“大国工匠”的十八般武艺
2023-05-06田亮
田亮
孟维在徐工车间操作数控机床。
“我迫不及待想说一下徐工,我们拍摄中运用到的‘钢铁螳螂’,就是一个现实版的变形金刚。整个拍摄期间我们在徐工看到了很多真实的科幻,看到了真正的工业。我由衷地感到骄傲,因为这些是我们自己人做出来的!”电影《流浪地球2》导演郭帆在首映礼上不吝称赞,电影中许多可行驶、可作业、可变形的地球联合政府机械设备,出自中国工程机械行业龙头徐工集团。大火的电影让徐工也彻底火出了圈。
近日,《环球人物》记者走进徐工集团徐州重型机械有限公司,目之所及是一排排起重机、港机、升降机等各式各样的工程机械。另一道亮眼的风景是“劳模大道”,一张张巨幅人物肖像挂在入厂后的主干道两侧,他们是劳动模范和获得殊荣的高级技能人才。其中就有今年2月28日被中华全国总工会评为“大国工匠年度人物”的数控车工孟维。近年来,他带领团队突破了一项又一项关键技术。无论《流浪地球2》中的工程机械,还是卡塔尔世界杯场馆建设现场的重型装备,许多得益于孟维团队的技术创新。
公司给每名员工发了3张《流浪地球2》电影票,可是孟维一直没来得及去看。他忙着钻研新技术,忙着给技能大赛当裁判,忙着带新人,忙得头发白了一片又一片。“我们的头发不是‘白’,就是‘败’。要细看的话,我们工作室黑头发的没几个。我们平时所处的环境,还是有一些油物浮在空中。每天回到家,一摸头发就感到特别油。时间长了就会‘败’,也就是脂溢性脱发。而且这个专业得手脑并用,不仅要在操作上灵活,在工艺路线和方法上还要思考得比别人多,头发就容易变白。”孟维说。他今年41岁,很想把头发剃光,但为不影响企业形象,还是留了短发,特别短,一厘米都不到。
正是他们的努力和奋斗,让中国工程机械凭借过硬的品质,在国际市场站稳脚跟、占领主阵地。2022年,我国工程机械在国内市场低迷的情况下,出口金额达443.02亿美元(约合3067亿元人民币),同比增长30.2%,连续两年呈大幅度增长,在海外撑起了中国制造的一片天。今年一季度,数据还在增长。在今年“拼经济”的大潮中,孟维们正是驱动出口这驾马车的生力军。
近年来,中国风电行业发展迅猛。截至今年一季度末,全国风电装机容量约3.8亿千瓦,同比增长11.7%。单台风机的功率和尺寸越来越大,对吊装机械的要求也越来越高。“好几家客户找到徐工,建议我们研发更大吨位的起重机。我经过充分调研后,就在2021年末启动了史无前例的2600吨级全地面起重机的研发任务。”2600吨全地面起重机总体设计师李长青告诉《环球人物》记者。
其实早在2013年,徐工就上市了一台起重量可达4000吨的履带式起重机。它的出现,使中国成为继德国、美国之后,世界上能够自主研发制造千吨级超级移动起重机的三个国家之一。但履带起重机吊装需要现场组装,吊装完成后要全部拆散用平板车转运,到下一个施工点后再组装,效率较低。
徐工这次要研发的是拥有20个将近一人高的车轮、转场便利的轮式全地面起重机。然而要吊起2600吨的物体,会产生巨大的拉力,这就十分考验起重机臂架上重载转接结构零部件的强度。遗憾的是,根据设计图纸生产的第一批零部件却因现有加工能力无法满足精度要求,在零部件极限试验中屡次未达到额定性能就发生断裂。公司就把这个任务交给了国家级特级技师孟维。
“最开始,公司在外面找了好几家在这个部件上做得比较多的企业,准备采购。但成本非常高,公司领导就跟我说:‘我们还是有困难,希望你把这个问题以最小的成本解决好。’”孟维说。接下任务后,他发现,新机型的吊装重量全球第一,但好多设计指标的实现都没有可参考的经验,只能从零起步,自己慢慢摸索。
經过数十次的失败后,孟维发现,问题的关键出在了承重部件的一个非标准尺寸的异形螺纹上。“精度没有达到要求,螺纹就发生断裂了。”孟维说。由于螺纹结构复杂,精度要求极高,孟维尝试了几十次,都无法将它打造成形。“原先的转接结构承载能力在2000吨级时已达到极限。现在这种加工精度,对全球制造企业而言都是个巨大难题。”
他决定从车床使用的刀具上找突破口,这是他在技校学习时就常常接触的工具。“我们把世界上几大刀具商的信息翻了个遍,都没发现他们有生产这种刀具的能力。”孟维说。传统刀具不行,他就打破传统规格,为这个异形螺纹量身打造了一套专用刀具。
“整套螺纹非常难做,但是我可以对螺纹的一部分做一把刀,另一部分再做把新刀,总共做了18把刀,把螺纹一点点给拼凑出来了。”孟维说。
刀具做好了,接踵而至的是现场生产的压力。当时企业效益比较好,产能满负荷运转,把这个临时任务融入现场生产,有一定困难。而且需要一位技术水平比较高的师傅在车床前连续站三班,也就是24小时,才能做完一套螺纹,对体能要求相当高。孟维曾经连续站17个小时,去做一个工件,结果第二天就发40度高烧。可这次强度更大。“我们把工作室曾获得车工全国第三名的年轻同事请了出来,他出色地完成了任务。”孟维说。
2022年9月2日下午,孟维用创新方法打造的异形螺纹,终于成功通过极限测试,全球最大吨位全地面起重机XCA2600在调试现场将173吨重的砝码吊离地面,宣告“全球第一吊”首吊成功。接着,XCA2600马不停蹄地开往实战场地。11月14日,在山东昌邑某风电项目现场,XCA2600首次完成陆上最大风力发电机组的安装,轻松将最重达171吨的机组吊装至100多米的高度。此后,这款“全球第一吊”每到一地施工,当地就会有新闻报道。
“XCA2600之所以这么火,主要原因就是在160米这个高度,其他起重机够不到,或者高度够到了,但吊装重量达不到。”李长青向记者解释道,XCA2600的吊臂就好比一根超级鱼竿,伸得越长,能吊起的重量就越小。在不伸臂的状态下可以吊起2600吨重物,在伸臂160多米时能吊起170多吨物体。
這款2600吨全地面起重机的成功,还要得益于孟维在多项关键零部件上取得的技术突破,比如转向结构、单缸插销系统,等等。这些技术在几年前就由孟维研发出来了,只不过当时适用的机械设备规格较小,如今在更大型的装备上发挥了更大的作用。孟维也被称为“精密零部件的顶级雕刻师”。
光环背后,谁又能想到,曾经的学霸孟维,是班里唯一实操不及格的男生。
孟维从小在徐州长大,家庭条件一般。初中时,他读的是学校的精英班,当时的成绩排全班第十六七名,在全年级也是这个名次。
可毕业时,父亲对孟维说:“你读高中、大学,7年后你还是出来工作,不如直接上3年技校,出来就工作。”孟维也清楚家里的经济状况,如果上大学,“以当时的条件是100%上不完大学就得辍学的”。再加上弟弟就比他小一岁,也要上学。没办法,孟维作为家里老大,还是顺从了父亲的意愿,报考了技校。全班只有他一个人走了这条路。
2023年3月,孟维在徐工接受本刊记者采访。(本刊记者 刘俊杰 / 摄)
2600吨级全地面起重机研发初期,重载转接结构的螺纹易发生断裂,孟维为此研制了一套专用刀具。
班主任老师知道后非常生气,他希望班里每位学生都能考高中,将来读大学。直到现在,孟维都没拿到初中毕业证。前两年班主任老师去世了,同学聚会时,孟维说:“你看你们至少还有一张合影,我连毕业合影都没有。”因为拍毕业照时班主任正在气头上,不让孟维参加合影。
1998年,孟维以第一名的成绩考入徐工高级技校。进入技校后,他重理论、轻实操,导致第一学期实操不及格。当时7名女生不及格,唯一一名不及格的男生就是孟维。“当时我觉得特丢人,就开始好好学习实操技能,进步也很快。第二学期我就成了我们班的先进典型。”孟维回忆道。
老师跟大家说:“你们看孟维磨的这个刀,无论是光洁度,还是排水槽开的深度,各个角度都比较合理,大家要好好学。”学校还把他磨的3把刀具专门展示,其中有一把刀还用玻璃柜罩起来,供学弟学妹欣赏学习。
技校第三年,孟维就进工厂实习了,还拜了师。进厂才发现,他这才真正意义上踏入了车工这个专业。因为以前上课学的东西远远不够用。学校接触到的材料、刀具比较单一,到工厂就不一样了,比如钢的种类,就包括特种钢、合金钢,有热处理过的,还有未热处理过的,非常复杂,遇到的问题也各式各样。他第一次横下心:“哎呀,该学了,不学啥都跟不上。师父一小时能做好几个零部件,自己一上手,一天也做不了一个,差距太明显了。”
说起来容易做起来难。师父给孟维找了17把刀,要求他切一段圆钢。孟维结合书本理论和自身经验上工了。“一上去,刀就没了。”当时,他还是个愣头青,心想一定要把刀做出来,丝毫不去考虑其他因素,不讲究方法。试了多次,都是同样的结果,刀具一把接一把被他损毁了。
2022年11月,XCA2600全地面起重机在山东昌邑风电场开展吊装作业。
师父提醒道:“你看这钢是不是有问题?”孟维这才发现钢材是淬过火的,属于难加工材料,刀具硬度不够,没办法切。只有把钢进行回炉,把硬度降下来,才能再加工。
孟维咽下苦果,牺牲休息时间强化练习,别人下班走了,他还接着练。有一段时间,他一个人操作6台设备,蝉联了9个月本工段工时第一名,最后把自己累趴下了,得了疝气,住了一个月的医院。
孟维这么拼,也是为了家庭。
他和爱人是技校的同班同学,1998年就认识了。在技校时,两人没有什么交集。两人都进入公司之后,在同一个工段工作,又是同学,聊得就比较多了,慢慢走到了一起。
“我当时非常渴望家庭的温暖,就和女朋友组建了自己的家庭。刚开始我住在爱人家里,那时我们条件不是太好,只有一件厨具:微波炉。我不但能用它做菜,还用来下面条、蒸米饭,日常操作都用它实现了。”孟维回忆道。
爱人家里给了夫妻俩两万元钱,让他们好好过日子。“我当时就想,得好好干,得靠自己。”孟维说。
2003年,公司首次引进数控设备,孟维从普通车工调整到数控车工岗位,成为厂里首批数控车工。2004年,为推动数控技能的普及和发展,劳动和社会保障部、教育部等6部委联合主办了第一届全国数控技能大赛。孟维也希望通过参加一些技能竞赛和公司组织的培训和活动,去外面开开眼界。正好公司领导找到他说:“你已经学习了近两年的数控机床,具备参赛的能力,可以参赛了。”
可是一到了徐州市选拔赛赛场,孟维一分都没有拿到。“我对比赛用的设备感到非常陌生,它的操作系统跟我们平时用的差异比较大,在程序的运用上也不灵活,非常死板。我们使用的那套编程方式在比赛设备上不适用,造成零部件都没有加工出来。”孟维回忆道。
之后,孟维就在程序编制上不断学习,不断熟练操作。他属于那种“只要一发力,一定出成绩”的人。2006年的第二届全国数控技能大赛,孟维找了好几个人当老师,请他们传道授业,最终取得了徐州市选拔赛成人组第六名、职工组第一名的成绩。接着,他又参加江苏省级的比赛,仍获第一名。
当时,孟维迫切希望拿到高级工的资格证书。他从技校毕业时就是一名中级工。2005年,公司组织参加振兴杯全国青年职业技能大赛,孟维的师弟师妹取得了徐州市的前三名,破格从高级工晋升为技师。
这让孟维感到有些失落。他后来想:“既然他们能拿到,我经过努力也能拿到。”他就不断优化加工路径,有时还主动发掘一些难题,再去领悟解决办法。当2006年在第二届全国数控技能大赛江苏省总决赛时拿到职工组第一后,孟维跳过高级工、技师,直接破格从中级工晋升为高级技师。“从无到有,我一下就拿到了我们公司的天花板级证书,也就是我们公司唯一一名20多岁就拿到高级技师证书的员工。”孟维回忆道。
刚进入徐工不久的孟维(左一)在和同事交流。
孟维的实力一下子凸显出来,当时能达到他这样技术水平的人很少。有一次要出差了,还没到车站,工段长就打来电话问:“你什么时候回来?有一堆活只有你能干。你写的程序人家也看不懂。你要不回来干,整个生产进度可能会受影响。”他一度在一年里遇到过七八次这样的情况。“2006年、2007年,我觉得是最难的时候。”孟维说,“我们可学习的路径比较少,学习资源也比较稀缺,整个苏北的数控加工力量比较薄弱,遇到问题连交流的机会都没有,多数要靠自己强化训练,或者通过参加技能竞赛来领悟。”
孟维觉得这样不行,一人强不算强,怎么也得带几个徒弟出来,至少得保障自己出差了,工作能正常运转。他带了一批又一批,还把自己的一些方法进行总结,把操作步骤标准化,做成案例,通过课件的形式向他们讲授,再到现场给他们演示,最后再复盘。这样就把团队建立起来了。他也常带领团队参加各类职业技能比赛,在比赛中提升了团队的职业素养。
经过多年的积累,2016年以后,结出了大量果实,一大批成果被研发出来。“比如套筒的珩磨工艺等,都是在那个时期做出来的。产品质量提升了4个等级,加工效率提升了好几倍。比如原来要求表面粗糙度参数要小于0.8微米(1微米等于1/1000毫米),我们后来可以控制在0.04微米以内。再比如XCT35起重机用到的一个零部件,原来一台设备一天只能做一件,后来半个小时就能出两件,效率提升了几十倍,而且产品的加工精度、使用寿命比过去还高。”孟维说。2017年以前是“歇人不歇机”,机器昼夜不停地运转,人员三班倒。后来孟维团队逐渐提升加工效率和质量,做到一人同时看6台机器。
2022年3月,人力资源和社会保障部推出新的八级工制度,形成由学徒工、初级工、中级工、高级工、技师、高级技师、特级技师、首席技师构成的职业技能等级(岗位)序列。也就是在高级技师之上,还有特级技师和首席技师。当年,孟维就拿到了江苏省第一本数控车工专业的特级技师证书。现在,孟维领衔的技能大师工作室,有两名特级技师,一名技师,其他都是高级技师。
2014年,孟维参加了江苏省人社厅组织的高技能人才海外研修,去了一趟德国的工业重镇汉诺威,在当地的职业技能学校参观学习。与学校老师交流时,孟维感到,在机械加工上,我们并不落后,甚至比德国还要强。那位老师邀请孟维去家里做客。孟维没有专门带礼物,就把随身带的挂面和大米送给了他。
在德国老师家,让孟维感到震撼的是他家房子有150年历史了。“人家的雨水管道都是铜的,裸露在外面的外管件都没有生锈。我特别注意了他们公共设施的连接件、标准件,感觉他们做得确实够精细。咱们国家的公共设施连接件,常常是过几年就锈了,再过几年就换了。他说:我家的不需要换,再用二三十年都没问题。我感到很惊讶。”孟维说。
他觉得,虽然说我国的加工工艺比较先进,但在基础材料的研究上还相对薄弱。比如一种高性能板材——低合金特种钢,平时加工用国产的钢材,它的变形量较大,有可能刚加工完一松开,“啪”一声,钢材就由平板变成锅盖了。而以前用芬兰、瑞典的钢材,同样的工艺,它就不会变形。
既然在基础材料研究上使不上劲,孟维就在加工工艺上精益求精。“曾经有段时间,有一部分人主张以引进技术设备为主,毕竟花钱买比自己研究省事。现在我觉得,能自己动手干的,我坚决不买。我自己做出来,跟人谈判就有底气。”
2010年,孟维(左二)和同事参加数控技能大赛。
前几年,有一种特种起重机的套筒,原先由国内其他公司供货,孟维觉得这家公司的工序流程比较混乱,对设备和当前加工技术的认识也不足,每批供货都有不合格产品。对方还总希望孟维放宽要求。这无疑会给公司带来巨大的质量隐患。孟维就去找他们商谈,没想到对方认为自己有技术上的护城河,态度十分傲慢:我们就这水平,你爱用不用。
孟维的火气一下就上来了,回应说:“这就没什么好谈的了,我回去就把这个问题解决了。”经过研究,孟维团队采用了以镗代车的办法,降低温度升高对材料变形的影响;另外也首次采用了镗削加珩磨的工艺方案,把套筒的柱度误差控制在5微米之内,圆度误差控制在1微米之内,远远超过了原先的技术要求。“原来要求0.06毫米他们都控制不住,甚至超标0.29毫米,太离谱了。”孟维说。
有的产品可以从国际市场上购买,但孟维还是自己造了出来,比如转向节。原先重型车辆使用的转向节往往需要进口,但费用比较高。2016年,孟维开始带领团队自行设计。转向节是不规则的异形结构,给孟维带来了不小的挑战。他们团队试用了几种方案,试制了两轮,但不太理想。公司决定,还是继续从美国格鲁夫公司采购。
2018年,孟维觉得这样一直采购下去对公司不利,于是和团队成员及技校的老师進行了深入探讨,结合自己多年的工作经验,制定了新的方案,和国内其他厂家合作,最终加工出一批合格的产品。后来又实现了封闭自制,即不需要和其他厂家合作也能完成任务。
“转向节不便宜,从国际市场采购和我们自己做相比,加工费用大致就是一件8000元和1800元的区别,我们当然要自己做。”孟维说。
在孟维和无数人的努力下,“自己做”做出了对外贸易的崭新一页。2022年,徐工在北美大区整体出口金额和台量创下历史新高,同比增长160%。
今年全国两会期间,全国人大代表、徐工集团工程机械股份有限公司总工程师单增海的一番话振奋人心:“2017年习近平总书记在考察徐工集团时乘坐的全地面起重机,如今已经通过技术升级,关键指标达到了全球领先,整机国产化率由71%提高到100%,所有的关键零部件均实现了中国制造……在全球唯一实现了陆上风机吊装工况的全面覆盖……由默默无闻发展到全球前三、起重机械世界第一,走出了一条高质量发展道路。”
如今的“拼经济”尤需高技术含量产品的加持。中国经济只有走在高质量发展道路上,才能走得更远。眼下,孟维正在研究3000吨级全地面起重机关键技术。产品将来面世,无疑又将闪耀全球。