การประยุกต์ใช้โลหะผสมอลูมิเนียมในน้ําหนักเบาของอุปกรณ์ขนส่งทางรถไฟ

อลูมิเนียมอัลลอยด์มีลักษณะที่ยอดเยี่ยมเช่นความหนาแน่นต่ําความแข็งแรงและความแข็งที่เฉพาะเจาะจงสูงการนําไฟฟ้า / การนําความร้อนที่ดีการดูดซับแรงกระแทกและความต้านทานการหน่วงการสั่นสะเทือนการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าและการดูดซับพลังงานสูงในอัตราความเครียดสูง ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศการขนส่งทางรถไฟอุตสาหกรรมการต่อเรือผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C และสาขาอื่น ๆ

การประยุกต์ใช้โลหะผสมอลูมิเนียมในน้ําหนักเบาของอุปกรณ์ขนส่งทางรถไฟ

อลูมิเนียมอัลลอยด์เป็นวัสดุโครงสร้างโลหะแรกที่ใช้สําหรับอุปกรณ์การขนส่งที่มีน้ําหนักเบา ในปัจจุบันตัวรถไฟความเร็วสูงในประเทศต่าง ๆ ได้นํากรอบอลูมิเนียมอัลลอยด์มาใช้ นอกจากนี้หลายส่วนเช่นฝาครอบตัวถังรถและกล่องกระปุกเกียร์ยังทําจากอลูมิเนียม

อลูมิเนียมอัลลอยด์ถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์อุปกรณ์ขนส่งทางรถไฟในประเทศต่าง ๆ เนื่องจากมีน้ําหนักเบาความต้านทานการกัดกร่อนและการขึ้นรูปที่ดีส่วนใหญ่รวมถึงตัวถังรถยนต์และชิ้นส่วนที่มีความต้องการน้ําหนักเบา

อลูมิเนียมอัลลอยด์ตัวรถ

การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ขนาดใหญ่ทําให้สามารถฝึกอบรมความทันสมัยและมีน้ําหนักเบา สําหรับยานพาหนะทางรถไฟน้ําหนักของโครงสร้างร่างกายคิดเป็นประมาณ 15% ~ 30% ของน้ําหนักของยานพาหนะทั้งหมด ดังนั้นการลดน้ําหนักของร่างกายจึงมีความสําคัญอย่างยิ่งต่อการเร่งความเร็วของยานพาหนะ ในญี่ปุ่นโปรไฟล์กลวงที่มีรูพรุนผนังบางที่ซับซ้อนที่ผลิตโดยโลหะผสม 6n01 (เช่นโลหะผสม 6005) ที่มีประสิทธิภาพการอัดขึ้นรูปที่ดีขึ้นประสิทธิภาพการเชื่อมและประสิทธิภาพการกัดกร่อนของความเครียดได้รับการพัฒนาซึ่งประสบความสําเร็จในการเปลี่ยนโปรไฟล์ 7N01 และ 7003 และใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงสร้างของพื้นตัวถังรถยนต์แผ่นด้านข้างและหลังคา ในยุโรปและอเมริกาโปรไฟล์การอัดขึ้นรูป al-mg-si6005a ที่มีประสิทธิภาพการอัดขึ้นรูปที่ดีและกระบวนการผลิตที่เรียบง่ายส่วนใหญ่จะใช้สําหรับตัวถังรถอลูมิเนียมอัลลอยด์ซึ่งช่วยแก้ปัญหาการกัดกร่อนของความเครียดได้อย่างมีประสิทธิภาพบนพื้นฐานของการรักษาความแข็งแรง นอกจากนี้โปรไฟล์อัดขึ้นรูป 6061, 6063, 6082 และ 6085 ก็ได้รับความนิยมอย่างค่อยเป็นค่อยไป ในแง่ของแผ่นตัวเครื่องอลูมิเนียมอัลลอยด์ผิดรูป 5083 เป็นที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย] การวิจัยเกี่ยวกับตัวถังรถอลูมิเนียมอัลลอยด์ในประเทศจีนเริ่มช้า ในปี 1989 โรงงานรถบัสฉางชุนได้พัฒนารถไฟใต้ดินขบวนแรกที่มีตัวถังอลูมิเนียมอัลลอยด์ในประเทศจีน ตัวถังรถใช้โครงสร้างคานแผ่นซึ่งมีกระบวนการที่ซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูงและไม่ได้รับความนิยมในขนาดใหญ่ ในปี พ.ศ. 2539 อดีตกระทรวงรถไฟได้จัดให้มีการพัฒนาตัวถังรถอลูมิเนียมอัลลอยด์ ICE2 และผลิตตัวถังรถอลูมิเนียมอัลลอยด์โครงสร้างผสมตัวแรกในประเทศจีนซึ่งส่งเสริมการพัฒนาทางเทคนิคของโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์สําหรับยานพาหนะโดยองค์กรในประเทศ ในปี 2001 Changchun Bus Factory ของกลุ่ม CNR ได้สร้างสายการผลิตอัตโนมัติแห่งแรกของตัวถังรถอลูมิเนียมอัลลอยด์ในประเทศจีนและพัฒนาและผลิตตัวถังรถอลูมิเนียมอัลลอยด์ของ EMUs (210 กม. / ชม.) รถไฟทดสอบความเร็วสูง (270 กม. / ชม.) และยานพาหนะรถไฟใต้ดินที่มีวัสดุในประเทศ CSR Nanjing Puzhen กลิ้งโรงงานสต็อก, จูโจวไฟฟ้าหัวรถจักรโรงงานและ CSR Tangshan กลิ้งโรงงานสต็อกได้จัดตั้งสายการผลิตอย่างต่อเนื่องและเริ่มผลิตอลูมิเนียมอัลลอยด์ร่างกายรถ ในปี 2007 ตัวถังรถอลูมิเนียมอัลลอยด์ 300 กม. / ชม. EMU (ดูรูปที่ 1) ออกแบบและผลิตโดย Qingdao Sifang หัวรถจักรและกลิ้งหุ้น Co., Ltd. ประสบความสําเร็จในการทํางานแบบออฟไลน์ จนถึงตอนนี้ R & D และเทคโนโลยีการผลิตของตัวถังรถอลูมิเนียมอัลลอยด์ในประเทศจีนได้รับการจัดอันดับให้เป็นหนึ่งในขั้นสูงในโลกและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ขนส่งทางรถไฟเช่น EMU และรถไฟใต้ดิน

ด้วยการอัพเกรดอุปกรณ์ขนส่งทางรถไฟการลดน้ําหนักไม่ได้ จํากัด อยู่ที่ตัวรถและชิ้นส่วนอื่น ๆ ที่ทําจากวัสดุเหล็กแบบดั้งเดิมถูกแทนที่ด้วยอลูมิเนียมอัลลอยด์ความแข็งแรงสูงใหม่ ในปัจจุบันกล่องเกียร์การสนับสนุนสปริงอากาศตัวกล่องเพลาฝาครอบปลายมอเตอร์และส่วนอื่น ๆ ของน้ําแข็งในเยอรมนีชินคันเซ็นในญี่ปุ่นและ TGV ในฝรั่งเศสโดยทั่วไปทําจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรงสูง รถไฟความเร็วสูง "Blue Arrow" และ "China Star" ของจีนที่พัฒนาขึ้นในช่วงแผนห้าปีที่เก้ายังใช้รถไฟทางอากาศจํานวนมากที่ทําจากวัสดุอลูมิเนียมอัลลอยด์

พื้นหลัก, งุนงงด้านข้าง, ฝาครอบปลายมอเตอร์, พัดลมมอเตอร์, กระปุกเกียร์, ฯลฯของ ด้วยการพัฒนาอุปกรณ์ขนส่งทางรางอย่างต่อเนื่องในทิศทางของความเร็วสูงและหนักมีความต้องการเร่งด่วนสําหรับส่วนประกอบโบกี้น้ําหนักเบาเช่นมอเตอร์ฉุด, ชุดล้อ, แผ่นส่งกําลัง, ตัวกล่องเพลาและก้านลาก อลูมิเนียมอัลลอยด์หล่อและโลหะผสมอลูมิเนียมปลอมแปลงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในส่วนประกอบเหล่านี้และโลหะผสมอลูมิเนียมปลอมแปลงมีข้อได้เปรียบมากขึ้นในด้านความแข็งแรงการยืดตัวและความเหนียวกระแทก วัสดุที่ใช้สําหรับการตีขึ้นรูปอลูมิเนียมส่วนใหญ่เป็น 2A14, 6082 และ 7050, 2A14 อลูมิเนียมอัลลอยด์

การตีขึ้นรูปมีความแข็งแรงปานกลางหลังจากการรักษาความร้อนและเหมาะสําหรับชิ้นส่วนที่มีภาระมาก การตีขึ้นรูปอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6082 มีประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดีและเหมาะสําหรับชิ้นส่วนที่ต้องเชื่อมกับชิ้นส่วนอื่น ๆ [13]; การตีขึ้นรูปอลูมิเนียมอัลลอยด์ 7050 มีคุณสมบัติเชิงกลที่ครอบคลุมและความต้านทานการกัดกร่อนของความเครียดและเหมาะสําหรับชิ้นส่วนโหลดแบบไดนามิก อลูมิเนียม Chalco เป็นกล่องเพลาอลูมิเนียมอัลลอยด์ปลอมแปลงความแข็งแรงสูง 7050 กล่องที่พัฒนาและผลิตโดยองค์กรในประเทศซึ่งได้รับการโหลดเป็นชุดและนําไปใช้กับ EMUs มาซิโดเนียส่งออก EMUs เช็กและโครงการอื่น ๆ ตัวกล่องเพลาอลูมิเนียมอัลลอยด์ชิ้นเดียวสําเร็จรูปมีน้ําหนักประมาณ 45 กก. ซึ่งเทียบเท่ากับ 1/3 ของตัวกล่องเพลาเหล็กหล่อชิ้นเดียวเท่านั้น คํานวณโดยการติดตั้งตัวถังกล่องเพลาสองตัวสําหรับชุดล้อแต่ละชุดชุดล้อเดียวสามารถลดได้ 170 กก. และผลการลดน้ําหนักนั้นมาก

อลูมิเนียม Chalco เป็นภาพวาดทางกายภาพของการปลอมตายของมอเตอร์แกว่งก้านและกล่องเพลาดึงก้านสําหรับโบกี้ที่ผลิตโดยองค์กรในประเทศ วัสดุผลิตภัณฑ์คือ 2A14 แบรนด์อลูมิเนียมอัลลอยด์นี้มีประสิทธิภาพการปลอมที่ดีประสิทธิภาพปานกลางหลังจากการรักษาความร้อนและการเสียรูปการตัดเฉือนขนาดเล็ก กระบวนการของแต่ละกระบวนการของผลิตภัณฑ์ชุดเดียวกันนั้นค่อนข้างเป็นผู้ใหญ่และตอนนี้มันได้รับการผลิตและจัดหาเป็นชุดอย่างเสถียร

นอกจากนี้อลูมิเนียมอัลลอยด์ความแข็งแรงสูง 7050 ยังใช้ในการผลิตส่วนสําคัญของอุปกรณ์ขับขี่เพลากลวงชุดล้อ - แผ่นส่งกําลัง โครงสร้างแผ่นส่งแบบดั้งเดิมเป็นเหล็กปลอมขนาดใหญ่ที่มีมวล 100 กิโลกรัม หลังจากใช้วัสดุอลูมิเนียมอัลลอยด์มวลจะอยู่ที่ประมาณ 35 กก. เท่านั้น การลดน้ําหนักมีบทบาทชัดเจนในการปรับปรุงประสิทธิภาพแบบไดนามิกของยานพาหนะทั้งหมด

สรุปได้จากการวิเคราะห์การประยุกต์ใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ในอุตสาหกรรมรถไฟการออกแบบอุปกรณ์ขนส่งทางรางที่มีน้ําหนักเบาในขั้นตอนนี้

วัสดุโครงสร้างโลหะที่ใช้ส่วนใหญ่เป็นโลหะผสมอลูมิเนียมเสริมด้วยแมกนีเซียมอัลลอยด์ เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องของโลหะผสมอลูมิเนียมในอุตสาหกรรมการขนส่งทางรางค่อนข้างเป็นผู้ใหญ่ จุดสนใจการวิจัยต่อไปคือการพัฒนาอลูมิเนียมอัลลอยด์ความแข็งแรงสูงใหม่ลดต้นทุนการผลิตจํานวนมากของอลูมิเนียมอัลลอยด์และขยายช่วงการใช้งานของอลูมิเนียมอัลลอยด์