Jernbanetransit er en sikker, behagelig, miljøvenlig og energibesparende grøn transport, er en vigtig del af Kinas offentlige transport. Omfanget af jernbanetransitkonstruktion udvides år for år, driftsnetværket stiger, energiforbruget øges dramatisk, trækkraftens energiforbrug i jernbanetransit tegner sig for ca. 30% af det samlede strømforbrug, hvis køretøjets vægt reduceres med 10%, kan energiforbruget reduceres med 6% til 8%.
Med den indenlandske fremme med at fremme opførelsen af jernbanetransit er "14. fem-årig plan" periode med jernbanetransitudstyrsindustri også i den hurtige vækst af udviklingsmuligheder. Jernbanetransportudstyr i de nye materialer, nye teknologier og nye teknikker, især i det lette udstyr, spektrum, højhastigheds tung og grøn intelligent retning, udviklingen af dets mere presserende behov. Titaniumlegering på grund af dens lave densitet, høje specifikke styrke, god svejsbarhed og god korrosionsbestandighed, har været i fokus for jernbanetransportindustrien og gradvist gennemført gennemførlighedsundersøgelsen af titaniumlegering af relaterede produkter og applikationer om bord.
Den 21. april 2022 opnåede Kinas uafhængige forskning og udvikling af den nye fuxing højhastighedsintegrerede inspektionstog med succes en relativ Rendezvous-hastighed på 870 km i timen, hvilket skaber en verdensrekord for højhastighedstogtog med lyse line-rendezvous hastighed, der markerer den nationale "14. fem-årige plan" planlægning af "CR450 Science and Technology Innovation Project Project Project Project og Technology Innovation innovation til den nationale" 14. Plan "har været i fuld gang. Fra CR400 til CR450 øges hastigheden med 50 km\/t, hvilket fremsætter højere krav til materialernes sikkerhed, styrke og letvægt.
1 Titaniumlegeringskarakteristika
Titanium- og titaniumlegeringer har fremragende omfattende mekaniske egenskaber, i rumfart, flådevåben, kemisk industri og marine konstruktion og andre aspekter af en lang række anvendelser, kendt som "luftens metal", "marine metal", "stigningen i det tredje metal". Det tredje metal ".
Ydelsesfordelene ved titanium- og titanlegeringer er som følger.
(1) Lav tæthed, høj specifik styrke (styrke og densitetsforhold). Tætheden af titanlegering er ca. 4,5 g\/cm3, og den specifikke styrke er placeret i det første metal. Den højere specifikke styrke betyder, at når den tilsvarende strukturelle styrke er opfyldt, kræves den lettere masse af materialet, hvilket gør det muligt for det strukturelle design at være mere kompakt og vægten af strukturen markant reduceres, hvilket forbedrer udstyrets sikkerhed.
2) God svejsbarhed. Titaniumlegering er velegnet til TIG -svejsning, laser svejsning og elektronstråle svejsning og andre svejsemetoder, kan svejsestyrken nå mere end 90% af styrken af underlaget, såsom svejsefejl, kan repareres ved sekundær svejsning.
3) God korrosionsbestandighed. Titanium og titaniumlegeringsoverflade er let at danne en oxidfilm og er ikke ætsende, og membranen er brudt efter helingsevnen. Arbejder i den fugtige atmosfære og havvandsmedier er dens korrosionsbestandighed langt bedre end rustfrit stål. Derfor kan brugen af titanlegering beskyttes uden belægning.
(4) Fremragende træthedsmodstand. Amerikansk strategisk rekognoseringsfly SR -7 L ved hjælp af titaniumlegeringsstruktur af flyrammen, flyvehøjde på 30, 000 M, den maksimale hastighed på 3,5 gange hastigheden af lyd, begyndte service i 1966 til den permanente nedlæggelse af luftfarten i 1998 inden for 32 år uden skade.
(5) God kompatibilitet med sammensatte materialer, der fortrinsvis anvendes som carbonfiber forudindlejrede dele. Med udviklingen af luftfartsindustrien på grund af den høje specifikke styrke af titanlegering har korrosionsbestandighed, mens carbonfiberforstærkede kompositter (CFRP) har en lille specifik tyngdekraft, god stivhed og styrke osv., Så disse 2 materialer er blevet vidt brugt i luftfartsindustrien. Med det store antal anvendelser af sammensatte materialer i luftfartsindustrien øges mængden af titanlegering også gradvist. Sammenlignet med andre metaller er titanlegeringer mere kompatible med kompositter og har gradvist udskiftet stål- og aluminiumslegeringer i nogle dele af flyet.
Med det stigende krav om letvægt af jernbanekøretøjer øges anvendelsen af carbonfiberkompositter i jernbanetransportudstyr gradvist, såsom bilkrop, bogie -ramme, førerrum og udstyrsrum osv. Bruger carbonfiberkompositter til prøveproduktion. De almindeligt anvendte materialer til forudbelagte dele er aluminiumslegering, titaniumlegering og jern-nikkellegering. I betragtning af styrken, let vægt, termisk stabilitet og elektrokemisk korrosion forårsaget af den potentielle forskel med kulfiber i de forudbelagte metalstrukturelle dele, skal titanlegering foretrækkes som de forudbestemte dele.
2 Titaniumlegering i jernbanetransitkøretøjer i den aktuelle forskningstilstand
2.1 Titaniumlegering bogie ramme
Bogie er en af de vigtigste komponenter i jernbanekøretøjer, der realiserer funktionen af jernkøretøjsvandring, som er direkte relateret til kvaliteten af køretøjets drift, strømpræstation og køresikkerhed. Bogie -ramme er transportøren for samlingen af bogie dele, generelt inklusive sidestråler, krydsstråler og ophængsmonteringer, der kræves til installation af relateret udstyr osv. Brugen af titaniumlegering Bogie -ramme kan realisere funktionen af jernbanerejser. Brugen af titanlegeringsramme kan realisere højstyrke, let bogie-struktur, reducere den uudviklede masse og mellemmassen og derefter forbedre kraften mellem hjulene og skinnerne og forbedre sikkerheden og den driftsmæssige pålidelighed af Bogie-strukturen.
In a titanium alloy bogie frame welding, the use of titanium alloys TA2 and TA18, in order to meet the existing frame strength on the basis of its total mass reduced by about 40%, as shown in Figure 1, Figure 2. In the development process of titanium alloy frame, the technical process problems of large deformation in the welding process of titanium alloy side beams and the inability of effective inert gas protection of some welded joints blev løst, og den resterende interne stress ved svejsning blev fjernet ved vakuumvarmebehandling efter svejsning, så titanlegeringsrammen opfylder kravene i eksisterende designindeks, og de grundlæggende data til den yderligere strukturelle optimering og design af de efterfølgende titanlegeringsrammer er blevet akkumuleret.
2.2 Titaniumbremseklemme
Som en kernekomponent i bremsesystemet påvirker ydelsen og funktionen af bremsekaliperen direkte driftsstatus og kvalitet af bremsesystemet. Påføring af titaniumlegeringsbremsekaliper kan reducere under-foråret og interfødet masse, forbedre driftskvaliteten og øge rusten og korrosionsmodstanden; Den strukturelle styrkeydelse er mere stabil under miljø med lav temperatur.
Den udviklede titanlegerings tre-punkts bremselokke er vist i figur 3. De vigtigste belastede dele, såsom hængende, gate-stykke understøttelse, hængende sæde, cylinderhoved, stempelrør, cylinderhovedredning, åget og greb er lavet af TC4 titanlegering, med en total vægtreduktion på 17,6 kg. Titaniumlegeringsbremseammenenheden blev underkastet styrkeprøven, lavtryk og højtryks-omgivelsestemperaturforseglingstest, test for omgivelsestemperaturfølsomhed, henholdsvis test for justering af primær afstand, maksimal clearance-justeringsbeløbstest og relieffer af relieffer. Testresultaterne viser, at Titanium Alloy Brake Clamp Unit opfylder de funktionelle indekskrav, og på samme tid består 1 million gange træthedstest og stødvibrationstest. I -50 graders lavtemperaturmiljø, efter at have holdt 48 timer, er titanlegeringsbremseenheden alle funktioner normale, hvilket indikerer, at titanlegeringsbremseklemmen har stærk lav temperaturresistens og er egnet til påføring i det alpine miljø.
2.3 Titanium Alloy Transition Hook
Overgangskrog er en slags krog, der bruges til at forbinde to forskellige typer kroge, for at sikre, at shunting -lokomotivet sikkert og glat overfører køretøjerne, der skal gennemgås, og på samme tid skal overgangskrogen ofte indlæses og aflæses manuelt, når det er i brug. Ifølge UIC660 kan overgangskrogens enkeltvægt ikke overstige 50 kg, men den eksisterende overgangskrogstruktur er voluminøs og tung, den skal håndteres af mange mennesker på samme tid under belastning og losning, og det vil også forårsage personskader til at vedligeholde personale, hvis det falder ud under håndteringen, derfor under forudsætning af at garantere sikkerheden i overførslen er det meget nødvendigt at gennemføre et lys, at det er meget nødvendigt at uddybe til overgangen.
Design en letvægts titaniumovergangskrog, baseret på variabel densitetsmetode ved hjælp af Ansysworkbench i formoptimeringsmodulet for overgangskrogen til topologioptimering, i henhold til topologiske optimeringsresultaterne af Titanium Alloy-overgangskrogen til lette strukturelle design, den lette titaniske overgangsovergang, der vej Stålovergangskrog, vægten af den resulterende letvægts titanlegeringsovergangskrog vejer 42,15 kg, hvilket er 57,98% mindre end den originale E-klasse stålovergangskrog.
En virksomhed i Kina Railway har udviklet en Titanium Alloy Transition Hook, som vist i figur 4 og 5. Vægten af en enkelt modulkrog er ca. 20 kg, og hele driftsprocessen kan afsluttes af en person. I løbet af 750 kN -trækbelastningstesten og 850 kN -trykbelastningstest brød kroppens kropp ikke, som vist i figur 6. Efter losning blev kroklegemet testet og inspiceret som en helhed, og der var ingen åbenlyst deformation eller skader på alle dele af titanlegeringen 10- type og 13- type overgangskroge. Testresultaterne viser, at den lette titaniumlegeringsovergangskrog er let i vægt, høj styrke og høj i operationel effektivitet og imødekommer sikkerhedsbehovet i den aktuelle overgangskrogeoperation, mens der også er muligheden for yderligere letvægt.
I produktionen af Titanium Alloy Subway Transition Cone, Shenyang Zhongtian Equipment Manufacturing Co., vedtager Ltd. Titanium Plate Die Forging og Rib Plate Welding Molding Process. Sammenlignet med støbningsprocessen for den originale stålkonveks kegle har denne metode god støbning, høj effektivitet og god kegleydelse, som er blevet verificeret ved test for at kunne imødekomme behovene for brug.
2,4 trækkraftstang
Den midterste trækkraftindretning består hovedsageligt af den midterste trækkraft, trækkraftstangsamling (inklusive stangen og dens to ender af gummikugleledene) og tilslutning af bolte og andre komponenter. Dets hovedfunktion er at realisere forbindelsen mellem køretøjets krop og bogien og at realisere transmission af trækkraft og bremsekraft. Bindestangstrukturen er enkel, støbningsprocessen er relativt enkel, brugen af titanlegeringsmateriale til at erstatte ikke kun for at opnå effekten af vægttab, mens brugen af matricing -støbningsprogram også kan forbedre anvendelseshastigheden for materialet, vil de samlede omkostninger ikke have en større stigning.
Titaniumlegeringens trækkraftbindestænger, der er udviklet sammen med Sifang- og Titanium -udstyr i Kina Railway Corporation, er delvist bearbejdet efter vedtagelse af matriceringsstøbning, og den materielle udnyttelsesgrad kan nå mere end 50%, og den samlede vægt reduceres med ca. 42%, hvilket er en meget åbenlyst effekt af vægtreduktion.
