Aplicación de aleación de aluminio en equipos ligeros de tránsito ferroviario

La aleación de aluminio tiene una serie de excelentes características como baja densidad, alta resistencia y rigidez específicas, buena conductividad / conductividad térmica, absorción de impactos y resistencia a la amortiguación, blindaje electromagnético y alta absorción de energía a alta velocidad de deformación. Por lo tanto, es ampliamente utilizado en la industria aeroespacial, el tránsito ferroviario, la industria de la construcción naval, los productos electrónicos 3C y otros campos.

Aplicación de aleación de aluminio en equipos ligeros de tránsito ferroviario

La aleación de aluminio es el primer material de estructura metálica utilizado para equipos de transporte ligeros. En la actualidad, el cuerpo del tren de alta velocidad en varios países ha adoptado básicamente un marco de aleación de aluminio. Además, muchas piezas, como la cubierta superior de la carrocería del automóvil y la caja de cambios, también se han hecho de aluminio.

La aleación de aluminio se ha utilizado ampliamente en productos de equipos de tránsito ferroviario en varios países debido a su peso ligero, resistencia a la corrosión y buena conformabilidad, incluyendo principalmente la carrocería del automóvil y las piezas con demanda ligera.

Carrocería de aleación de aluminio

El desarrollo de la tecnología de producción de perfiles de aleación de aluminio a gran escala hace posible la modernización de trenes y la ligereza. Para los vehículos ferroviarios, el peso de la estructura de la carrocería representa aproximadamente el 15% ~ 30% del peso de todo el vehículo. Por lo tanto, la reducción de peso de la carrocería es de gran importancia para la aceleración de los vehículos. En Japón, se ha desarrollado el complejo perfil hueco poroso de pared delgada producido por la aleación 6n01 (es decir, la aleación 6005) con un mejor rendimiento de extrusión, rendimiento de soldadura y rendimiento de corrosión por tensión, que ha reemplazado con éxito los perfiles 7N01 y 7003 y se utiliza ampliamente en la estructura del piso de la carrocería del automóvil, la placa lateral y el techo. En Europa y América, el perfil extruido al-mg-si6005a con un buen rendimiento de extrusión y un proceso de producción simplificado se utiliza principalmente para la carrocería de automóviles de aleación de aluminio, que resuelve eficazmente el problema de la corrosión por tensión con la premisa de mantener la resistencia. Además, los perfiles extruidos 6061, 6063, 6082 y 6085 también se popularizan gradualmente. En términos de placa de carrocería, la aleación de aluminio deformado 5083 es la más utilizada]. La investigación sobre la carrocería de aleación de aluminio en China comenzó tarde. En 1989, Changchun Bus Factory desarrolló el primer tren subterráneo con cuerpo de aleación de aluminio en China. La carrocería del automóvil adopta la estructura de viga de placa, que tiene un proceso complejo y un alto costo y no se ha popularizado a gran escala. En 1996, el antiguo Ministerio de Ferrocarriles organizó el desarrollo de la carrocería de aleación de aluminio ice2 y fabricó la primera carrocería de aleación de aluminio de estructura mixta en China, que promovió el desarrollo técnico de perfiles de aleación de aluminio para vehículos por parte de empresas nacionales. En 2001, Changchun Bus Factory del grupo CNR construyó la primera línea de producción automática de carrocería de automóviles de aleación de aluminio en China, y desarrolló y fabricó carrocerías de automóviles de aleación de aluminio de UME (210 km / h), trenes de prueba de alta velocidad (270 km / h) y vehículos de metro con materiales domésticos. La fábrica de material rodante CSR Nanjing Puzhen, la fábrica de locomotoras eléctricas zhuzhou y la fábrica de material rodante CSR Tangshan también han establecido sucesivamente líneas de producción y comenzaron a producir carrocerías de automóviles de aleación de aluminio. En 2007, la carrocería de aleación de aluminio de 300 km / h EMU (ver Figura 1) diseñada y fabricada independientemente por Qingdao Sifang locomotora y material rodante Co., Ltd. se desconectó con éxito. Hasta ahora, la tecnología de I + D y fabricación de carrocerías de automóviles de aleación de aluminio en China se ha clasificado entre las avanzadas del mundo y se utiliza ampliamente en equipos de tránsito ferroviario como la UEM y el tren subterráneo.

Con la actualización de los equipos de tránsito ferroviario, su reducción de peso no se limita a la carrocería del automóvil, y más piezas hechas de materiales de acero tradicionales han sido reemplazadas por nuevas aleaciones de aluminio de alta resistencia. En la actualidad, la caja de cambios, el soporte del resorte neumático, el cuerpo de la caja del eje, la cubierta del extremo del motor y otras partes de hielo en Alemania, Shinkansen en Japón y TGV en Francia generalmente están hechos de aleación de aluminio de alta resistencia. Los trenes de alta velocidad "Blue Arrow" y "China Star" de China desarrollados durante el período del Noveno Plan Quinquenal también utilizan una gran cantidad de trenes aéreos hechos de materiales de aleación de aluminio.

Piso central, deflector lateral, cubierta del extremo del motor, ventilador del motor, caja de engranajes, etc. Con el desarrollo continuo de equipos de tránsito ferroviario en la dirección de alta velocidad y carga pesada, existe una demanda urgente de componentes de bogie livianos, como motor de tracción, juego de ruedas, placa de transmisión, cuerpo de caja de ejes y varilla de tracción. La aleación de aluminio fundido y la aleación de aluminio forjado se utilizan cada vez más ampliamente en estos componentes, y la aleación de aluminio forjado tiene más ventajas en resistencia, alargamiento y tenacidad al impacto. Los materiales utilizados para las forjas de aleación de aluminio son principalmente 2A14, 6082 y 7050, aleación de aluminio 2A14

La forja tiene una resistencia moderada después del tratamiento térmico y es adecuada para piezas con gran carga; Las forjas de aleación de aluminio 6082 tienen un buen rendimiento de soldadura y son adecuadas para piezas que necesitan soldarse con otras piezas [13]; Las forjas de aleación de aluminio 7050 tienen excelentes propiedades mecánicas integrales y resistencia a la corrosión bajo tensión, y son adecuadas para piezas de carga dinámica. El aluminio Chalco es una caja de ejes de aleación de aluminio forjado de alta resistencia 7050 desarrollada y fabricada por empresas nacionales, que se ha cargado en lotes y se ha aplicado a las UME macedonias exportadas, las UEM checas y otros proyectos. La pieza única terminada del cuerpo de la caja del eje de aleación de aluminio es de aproximadamente 45 kg, lo que solo equivale a 1 / 3 del cuerpo de la caja del eje de una sola pieza de acero fundido. Calculado mediante la instalación de dos cuerpos de caja de ejes para cada juego de ruedas, un solo juego de ruedas puede reducir 170 kg y el efecto de reducción de peso es considerable.

El aluminio Chalco es el dibujo físico de las forjas de troqueles de varilla giratoria de motor y varilla de tracción de caja de eje para bogie producido por empresas nacionales. El material del producto es 2A14. Esta marca de aleación de aluminio tiene un buen rendimiento de forja, un rendimiento moderado después del tratamiento térmico y una pequeña deformación de mecanizado. El proceso de cada proceso de la misma serie de productos está relativamente maduro, y ahora se ha producido y suministrado de manera estable en lotes.

Además, la aleación de aluminio de alta resistencia 7050 también se utiliza para producir la parte clave del dispositivo de conducción del eje hueco del juego de ruedas: la placa de transmisión. La estructura tradicional de la placa de transmisión es una gran forja de acero con una masa de 100 kg. Después de usar material de aleación de aluminio, la masa es de solo unos 35 kg. Como parte importante de la masa no suspendida del bogie, su reducción de peso juega un papel obvio en la mejora del rendimiento dinámico de todo el vehículo.

En resumen, de acuerdo con el análisis de la aplicación de aleación de aluminio en la industria ferroviaria, el diseño ligero de los equipos de tránsito ferroviario en esta etapa.

Los materiales estructurales metálicos utilizados son principalmente aleación de aluminio, complementada con aleación de magnesio. La tecnología relacionada de la aleación de aluminio en la industria del tránsito ferroviario ha sido relativamente madura. El próximo enfoque de investigación es desarrollar una nueva aleación de aluminio de alta resistencia, reducir el costo de producción en masa de la aleación de aluminio y ampliar el rango de aplicación de la aleación de aluminio.