Anwendung einer Aluminiumlegierung im Leichtbau von Schienenverkehrsanlagen

Aluminiumlegierung hat eine Reihe von ausgezeichneten Eigenschaften wie geringe Dichte, hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit, gute Leitfähigkeit / Wärmeleitfähigkeit, Stoßdämpfung und Dämpfungsbeständigkeit, elektromagnetische Abschirmung und hohe Energieabsorption bei hoher Dehnungsrate. Daher ist es in der Luft- und Raumfahrt, im Schienenverkehr, in der Schiffbauindustrie, in elektronischen 3C-Produkten und in anderen Bereichen weit verbreitet.

Anwendung einer Aluminiumlegierung im Leichtbau von Schienenverkehrsanlagen

Aluminiumlegierung ist das erste Metallstrukturmaterial, das für leichte Transportgeräte verwendet wird. Gegenwärtig hat die Hochgeschwindigkeitszugkarosserie in verschiedenen Ländern im Wesentlichen einen Rahmen aus Aluminiumlegierung angenommen. Darüber hinaus wurden viele Teile wie Karosserieabdeckung und Getriebekasten auch aus Aluminium hergestellt.

Aluminiumlegierung ist in verschiedenen Ländern aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer guten Umformbarkeit, hauptsächlich einschließlich Karosserien und Teilen mit geringer Nachfrage, weit verbreitet in Schienenverkehrsausrüstungsprodukten verwendet worden.

Karosserie aus Aluminiumlegierung

Die Entwicklung der produktionstechnischen Großserientechnologie für Aluminiumlegierungen ermöglicht die Modernisierung und den Leichtbau von Zügen. Bei Schienenfahrzeugen macht das Gewicht der Karosseriestruktur etwa 15% ~ 30% des Gewichts des gesamten Fahrzeugs aus. Daher ist die Gewichtsreduzierung der Karosserie von großer Bedeutung für die Beschleunigung von Fahrzeugen. In Japan wurde das komplexe dünnwandige poröse Hohlprofil aus der Legierung 6n01 (d. H. 6005-Legierung) mit besserer Extrusionsleistung, Schweißleistung und Spannungskorrosionsleistung entwickelt, das die Profile 7N01 und 7003 erfolgreich ersetzt hat und in der Struktur von Karosserieboden, Seitenplatte und Dach weit verbreitet ist. In Europa und Amerika wird das extrudierte Profil al-mg-si6005a mit guter Extrusionsleistung und vereinfachtem Produktionsprozess hauptsächlich für Karosserien aus Aluminiumlegierungen verwendet, die das Problem der Spannungskorrosion unter der Prämisse der Aufrechterhaltung der Festigkeit effektiv lösen. Darüber hinaus werden auch 6061, 6063, 6082 und 6085 extrudierte Profile allmählich populär gemacht. In Bezug auf die Körperplatte ist die verformte Aluminiumlegierung 5083 die am weitesten verbreitete]. Die Forschung an Karosserien aus Aluminiumlegierungen in China begann spät. 1989 entwickelte die Changchun Bus Factory den ersten U-Bahn-Zug mit Aluminiumlegierung in China. Die Karosserie nimmt Eine Plattenträgerstruktur an, die einen komplexen Prozess und hohe Kosten aufweist und nicht in großem Maßstab populär gemacht wurde. Im Jahr 1996 organisierte das ehemalige Eisenbahnministerium die Entwicklung von ice2 Aluminiumlegierung Karosserie und produzierte die erste gemischte Struktur Aluminiumlegierung Karosserie in China, die die technische Entwicklung von Aluminiumlegierungsprofilen für Fahrzeuge durch inländische Unternehmen förderte. Im Jahr 2001 baute die Changchun Bus Factory der CNR-Gruppe die erste automatische Produktionslinie für Karosserien aus Aluminiumlegierungen in China und entwickelte und produzierte Karosserien aus Aluminiumlegierungen von EMUs (210 km / h), Hochgeschwindigkeits-Testzügen (270 km / h) und U-Bahn-Fahrzeugen mit heimischen Materialien. CSR Nanjing Puzhen Schienenfahrzeugfabrik, Zhuzhou Electric Locomotive Factory und CSR Tangshan Schienenfahrzeugfabrik haben ebenfalls sukzessive Produktionslinien eingerichtet und mit der Produktion von Karosserien aus Aluminiumlegierung begonnen. Im Jahr 2007 wurde die Karosserie aus Aluminiumlegierung von 300 km / h EMU (siehe Abbildung 1), die unabhängig von Qingdao Sifang Locomotive and Rolling Stock Co., Ltd. entworfen und hergestellt wurde, erfolgreich offline. Bis jetzt hat die F & E- und Fertigungstechnologie von Aluminiumlegierungskarosserien in China zu den fortschrittlichsten der Welt gezählt und ist in Schienenverkehrsanlagen wie EMU und U-Bahn weit verbreitet.

Mit der Modernisierung der Schienenverkehrsausrüstung ist die Gewichtsreduzierung nicht auf die Karosserie beschränkt, und mehr Teile aus traditionellen Stahlwerkstoffen wurden durch neue hochfeste Aluminiumlegierungen ersetzt. Derzeit werden das Getriebe, die Luftfederstütze, der Achssatzkörper, die Motorendabdeckung und andere Teile des Eises in Deutschland, der Shinkansen in Japan und der TGV in Frankreich im Allgemeinen aus einer hochfesten Aluminiumlegierung hergestellt. Chinas Hochgeschwindigkeitszüge "Blue Arrow" und "China Star", die während des Neunten Fünfjahresplans entwickelt wurden, verwenden auch eine große Anzahl von Luftzügen aus Aluminiumlegierungsmaterialien

Kernboden, seitliche Schallwand, Motorendabdeckung, Motorlüfter, Getriebe usw. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Schienenverkehrsausrüstung in Richtung Hochgeschwindigkeit und Schwerlast besteht ein dringender Bedarf an leichten Drehgestellkomponenten wie Fahrmotor, Radsatz, Getriebeplatte, Achssatzkörper und Zugstange. Gegossene Aluminiumlegierung und geschmiedete Aluminiumlegierung werden in diesen Komponenten immer häufiger verwendet, und geschmiedete Aluminiumlegierung hat mehr Vorteile in Bezug auf Festigkeit, Dehnung und Schlagzähigkeit. Die für Aluminiumlegierungsschmiede verwendeten Materialien sind hauptsächlich 2A14, 6082 und 7050, 2A14 Aluminiumlegierung

Das Schmiedestück hat nach der Wärmebehandlung eine moderate Festigkeit und ist für Teile mit großer Belastung geeignet; 6082 Schmiedeteile aus Aluminiumlegierungen haben eine gute Schweißleistung und eignen sich für Teile, die mit anderen Teilen verschweißt werden müssen [13]; 7050 Schmiedeteile aus Aluminiumlegierungen verfügen über hervorragende umfassende mechanische Eigenschaften und Spannungskorrosionsbeständigkeit und eignen sich für dynamische Lastteile. Chalco Aluminium ist ein 7050 hochfestes geschmiedetes Radsatzlager aus Aluminiumlegierung, das von inländischen Unternehmen entwickelt und hergestellt wurde, das in Chargen geladen und für exportierte mazedonische EMUs, tschechische EMUs und andere Projekte verwendet wurde. Das fertige Einzelstück aus Achslagerkörper aus Aluminiumlegierung beträgt ca. 45 kg, was nur 1/3 des Einzelstücks Achssatzkasten aus Stahlguss entspricht. Berechnet durch den Einbau von zwei Achslageraufbauten für jeden Radsatz kann ein einzelner Radsatz 170 kg reduzieren, und der Gewichtsreduzierungseffekt ist beträchtlich.

Chalco Aluminium ist das physikalische Ziehen von Gesenkschmiedeteilen von Motorschwingstange und Achssatzzugstange für Drehgestelle, die von inländischen Unternehmen hergestellt werden. Das Produktmaterial ist 2A14. Diese Marke von Aluminiumlegierung hat eine gute Schmiedeleistung, moderate Leistung nach der Wärmebehandlung und kleine Bearbeitungsverformungen. Der Prozess jedes Prozesses der gleichen Produktserie ist relativ ausgereift, und jetzt wurde er stabil produziert und in Chargen geliefert.

Darüber hinaus wird die hochfeste Aluminiumlegierung 7050 auch zur Herstellung des Schlüsselteils der Hohlwellenantriebsvorrichtung des Radsatzes - der Getriebeplatte - verwendet. Die traditionelle Getriebeblechstruktur ist eine große Stahlschmiede mit einer Masse von 100 kg. Nach der Verwendung von Aluminiumlegierungsmaterial beträgt die Masse nur etwa 35 kg. Als wichtiger Teil der ungefederten Masse des Drehgestells spielt seine Gewichtsreduzierung eine offensichtliche Rolle bei der Verbesserung der dynamischen Leistung des gesamten Fahrzeugs.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass nach der Analyse der Anwendung von Aluminiumlegierungen in der Eisenbahnindustrie der Leichtbau von Schienenverkehrsanlagen in diesem Stadium

Die verwendeten Metallstrukturmaterialien sind hauptsächlich Aluminiumlegierungen, ergänzt durch Magnesiumlegierungen. Die verwandte Technologie der Aluminiumlegierung in der Schienenverkehrsindustrie war relativ ausgereift. Der nächste Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung einer neuen hochfesten Aluminiumlegierung, die Reduzierung der Massenproduktionskosten von Aluminiumlegierungen und die Erweiterung des Anwendungsbereichs von Aluminiumlegierungen.