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2010

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国产高速列车车体用铝合金型材的消费

公布工夫:2010-10-12 15:10:181356次

据国外有色网报导:

  

  1 高速列车车体型材近况及发展潜力

  轨道交通次要包罗铁道客、货运列车、高速列车、双层客车、地铁列车、轻轨列车、磁悬浮列车等。高速列车也就是高速动车组。所谓“动车组”,是指自带动力,能够两头驾驶、装备现代化服务设备的旅客列车。在世界上,时速200千米及以上速度品级的动车组就是凡是意义上的“高速列车”,是高速铁路的标志性手艺。2004 年,铁道部与国度发改委订定了《 时速200 千米及以上动车组技术引进与国产化实施方案》 ,国外国产化高速列车制造正式进人施行。

  轻量化是列车实现高速运转的必要条件。在确保车体强度、刚度的前提下减轻车体、车内装备以及走行部门的重量,不只能够削减原材料的耗损,有利于低落牵引功率,提高列车运转速度,改进列车启动和制动机能,并且可有用减小轮轨间的动力感化,减小振动和噪声,增长机车和线路的使用寿命。轻量化手艺的次要步伐之一是接纳铝合金车体。今朝外洋铁路动车和拖车的车体承载构造已经过本来的碳钢结构颠末不锈钢构造,发展到铝合金构造时期。而铝合金构造也由最后的以铝代钢的原钢结构,颠末铝型材构造、铝蜂窝构造、大型铝挤压型材,发展到中空双外表大型铝合金挤压型材。铝合金具有优良的塑性,挤压成形简单,能够按照车体构造优化设想的要求,挤出各类庞大外形的铝型材,其宽度可达以600mm~800mm,长度可达30m ,特别是大型中空挤压铝型材的使用,可大幅度削减焊接工作量,简化车辆的制造工艺。接纳铝合金制的车体构造较钢制车体可减重约30 %~40 %,而双层客车更加明显,约减重5 吨。日本新干线接纳铝合金制造客车车体构造,选用的铝合金大体上有:Al-Mg 系合金、Al-Mg-Si 系合金,Al-Zn-Mg 系合金。如日本的东北、上越新干线选用了5083 、7003 等商标的铝合金。大型铝合金挤压型材应用于国产高速列车车体,实实在在为国外速度的提高助力。

  2 企业简介

  山东森林集团有限是国家级企业集团,国外工业企业500 强、山东省产业100 强民营企业,国度火炬计划重点高新技术企业。森林集团现具有森林铝材、从林机器、中德车体、森林水泥等18 家部属企业。2003 年企业被评为山东省产业铝型材工程技术研究中心,2005 年自立研发消费的具有完整自主知识产权的世界首台100MN 卧式正向油压双动铝挤压机荣获国度进步一等奖,森林铝材等5 大焦点企业被认定为国度火炬计划重点高新技术企业和省高新技术企业。2007 年9 月份森林集团技术开发中心被评为国家级企业手艺中心。次要骨干企业之一的森林铝材,是国内外主要的轨道交通、国防兵工、船舶用工业铝型材研发生产基地,专业处置产业铝合金质料的挤压加工和铝合金加工材的研讨开辟,此中尤以开辟轨道交通车辆用铝合金型材为重点,此项目为国度“863 ”方案中“开展先辈轻合金材料加工手艺”的重要组成部门。依托企业技术开发中心和山东省唯一的产业铝型材工程技术研究中心的技术优势,不竭停止自立立异并与日本轻金属、国外船级社、铁道部国外铁道科学院、中南大学、国防大学,山东大学、铁道部南车、北车集团成立了持久的“产、学、研”合作关系,取得了优良的结果,为的开展供给了微弱的手艺原动力。主导产品产业铝合金型材的市场占有率已达30 %以上。

  3 高速列车车体用铝型材的消费

  森林铝业自2005 年与南车四方车辆股份有限协作开辟车体铝型材以来,曾经胜利的研制出200Km/h CRH2 型高速列车用车体铝合金型材,并应用于2007 年4 月国外铁路体系第六次大提速。今朝,正在进行300Km/h 高速列车车体型材的研发消费。

  轨道交通用铝合金特种型材,消费难度大,手艺要求高,其不单要求大型(均有10 余米长,以至30 米)、大断面、团体、薄壁、扁宽、断面外形庞大、壁厚差大,并且对力学性能、焊接机能、抗腐蚀性、尺寸精度和质量要求都出格高,要消费出及格的车辆用铝合金特种型材,必需有80MN 以上的挤压机及相干配套装备,以及先辈的生产技术和生产管理体系。

  3.1 大型挤压机及先辈的配套装备

  森林铝业依托自立研发制造的世界首台100MN 卧式正向油压双动铝挤压机以及引进日本UBE8OMN 卧式正向油压单动短路程挤压机停止车体型材的研发、试制并消费。具有的100MN 油压、双动铝合金挤压机的装备机关与单动挤压机差别,出格装备了自力的内置式穿孔体系,与挤压体系并行事情,能实现穿孔挤压、随动针挤压以及一般的型、棒材单动挤压。除了大型挤压机外,帮助装备装备了先辈的铸锭感到加热炉、主动送锭机构以及主动出料台、精细在线水、雾、气淬火装备、牵引机、精细中止锯、2000 吨型棒材拉伸矫直机、辊式矫直机、长度30m 以上的野生时效炉等。为提高研发和技术创新才能,开辟新产品满意市场需求,进一步加强企业竞争力,不竭加大投人,购进了浩瀚海内、国际先辈的尝试检测装备,包罗光电直读式发射光谱仪DF100,引进美国DV-6光谱仪、GCT 气相色谱仪;以色列Romiscapel/A13 全自动型材断面扫描丈量体系;瑞士VLP10013 折弯实验机;台湾PFUT-2300 超声波无损探测仪、WES-300 数显液压全能实验机、Easy Tnack 炉温仪、VMS-2000 金相图象阐发仪等2 %台套,此中49 台套到达国际先进水平。

  操纵这些先辈的尝试设备和检测配备,能够实现产前、产中、产后全流程检测,实现片面质量掌握,确保产物的质量稳定性,为开辟、试制和消费高精度、高机能的轨道车体型材及其他范畴的大型产业铝合金型材供给了可靠的包管。

  3.2 接纳优秀挤压机能和综合机能的铝合金

  交通运输用大型空心型材铝合金有5083 、6N01 、6065A、6061、6063、7N01 、7003 、7005 、7020 、7075 等。此中,在车体挤压型材中6N01 、7N01 合金用处最为普遍。6N01 合金属Al-Mg-Si 系合金,具有中等强度,挤压性、耐腐蚀性及可焊性较好,挤压型材最小壁厚可达2.5mm。7N01 合金属Al-Zn-Mg 系中强可焊合金。在日本,铁道车辆构造质料利用最多的就是该合金,由于其挤压机能好,能挤压外形庞大的薄壁型材,焊接机能好,焊缝质量高,是最理想的中强焊接构造质料,最主要的缺陷就是该合金存在应力腐化开裂(SCC)征象。7N01 挤压大型型材次要用于车体的端面梁、车端缓冲器、底座、门坎、侧面构件骨架、车架枕梁等,都属于主要的受力部件。另外,在车辆运转历程中,车体要周期性阁下摆动和高低震惊,存在腐化疲倦和应力腐化成绩。森林铝材消费的型材次要是作为底架的牵引梁,除接受拉应力外,还存在很大的弯曲应力。以是要求型材除具有及格的拉伸机能外,还应具有优良的抗疲倦机能和蜿蜒机能。阐扬壮大的科研优势,对这两种合金停止了手艺攻关,把握了其工艺机能,订定出了公道的生产工艺。

  3.3 大型铝合金型材挤压模具的设想和制造

  大型材模具设计与制造手艺是车辆用铝合金大型材消费的关键技术。地铁、高速列车车辆型材的种类多,精度高,要求机能和焊缝质量好,扁宽壁薄且外形庞大,空腔多且壁厚相差差异,这些都给模具设计与制造带来了极大的艰难。挤压时,极易形成堵模,把模具压裂或压断;成形不好,金属流动艰难,焊合不良,型材发生海浪、扭曲、刀弯等缺点,严峻影响产品质量。因而,国内外都把模具的设想和制造作为严重课题来停止攻关。今朝,德国、意大利、韩国、日本等国度的大型模具手艺在世界上处于比力抢先的职位。我国大型特种型材模具手艺尚处于起步阶段,模具手艺的研制开发胜利,对地铁和高速列车的国产化具有主要的意义。

  因为轨道车辆用铝合金型材多数是空心型材,以是模具常接纳平面分流模构造。模具设计的难点有许多,限于篇幅,仅简朴引见分流孔的设想。分流孔数目普通按照型材的特性、空腔的多少肯定。分流孔应只管开在型材成形艰难的部位。分流孔的整体外形应只管靠近型材的外形,以利于均衡金属的流速。设想分流孔的数量不宜过多,孔数太多会增长挤压力,太少则低落模具的强度。分流孔的巨细应只管附近,要重点思索双方接近挤压筒壁的分流孔,靠挤压筒壁的金属流动比中央的慢,因而双方的分流比大于中央的分流比。在大型挤压型材的模具设计及制造中,修模是一道主要的工序,必需高度正视。

  3.4 挤压工艺及后续热处理工艺

  铝合金挤压型材的生产工艺公道与否是包管型材到达力学性能设想目标的关键因素,同时也是型材形位偏向的决定性身分。特别是在超长(近30m 长)、宽截面、严公役的车体型材中,挤压工艺的合理性显得更为重要。为了得到高的力学性能,必需接纳冷却强度较大,或冷却强度可调理的在线精细水、雾、气淬火安装。当淬火温度较低或淬火冷却强度不敷时,型材会淬不上火大概力学性能达不到要求;而当人水温渡过高或淬火冷却强度过大时,全部型材就会发生严峻的扭曲大概蜿蜒变形,致使在当前的拉矫或辊矫时很难改正过来。因而,在线精细淬火安装的设想、制造和淬火工艺的掌握是十分重要的。关于差别合金、差别外形、差别壁厚的型材必需严格控制铸锭加热温度、挤压速度、挤压出口温度、型材人水温度、水压、水量、淬火槽出口温度等十几个工艺参数才气到达目标。对此,指导及技术人员主动展开实验,总结纪律,设想响应的东西,包管淬火的平均性,同时对后续的时效工艺停止了总结。

  3.5 型材精整、矫直

  由于大型型材断面大,即便接纳牵引机牵引,其结果也不是很幻想。并且挤压型材在经由过程模具后,被强迫冷却,在此历程中,因为金属各部分冷却不均而发生的膨胀,简单发生不均匀变形,招致蜿蜒、挠度大和走形。为了得到平直的型材,冷却后,能够用拉伸矫直。为了得到平均的拉伸结果,较好的办法就是利用每次零丁制造的适合于型材外形的下模、上模公用夹具。可是,关于一些宽幅、薄壁型材来讲,即便接纳公用的夹具也很难到达要求。以是有必要研讨可以包管整根型材具有平均凸度的手艺。除了靠设想模具来避免型材走形之外,凡是颠末拉伸矫直的都要再停止辊式矫直。

  4 结论

  1)、无论是从综合经济指标仍是从技术指标来看,铝合金都是轨道车辆轻量化、现代化、高速化的最理想的质料,应鼎力开辟并推行使用。

  2)、铝合金大型挤压型材属高新技术产物,生产技术难度大,质量要求高,批量消费优良的轨道车辆大型材需求处理重型挤压机、大规格高比压圆、扁挤压简,研制开发高机能铝合金,研制特种模具、优化挤压、热处理与矫直工艺等关健手艺间题,这些成绩也是实现我国交通运输现代化和国产化的枢纽地点。

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