的是，從此機械修造水平，不再是恢復機械當年制造時代的水平，不僅整舊勝新，而且是與時具進，和發展中的復合材料，納米材料并駕齊驅。修一次好一次。復合材料還可以解決高溫焊接無法解決的問題。

2,采用一步到位的涂層模壓成型工藝，代替傳統的，一個工作面，一個工作面地粗加工，精加工，鉗工鑲配[修理時還要增加焊補，熱處理，調直等工序]。大量精簡修造工序，和工序間往返運輸和等待時間，縮短周期。同時不需要昂貴的精密機床，熱處理設備投資，高技術工種。可以成批生產，修理，其效率之高，成本之低是傳統工藝無法比擬的。

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再者，由于各工作面的，涂層工序都是在在同一工裝中，一次調整，同時完成的。各工作面的形狀,尺寸,公差,粗糙度等標準由工裝保證，全面達到互換要求。涂層操作時涂料尚接近于半流體狀態，幾乎可以按需要，隨心所欲地，調整各個工作面間或工件間的相互組裝位置，滿足高水平要求。例如，同心度，接觸面做到接近100%。其精度之高更非傳統工藝所敢想象的。

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復合材料╋涂層模壓成型工藝， 構成機械精密化涂層技術攀登21世紀高峰的兩大武器,

 [二]機械精密化涂層技術對貨車世界水平的影響

為了驗證，利用，發揚機械精密化涂技術的高水平，不妨以引進美國專利，中美聯合設計，按傳統工藝材料制造，號稱世界水平的K4，K5型貨車轉向架，現有的三大指標為例。對比如下。   

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一，精密度指標

從機械工業整體分析。一臺瑞士AMMANN生產的瀝青攪拌機價格約14,500,000元而類似規格的國產攪拌機只要7,000.000元.相差1倍。其他工程機械情況大 致相同。主要原因之一，就在于我國工程機械的故障間隔時間和大修壽命分別為國外同類機械的1/3和1/5~1/20。指標之所以低，關鍵就低在精度上，特別是傳統工藝難以達到的組裝精度上。可見精度是客觀最需要的，運用質量的基礎，貨車當然也不例外。                                        

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例如，貨車的重大精度指標之一軸距指標，也就是軸與軸間平行度和距離的最大許可偏差值。軸距偏差導致列車，在相對前進的方向上，有的輪對偏左轉動，有的輪對偏右轉動。一列貨車有上百條輪對，不但由此產生的運行阻力大，消耗的牽引能量大，或速度提不上來。而且增加了鋼軌，輪緣和轉向架各摩擦副的磨損。貨物列車速度愈高，載重量愈大，影響就愈突出。這一點設計人員都清楚。但是，軸距偏差是從搖枕心盤到輪對，一系列另部件加工和組裝誤差的積累。要靠傳統工藝，即使一個一個工作面地精工細做，成本高，周期長，標準卻仍然提高了不多少。為什么世界水平的K5轉向架的軸距設計標準仍然保持 2毫米，和其他車型一樣，可能就是這個道理。如果改用機械精密化涂層技術，發揮特點2的優勢，把一系列的誤差，最后從承載鞍涂層上全部借正。根據實踐經驗，軸距達到0.1~0.2mm是不成問題的。而且工藝簡單，成本低。軸距精度標準提高10~20倍，對貨車運行質量和鋼軌，輪對，轉向架壽命影響之大，可想而知。

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二，摩擦磨損性能指標。

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機械物理性能試驗表明，當前中國鐵路系統發展的復合材料，在耐磨，減磨性能指標上已較K5轉向架采用的金屬材料高近7~10倍。更重要的是，不僅復合材料本身耐磨。它還可以保護其對磨件[一般是摩擦副中的重大或難以拆卸或加工修理的工件。例如，側架和承載鞍摩擦副中的側架]極少磨損。從而減少磨損修理的整體和主要工作量。較之傳統的硬化處理，以犧牲對磨件部分壽命的條件來提高本身耐磨度的方法，當然更優越，而且更簡單，成本更低。這一點已在機車高頻表面硬化滑塊，從報廢改為用精密涂層修復的實踐中證實。更受歡迎的是，同時還解決了月牙槽拉傷的慣性嚴重事故。

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再者，根據 2004年鐵路雜志發表的，關于貨車故障，臨修原因的統計分析，50%以上的故障臨修來自精度低，摩擦磨損性能低，電焊高溫應力和裂紋三大問題。復合材料涂層工藝，不存在高溫問題。又能提高精度，和摩擦磨損性能。 因此，機械精密化涂層技術的推廣，還可以降低提高貨車運行故障臨修50%。例如，心盤螺栓慣性切斷，嚴重威脅行車安全。問題就在于心盤與底座面接觸不良，連接孔錯位在震動中導致松動。這些多年來傳統技術難以解決的問題，對精密化涂層技術來說只是舉手之勞。任何創新都存在風險，驗證過程中，都需要采取安全措施。完全沒有必要，被“鐵路安全第一” ，老虎屁股摸不得的，守舊思想所嚇倒。沒有措施，畏首畏尾地空談創新的重要性，是結不出好果子來的，更不用說什么技術跨越了。

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三，效率和消耗指標。

機械精密化涂層技術，大幅度簡化修造工藝和充分利用,挖掘另部件的潛在壽命，是貨車修造獲得高效率,低消耗和經濟效益的基礎。例如貨車關鍵另部件之一的承載鞍，由于加工面多焊修容易變形，一般加工到限后就報廢。采用機械精密化涂技術不但很容易修復，而且費用只相當于新品的1/3，壽命，性能高于新品，又能保護相對的側架面很少磨損。僅此一項。全路50萬輛貨車400萬個承載鞍，年直接節約檢修費用即以億計。

推行機械精密化技術除了鐵路系統受益外，生產涂料的企業，也將是受益者之一。產量每噸估計利潤在10~25萬元。有工業，有機械的地方，就有機械精密化涂層技術用武之地，也就有更多的企業和機械工作者從中受益的可能。當然機械精密化涂技術的最大貢獻，還在于提高運輸效率所創造的社會效益。

可見，為了創造世界貨車新水平，先進的貨車設計原則和機械精密化涂層技術，二者相輔相成，不可缺一。在當前中國全面發展25噸軸重，120公里/小時的貨車運行規范下，中國貨車創新模式的理論基礎之一是：

K5,k6型貨車結構的設計原則╋機械精密化涂層技術

挑戰21世紀貨車先進水平。

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機械精密化涂層技術的推廣,勢在必行。

貨車采用機械精密化涂層的技術創新，在中國工程師們的努力下，已接近運行驗證階段。但來自國營企業中，國家利益與個人利益之間的矛盾，創新與守舊思想之間的矛盾，阻力依然很大。究竟是穩穩當當地保持，現在落后的安全水平和個人利益，還是努力爭取更高的安全水平和社會效益？是一個急待解決的問題。歡迎國內外鐵路單位，企業和專家的支持和合作，共同為世界鐵路事業做出貢獻。

 

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聯系人：   范哲             電話 ： 86-0562-6803200

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           黃雅薇                   86-021-64865068

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電子信箱：    zfan85@yahoo.com.cn

老鷹

樓主是機械工業的老前輩，在此表示敬意！以下是作者發給我的簡歷，貼出來請大家看看。８０多了還可以上網，真是可敬！ 1943年畢業于上海交通大學機械系。從桂林鐵路工廠[已廢棄]實習開始，到1985年退休，基本上都在鐵路系統，從事機車修造技術工作。1956年在鐵道部工廠總局工資改革時，被評定國家5級工程師，198 1年直接轉為高級工程師。文革強迫勞動中，在車間職工暗地幫助下，進行高分子復合材料應用技術的試驗。文革后期，趁鐵路管理未上“正規”[就是說鐵路系統的體制規章，對自主創新卡的還沒有像現在這么死]的機會，上車驗證，取得運行數據，和基層好評。最終獲得鐵道部鑒定批準，下令全路推廣。退休后又在煤礦，橡膠等企業中應用試驗，綜合分析提高，逐步跨越了，局限于，在金屬材料和焊接，機床加工，人工鑲配工藝范圍內兜圈子的，傳統機械修造術，發展成今天的機械精密化技術。歡迎合作推廣。

mhzyd

我一哥們兒在賣此類東東，美國貨．

老鷹

啊？那么說，樓主所說的話并不確切？

mhzyd

不敢那樣說．
我建議我哥們兒放棄賺取撇油利潤的想法，壓低經營成本，降低利潤，搶占市場．該建議已形成決策正在實施中，那是去年年初的事了．
; c$ ]! c& Q6 u9 q9 {可憐的樓主，不好意思了．

zhef84

對不起，快一年了我才發現有回復我的貼子。謝謝！
/ ^3 A9 y! ]2 k$ u3 I您發現外國也有賣蛋炒飯的嗎？其實這不奇怪。我認為賣揚州蛋炒飯的人并不可憐。可以大家比一比么。何況各有各的特色，主顧的需要和條件也不同。下列資料可供參考
1，“Composite Bondo repairs worn locomotive parts。”  
% v! }% ^* Q/ M/ n- V8 l7 v& V           [Design International ]  MACHINE  DESIGN Sept 1987   
2，“Low friction composite designed for repair of sliding   
- C9 k1 G* p6 e" ]       machinery parts “。 DESIGN  ENGINEERING  Oct 1988。
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nickboy3

可我覺得揚州炒飯很難吃啊！暈啊！

hua_102a

敬禮感謝你們對中國機械產品的貢獻

zhef84

高分子再制造技術
' r) U  B* d- B" ^/ ~' e* a機車車輛自主創新的沖鋒號

; X7 b2 |6 u7 T6 ]) P發展再制造【包括鐵路機車車輛再制造】是21世紀，我國貫徹節能減排，實現低碳經濟的核心措施。以國家發改委，科技部，工信部為主的中央十一個部委，高瞻遠矚，史無先例地聯合組織，全力推動機電再制造事業，已獲得可喜成效。但由于目前機電再制造主要依賴引進技術及其昂貴的裝備，因而步履蹣跚, 就我國設備資產每年因磨損,腐蝕、報廢造成逾千億元的損失而言，還僅僅只是滄海一粟。遠遠滿足不了國家要求。其實20年前，中國鐵路系統的新技術高分子涂層【再制造技術中的一種，當時中國還沒有再制造這個名稱】就已經通過柳州，銅陵2個鐵路工廠和從南到北6個鐵路局中的, 5個科研所，7個機務段,組織了2年的運行試驗，由鐵道部鑒定批準，下令在全路蒸汽機車上全面推廣。并被 MACHINE DESIGN, DESIGN ENGINEERING等美，英知名雜志作為世界級新產品，廣泛報道推薦。今天，只需在這一基礎上，緊跟現代新型表面技術，復合材料進一步升級改造，完全可以出奇制勝，在機械精密度，摩擦磨損潤滑性能，經濟效益，發展前景等4個方面超越其它再制造技術。為國家創造大量財富。
' a* v- v" p$ f8 q9 N( R) D6 c【一】，高分子涂層再制造的基本特點有二：
" U, A, U' F' O3 }6 @2 ?- D一，        在原材料上，主要以現代高分子，包括納米等復合材料，取代機械，理化性能已經落后的傳統金屬材料。摩擦磨損潤滑性能等因而大幅度提高。達到機械摩擦副中所罕見的水平。高分子復合材料不僅本身耐磨，其壽命保證期，可以高于原設計的新品。又因以柔克剛，避免硬碰硬，相互克制，從而保護其摩擦對方，極少磨損，壽命更長。同時還具備了優異的抗腐蝕，耐酸堿，抗震減震，降低噪音，抗咬合，拉傷，抗爬行等性能。其它如抗沖擊，抗壓，抗剪切，等強度均符合大量重載低速零部件的要求，而且跟隨納米的發展正在不斷創新。
二，在成型工藝上，不再依仗各種類型的焊補設備，熱處理設備，精密昂貴的組合機床，加工中心；也不再依仗勞民傷財，低效率的手工鑲配，不需要當前的多階段，多工位地進行補焊，消除內應力，反復切削，組裝鑲配等復雜冗長的成型技術，就能在工件原地，用同一工裝，一次表面涂層，將磨損的機械全面恢復到原設計尺寸，精度，并將其同心度，中心距，接觸密度等關鍵裝配精度，提高到一般切削成型工藝，難以達到的水平，為缺少重型設備的工礦企業，自己進行再制造創造了條件。模壓成型生產率比切削成型效率成倍增長，生產周期成倍壓縮。由于基本上不需要設備投資，成本低，上馬快。
6 C1 N" x5 H, [0 U     [二]高分子涂層在各種再制造技術中的位置
' o; @5 H# C( f/ k, x2 O+ Q$ R     在類似鐵路DP型等高性能的高分子涂層的基礎上，根據不同再制造對象的不同要求，緊追日新月異的復合材料新成果，不斷升級改造，將是高分子涂層，爭取機電再制造冠軍的保證。冠軍包括：
4 p: X0 x5 i* C& Y& E4 w一，        機械精密度冠軍。精密度是機械質量的靈魂。同一規格的進口機械，在壽命，安全服務周期，價格等方面往往成倍地高出國產品，其主要差距就在機械精密度，特別是裝配精密度。多少年來，提高機械精度，主要靠的是壓縮機械各個零件，每一個尺寸的加工誤差。為此需要設計，投資昂貴的加工設備，犧牲生產效率和經濟效益。高分子再制造技術則不然。其機械精度是當磨損零件清除污垢后，有關零部件在組裝狀態時，靠采用高分子涂料，模壓形成的。當時涂料尚處于半流體狀態，各零件相對位置可以自由調整。只要精密量具可以發現的誤差 ，再制造涂層都可以全部加以糾正。可見，其精密度之高，任何其它再制造技術無法望其項背。例如：機車導輪轉向架是由中心體，左、右矩型橫梁，軸箱，等分別加工，用螺栓緊固成一體的。由于各部位加工偏差，組裝后各鑲嵌面，必然產生間隙。因此經過長年運行顛簸變形，經常發生結構松動，結合螺栓慣性折斷事故。如用傳統工藝修復，需要大面積補焊，而薄壁鑄鋼構架形狀復雜，焊后變形大，調修困難，還需要大型龍門刨加工，且各孔堵焊后要重新平臺畫線、鉆孔、鉸孔、重配螺栓。誤差的積累，仍所難免。而采用精密涂層技術時，只需將整形后的橫梁涂上脫模劑，放入填有涂料的構架槽內，將軸箱按要求調整到位，清理掉擠出來多余的涂料，【不需要連接的工作面要予涂脫模劑】待涂層部位局部加溫固化后，即可投入應用。調整中由于涂層尚在漿糊狀態，組裝精度幾乎可以做到隨心所欲地調整。 全部工作面一次同時完成，接觸程度達到近100%。其精密度、工作效率、效益之高，遠非傳統修理技術所能比擬。再者，涂層薄膜在結合面間，還可以起到類似新一代客車轉向架彈性定位器的作用，削弱沖擊，震動，噪音等危害。避免了金屬接觸面銹死等問題。德國在用粘結劑代替壓裝車輪和輪軸的試驗中，曾發現由于薄薄的一層粘結劑的彈性，輪緣磨損明顯降低，由此更可以證明彈性結構的優越性。精密涂層修復后的轉向架經過十萬公里檢修期的運用，狀態不變，保證了繼續運行。任何其它機械的重型機構，也都可以由此獲得同樣的效果
! p" s0 V, p# J: E0 ^/ T0 l二， 摩擦磨損潤滑性能冠軍
DP型涂料與其他修理材料對比，在M2000型試驗機上測定的性能數據如下：      
) |" R  T3 W8 E4 \測定條件： 軸壓 500 N，轉速 400 rpm， 滴油潤滑。
試塊材料        試驗時間
# u6 I) |/ b+ c4 S# f; J8 f% j  分鐘        摩擦系數        磨痕寬度
  mm        溫度
  0C        磨損率
mm3/KM        狀態
2 D7 h$ a. |6 `3 KDP涂料        1440        0.008        3.3        40        0.005        良好
5 L. O1 j. i* o( G9 R青銅        3        0.2        7.5        120                不正常
9 s: Y& Z( ~5 B* o9 Z  F鑄鐵        5        0.09                110                開始啃傷
貨車用耐磨合金        25        0.008        5        35        0.036        良好

3 v) Q" @2 S0 u2 g4 |% ]# }可見四種材料在測定的摩擦磨損性能上，耐磨合金，DP涂料要好的多。耐磨合金，DP涂料的減磨性能雖然相似，但在耐磨性能上，后者較前者要高7倍。在實際應用中，如橡膠廠的煉膠機的軋輥軸承，材質原設計為青銅。用多個穩釘固定在軸箱體上,以免在輥碾力下松動。工作軸壓44噸，軸頸為  ￠250  × 200mm.。在采用精密涂層技術修理時,不用銅瓦，直接在軸箱體上涂層，也無需穩釘。經過四個月，雙班運行后檢查，幾乎量不出磨損來。
DP型 涂料 不僅本身耐磨，還能保護其對磨件，極少磨損，并避免拉傷。例如，離心式給水泵平衡輪的材料是昂貴的特殊鑄銅與鑄鐵體形成摩擦副，每分鐘轉數上千。由于在高速起動下承受很大的沖擊力，一般壽命只半年，有的幾天就啃傷，平衡輪報廢。采用精密涂層技術不僅可以把啃傷的平衡輪修復使用，壽命還較新輪提高三倍。又如，同一臺鐵路機車，幾個軸箱的滑動面分別與鑄鐵和涂層的游動鈑形成摩擦副，運行時由于缺油。前者嚴重拉傷，而后者則全部光滑如初。
此外，涂層也解決了工作面生銹和酸堿腐蝕問題；解決了可焊性差或不能焊的鋁,銅,高碳鋼,陶瓷，合金等另部件的修復問題。例如3米多長的中碳鋼機車搖桿，縱向載荷達40噸以上，在彎道運行時，側面承受很大的壓力和沖擊，為了保證安全，檢修規程中制定了，焊接前后嚴格的熱處理要求，但是在磁粉探傷時往往仍然有輕微的裂紋顯示，經常為此爭論不休。精密涂層技術最后把問題解決了。
* j& ?, H; e6 F1 V! Y高安全率  高溫焊接應力和裂紋，摩擦副咬合等原因導致的機械故障，特別是鐵路機車，車輛臨修，故障，占很高比例。精密涂層技術修復的機械另部件，以涂層粘結取代金屬焊接，從此將徹底地消滅掉這些安全隱患。
目前，納米復合材料的單價過高，在某些領域推廣，尚需假以時日。
三， 經濟效益冠軍。  高分子涂料價格較之其它再制涂料要低得多。而其比重僅為其它金屬再制造涂料的1/4，因此修復同樣的磨損量，消耗的涂料要少得多。一般高分子涂料由于性能等差異，價格每公斤由500元到1,2千元不等。而DP型涂料工料成本每公斤不到200元。再加高分子涂層再制造，設備投資小，效率高。因此經濟效益，在再制造中明顯突出。例如鐵路貨車轉向架實施高分子涂層后，搖枕側架三大件等重大零部件，不再需要重型的電焊，熱處理設備，專用組合機床加工，貨車從此可由車輛段就地修復運用，不再進廠。為鐵路節省巨額運輸量和廠修費用。貨車段修簡化為換件修，質量高出現在的廠修。側架單價3000元以上，再制造超越原設計水平，成本不到300元。
: t# H7 U% ?) w) T5 q: g8 p我國貨車將近70萬輛，是世界的鐵路貨運大國。一旦再制造試驗推廣，其環保意義，國際示范作用更不可估量，其價值，意義，遠遠超越一般修舊利廢的節約范疇，
四, 發展前景冠軍。
- y% i0 a9 i' c# i1 a) ~1 g' B納米復合材料的高機械強度，高硬度，極強的柔韌性，高導熱性能等是舉世無雙的。例如：碳納米管比同體積的鋼強度高100倍，重量卻只有后者的1/6到1/7；硬度與金剛石相當。它的抗拉強度和韌性在目前所有的材料中是最高的，碳納米管擁有良好的柔韌性，即使被壓扁。一旦撤去壓力，碳納米管像彈簧一樣立即恢復形狀，表現出良好的韌性可以拉伸。在工業上常用的增強型纖維中，決定強度的一個關鍵因素是長徑比，目前材料工程師希望得到的長徑比至少是20:1，而碳納米管的長徑比一般在1000:1以上，是理想的高強度纖維材料；有著較高的熱導率，只要在復合材料中摻雜微量的碳納米管 ,該復合材料的熱導率將會得到很大的改善；碳納米管在酸、堿的長時間浸泡下，結構基本不發生破壞；碳納米管的熔點是目前已知材料中最高的。納米復合材料最簡單，最廣泛的應用形式是高分子涂層。

6 m5 Q) V3 d! n2 u* C3 Q" }" i   [三]高分子涂層技術在鐵路貨車上的應用
+ W  @( F6 k9 v! g) [一旦推廣應用到鐵路貨車上，它的影響將是：
1，鐵路安全運輸更有保證。例如，中國鐵路提速三年來，嚴重影響鐵路安全的十大貨車事故臨修問題，年年發表，年年重復，一直沒有解決。僅心盤螺栓折斷一項，只哈爾濱一個鐵路局，短短一周之內，就曾發生1600多起。一旦實施高分子涂層技術，裝配精度大幅度提高，立即可以徹底解決全部問題50%以上。
. F, y+ w! |( h. \: Y8 c3 Q2，貨車運行性能普遍提高，僅貨車的關鍵軸距精度，就可以提高10倍。從而大幅度改善運行質量，降低機車牽引動力的消耗和鋼軌，輪緣，轉向架各摩擦副的磨損。再者，取消廠修后，貨車廠修許可限度以及相應的合法質量偏差，不復存在。運行中的貨車，幾乎都成新造車，運行質量必然明顯上升
     3，貨車修理技術大幅度簡化，修理體制升級，幾乎不需要設備投資，成本低，經濟效益巨大，上馬快。實施再制造后搖枕側架三大件等重大零部件，不再需要重型的電焊，熱處理設備，專用組合機床，可由鐵路企業自己采用再制造技術，低成本批量供應【側架單價3000元以上，再制造達到甚至超越設計水平，成本不到300元。】。整車從此可由企業就地修復運用。此后不再進廠。又為鐵路節省巨額運輸量和廠修費用
      4，我國貨車將近70萬輛，是世界綠色運輸的鐵路貨運大國。一旦再制造試驗推廣，錦上添花，其環保意義，國際示范作用更不可估量。
4 r% G$ [1 }# Q   作為鐵路高分子涂層技術的創始人之一，我今90高齡，心力衰竭，難以繼續完成任務。期盼那位鐵路自主創新的熱心人，敢想，敢闖，挺身而出，把重擔挑起來。為了減輕立項單位的顧慮和負擔，我愿意無償提供有關的工藝，歷史資料和初步驗證涂層可行性所需要的高分子涂料。一旦試驗成功，一切成果悉歸立項單位和參與創新者所有。