Jernbanetransport er en trygg, komfortabel, miljøvennlig og energisparende grønn transport, er en viktig del av Kinas offentlig transport. Omfanget av jernbanetransittkonstruksjon utvides år for år, driftsnettverket øker, energiforbruket øker dramatisk, trekkraftkonsumet i jernbanetransport utgjør omtrent 30% av det totale strømforbruket, hvis kjøretøyets vekt reduseres med 10%, kan energiforbruket reduseres med 6% til 8%.
Med den innenlandske kraftig fremme bygging av jernbanetransport, er "14. femårsplan" -periode for jernbanetransportutstyrsindustri også i den raske veksten av utviklingsmuligheter. Jernbanetransportutstyr i nye materialer, nye teknologier og nye teknikker, spesielt i lett utstyr, spekter, høyhastighets tungt og grønn intelligent retning, utviklingen av dets mer presserende behov. Titanlegering, på grunn av sin lave tetthet, høy spesifikk styrke, god sveisbarhet og god korrosjonsmotstand, har vært i fokus for jernbanetransportindustrien, og utførte gradvis mulighetsstudien for titanlegering av relaterte produkter og applikasjoner ombord.
21. april 2022 oppnådde Kinas uavhengige forskning og utvikling av det nye Fuxing High-Speed Integrated Inspection Train vellykket en relativt møtehastighet på 870 km i timen, og skapte en verdensrekord for høyhastighets jernbanetog med Bright-Line Rendozvous Speed, og markerer den nasjonale "14. Fem-en-året" Planlegging av "Teknologien til CR450. Femårsplan "har vært i full gang. Fra CR400 til CR450 økes hastigheten med 50 km\/t, noe som fremmer høyere krav til sikkerhet, styrke og lettvekt av materialer.
1 titanlegeringskarakteristikker
Titan- og titanlegeringer har utmerkede omfattende mekaniske egenskaper, i romfart, marinevåpen, kjemisk industri og marin konstruksjon og andre aspekter ved et bredt spekter av applikasjoner, kjent som "Metal of the Air", "Marine Metal", "The Rise of the Third Metal". Det tredje metallet ".
Ytelsesfordelene med titan- og titanlegeringer er som følger.
(1) Lav tetthet, høy spesifikk styrke (styrke og tetthetsforhold). Tettheten av titanlegering er omtrent 4,5 g\/cm3, og den spesifikke styrken er lokalisert i det første metallet. Den høyere spesifikke styrken betyr at når den tilsvarende strukturelle styrken er oppfylt, er jo lettere massen av materialet er nødvendig, noe som gjør at strukturell design kan være mer kompakt og vekten til strukturen skal reduseres betydelig, og dermed forbedre sikkerheten til utstyret.
2) God sveisbarhet. Titanlegering er egnet for TIG -sveising, lasersveising og sveising av elektronstråling og andre sveisemetoder, og styrken til sveisen kan nå mer enn 90% av styrken til underlaget, for eksempel sveisdefekter, kan repareres ved sekundær sveising.
3) God korrosjonsmotstand. Titan og titanlegeringsoverflate er lett å danne en oksidfilm og er ikke etsende, og membranen er ødelagt etter helbredelsesevnen. Arbeidet i den fuktige atmosfæren og sjøvannsmediene, og korrosjonsmotstanden er langt bedre enn rustfritt stål. Derfor kan bruk av titanlegering beskyttes uten belegg.
(4) Utmerket utmattelsesmotstand. Amerikanske strategiske rekognoseringsfly SR -7 l ved bruk av titanlegeringsstruktur av flyrammen, flyhøyde på 30, 000 m, den maksimale hastigheten på 3,5 ganger lydhastigheten, begynte tjenesten i 1966, til den permanente nederlaget i 1998.
(5) God kompatibilitet med komposittmaterialer, fortrinnsvis brukt som karbonfiber forhåndsinnstilte deler. Med utviklingen av luftfartsindustrien, på grunn av den høye spesifikke styrken i titanlegering, har korrosjonsmotstand, mens karbonfiberarmerte kompositter (CFRP) har en liten spesifikk tyngdekraft, god stivhet og styrke, etc., så disse 2 materialene har blitt mye brukt i luftfartsindustrien. Med det store antallet anvendelser av sammensatte materialer i luftfartsindustrien øker også mengden titanlegering gradvis. Sammenlignet med andre metaller er titanlegeringer mer kompatible med kompositter og har gradvis erstattet stål- og aluminiumslegeringer i noen deler av flyet.
Med det økende kravet til lettvekt av jernbanekjøretøyer øker påføringen av karbonfiberkompositter i jernbanetransportutstyr gradvis, for eksempel bilkropp, bogie -ramme, førerom og utstyrsrom, etc. bruker karbonfiberkompositter for prøveproduksjon. De ofte brukte materialene for forhåndsburerte deler er aluminiumslegering, titanlegering og jern-nikkellegering. Tatt i betraktning styrke, lett vekt, termisk stabilitet og elektrokjemisk korrosjon forårsaket av potensialforskjellen med karbonfiber fra de forhåndsburerte metallstrukturdelene, bør titanlegering foretrekkes som de forhåndsbegravede delene.
2 titanlegeringer i jernbanetransportkjøretøyer i dagens forskningsstatus
2.1 Titanium Alloy Bogie Frame
Bogie er en av de viktigste komponentene i jernbanekjøretøyer, og innser funksjonen til turgåing av jernbanekjøretøyer, som er direkte relatert til kvaliteten på kjøretøyets drift, kraftytelse og kjøresikkerhet. Bogie -ramme er bæreren for montering av bogie -deler, generelt inkludert sidebjelker, tverrbjelker og fjæringsmonteringer som kreves for installasjon av relatert utstyr, etc. Bruken av titanlegeringsbogie -ramme kan realisere funksjonen til jernbaneskjema. Bruken av titanlegeringsramme kan realisere høy styrke, lett bogie-struktur, redusere den usprunde massen og den mellomliggende massen, og deretter forbedre kraften mellom hjulene og skinner, og forbedre sikkerhet og operasjonell pålitelighet av bogie-strukturen.
I en sveising av titanlegeringsbogie -rammer, bruk av titanlegeringer TA2 og TA18, for å oppfylle den eksisterende rammestyrken på grunnlag av den totale massen redusert med omtrent 40%, som vist i figur 1, figur 2. I utviklingsprosessen av titanlegeringsramme, den tekniske prosessproblemene i stor deformasjon i sveisprosessen av titan -legeringsramme, den tekniske prosessproblemene med stor deformasjon i sveising av titan -legeringsramme. ble løst, og den gjenværende indre belastningen av sveising ble eliminert ved vakuumvarmebehandling etter sveising, slik at titanlegeringsrammen oppfyller kravene til eksisterende designindekser, og de grunnleggende dataene for ytterligere strukturell optimalisering og utforming av de påfølgende titanlegeringsrammer er akkumulert.
2.2 titanbremseklemme
Som en kjernekomponent i bremsesystemet påvirker ytelsen og funksjonen til bremseklave direkte driftsstatusen og kvaliteten på bremsesystemet. Påføringen av titanlegeringsbremsekaliper kan redusere underoppredningen og mellom-våren, forbedre driftskvaliteten og øke rust- og korrosjonsmotstanden; Den strukturelle styrkeytelsen er mer stabil under miljø med lav temperatur.
Den utviklede titanlegering tre-punkts bremseklemme er vist i figur 3. De viktigste lastede delene som henging, gatebit support, hengende sete, sylinderhode, stempelrør, sylinderhodeledning, åk og spak er laget av TC4 titanlegering, med en total vektreduksjon på 17,6 kg. Titaniumlegeringsbremseklemme-enheten ble utsatt for styrketest, lavtrykk og høytrykksforsetningstest for omgivelsestemperatur, henholdsvis temperaturfølsomhetstest, primær klareringsjusteringsmengde-test, maksimal klareringsjusteringsmengde Test og avlastningsklareringstest. Testresultatene viser at titanlegeringsbremseklemme -enheten oppfyller kravene til funksjonelle indeks, og samtidig består 1 million ganger utmattelsestest og sjokkvibrasjonstest. I -50 graders miljø med lav temperatur, etter å ha holdt 48 timer, er titanlegeringsbremseklemmeenhet alle funksjoner normale, noe som indikerer at titanlegeringsbremseklemme har sterk lav temperaturmotstand og er egnet for påføring i alpinmiljøet.
2.3 Titanium legeringsovergangskrok
Overgangskrok er en slags krok som brukes til å koble sammen to forskjellige typer kroker, for å sikre at det shunting lokomotivet trygt og jevnt overfører kjøretøyene som skal overhales, og samtidig må overgangskroken ofte lastes og lastes ut manuelt når den er i bruk. I følge UIC660 kan ikke den enkeltvekten av overgangskroken overstige 50 kg, men den eksisterende overgangskrokstrukturen er klumpete og tung, den må håndteres av mange mennesker samtidig under lasting og lossing, og det vil også føre til at personskader for vedlikeholdet er å gjøre det mulig å gjøre det mulig å gjøre det mulig å gjøre det mulig å gjøre det mulig for å gjøre det mulig å gjøre det mulig å gjøre det mulig å gjøre det mulig å gjøre det mulig å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det også mulig for å gjøre det mulig for å gjøre det også føre til at det seg en skader på.
Design en lett titanovergangskrok, basert på metoden med variabel tetthet ved bruk av ANSYSworkBench i formoptimaliseringsmodulen til overgangskroken for topologioptimalisering, i henhold til topologioptimaliseringsresultatene av Titanium-legeringsovergangen Hook for den originale og den originale Overgangskrok, vekten av den resulterende lette titanlegeringsovergangskroken veier 42,15 kg, som er 57,98% mindre enn den originale overgangskroken på e-klasse.
Et selskap i China Railway har utviklet en overgangskrok for titanlegering, som vist i figurene 4 og 5. Vekten til en enkelt modulkrok er omtrent 20 kg, og hele operasjonsprosessen kan fullføres av en person. I løpet av 750 kN strekkbelastningstest og 850 kN trykkbelastningstest, brakk ikke krokekroppen, som vist i figur 6. Etter lossing ble krokekroppen testet og inspisert som en helhet, og det var ingen åpenbar deformasjon eller skade på alle deler av titanetallegen 10- type og 13- Type Transition. Testresultatene viser at den lette titanlegeringsovergangskroken er lett i vekt, høy styrke og høy i driftseffektivitet, og oppfyller sikkerhetsbehovene til den nåværende overgangskrokdriften, mens det også er muligheten for ytterligere lettvekt.
I produksjonen av Titanium Alloy Subway Transition Cone, vedtar Shenyang Zhongtian Equipment Manufacturing Co., Ltd. Titanium Plate Die Forging og ribbeplate sveisestøpingsprosess. Sammenlignet med støpeprosessen til den opprinnelige stålkonvekse kjeglen, har denne metoden god støping, høy effektivitet og god kjegleytelse, som har blitt bekreftet av tester for å kunne imøtekomme bruksbehovene.
2.4 Trekkstang
Den midtre trekkanordningen består hovedsakelig av den midtre trekknålen, trekkstangmontering (inkludert stangen og dens to ender av gummikulens leddnoder) og tilkoblingsbolter og andre komponenter. Hovedfunksjonen er å realisere sammenhengen mellom kjøretøyets kropp og bogien, og å realisere overføring av trekkraft og bremsekraft. Bindestangstruktur er enkel, støpeprosessen er relativt enkel, bruken av titanlegeringsmateriale for å erstatte ikke bare for å oppnå effekten av vektreduksjon, mens bruken av die smipeprogram også kan forbedre brukshastigheten til materialet, vil den totale kostnaden ikke ha større økning.
Titaniumlegeringstrekkstangene i fellesskap utviklet av sifang og titanutstyr fra China Railway Corporation er delvis maskinert etter å ha tatt i bruk die smipeforming, og materialutnyttelsesgraden kan nå mer enn 50%, og totalvekten reduseres med omtrent 42%, noe som er en veldig åpenbar effekt av vektreduksjon.
