Ứng dụng hồ sơ đùn nhôm trong lĩnh vực vận tải đường sắt

Nhôm là nguyên tố kim loại phong phú nhất trong lớp vỏ trái đất. Các sản phẩm nhôm đã trở thành vật liệu kim loại lớn thứ hai sau thép. Chúng được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, vận chuyển đường sắt, ô tô, tàu, cấu trúc kỹ thuật, máy móc điện tử, công nghiệp hóa dầu, cơ sở hạ tầng và các lĩnh vực khác. Với hướng dẫn chính sách quốc gia và nhu cầu thị trường rất lớn, hồ sơ đùn hợp kim nhôm đã đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực vận chuyển đường sắt trong mười năm gần đây vì trọng lượng nhẹ, chống ăn mòn, sức mạnh cụ thể cao, dễ dàng chế biến và đúc, chi phí vừa phải và các lợi thế khác, đã thúc đẩy rất nhiều sự phát triển của ngành công nghiệp và tạo điều kiện thuận lợi cho việc đi lại của người dân.

Hồ sơ đùn nhôm trong lĩnh vực vận tải đường sắt

Ưu điểm của hồ sơ nhôm cho thân xe vận chuyển đường sắt

Ngay từ giữa thế kỷ 20, châu Âu, Mỹ, Nhật Bản và các quốc gia khác đã bắt đầu khám phá việc sử dụng hồ sơ nhôm để sản xuất phương tiện đường sắt thay thế thép để giảm trọng lượng. Hiện nay, vật liệu hợp kim nhôm đã được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các thân tàu vận chuyển đường sắt trên thế giới. Theo mục tiêu giảm trọng lượng và yêu cầu khí động học, thân tàu cao tốc với tốc độ hơn 300 km/giờ phải sử dụng vật liệu nhẹ, thân tàu có tốc độ hơn 350 km phải sử dụng vật liệu nhẹ trừ khung gầm. Hồ sơ nhôm của quá cảnh đường sắt ra đời.

Sự phát triển của thân xe hồ sơ nhôm ở Trung Quốc bắt đầu vào những năm 1990. Hiện nay, trong số bốn loại CRH1, CRH2, CRH3 và CRH5 được sử dụng trong EMU của đường sắt chuyên dụng chở khách, ngoại trừ thân xe CRH1 được làm bằng thép không gỉ, ba loại thân xe EMU khác được làm bằng hợp kim nhôm. Các vật liệu được sử dụng để sản xuất thân xe quá cảnh đường sắt chủ yếu bao gồm thép carbon, thép không gỉ, hợp kim nhôm và vật liệu composite, trong đó hợp kim nhôm là quan trọng nhất.

Và thép không gỉ. Bảng 1 cho thấy sự so sánh hiệu suất của bốn vật liệu này. Có thể thấy rằng những lợi thế hiệu suất toàn diện của thân xe hợp kim nhôm là rõ ràng. Giảm trọng lượng nhẹ, tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu thụ. Mật độ của hợp kim nhôm là khoảng 2,7g / cm3, bằng khoảng 1/3 so với thép. Đồng thời, nó có một trận đấu tốt của sức mạnh, độ dẻo dai và độ dẻo dai. Việc áp dụng hồ sơ nhôm trong thân tàu không chỉ có thể đáp ứng các yêu cầu về an toàn hành khách và thoải mái đi lại, mà còn làm giảm đáng kể trọng lượng bản thân, tiêu thụ năng lượng và ô nhiễm môi trường. Theo thống kê, hợp kim nhôm được sử dụng trong một toa tàu là khoảng 9 tấn, và nếu sử dụng tất cả thép, nó có thể đạt 12-13,5 tấn; Hơn nữa, cứ mỗi 10% giảm trọng lượng tàu, nhiên liệu có thể được tiết kiệm 8%, và hiệu quả của việc tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu thụ là đáng kể. Dễ dàng xử lý và định hình, dễ bảo trì. Hợp kim nhôm có hiệu suất xử lý và đúc tuyệt vời và hiệu suất hàn mô-đun. Với sự cải tiến của công nghệ quy trình, một số doanh nghiệp ở Trung Quốc có khả năng đùn và sản xuất phần lớn, cấu hình đặc biệt, tường mỏng và rỗng hơn 30 mét trong một lần và có hiệu suất tốt. Việc xử lý sâu của hồ sơ nhôm chỉ cần làm trống, lắp ráp và lắp ráp robot lớn và hàn. Việc bảo trì sau này rất đơn giản, dễ thay thế, không cần loại bỏ rỉ sét, quy trình đơn giản và khối lượng công việc nhỏ [3].

Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Bề mặt của hợp kim nhôm dễ dàng tạo thành một màng oxit đồng nhất và dày đặc một cách tự nhiên, có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong môi trường khí quyển. Đặc biệt đối với một số thành phần có hình dạng phức tạp và khó sơn, hợp kim nhôm có ưu điểm rõ ràng hơn. Nếu anodizing, điện di, phun và các công nghệ xử lý bề mặt khác được sử dụng, khả năng chống ăn mòn của hồ sơ nhôm sẽ được cải thiện hơn nữa, có lợi hơn để kéo dài tuổi thọ của cơ thể tàu.

Cách âm và giảm tiếng ồn, đẹp và hào phóng. Hồ sơ nhôm có thể được anodized, màu sắc và niêm phong, để hồ sơ có màu sắc khác nhau, trang trí tốt và trông trang trọng và hào phóng; Hơn nữa, cấu trúc rỗng của hồ sơ nhôm có hiệu suất niêm phong tốt, có lợi cho cách âm, giảm tiếng ồn và thoải mái cao. Chi phí vừa phải. Nói một cách tương đối, giá của hồ sơ nhôm cao và chi phí sản xuất tăng lên. Tuy nhiên, hồ sơ nhôm nhận ra trọng lượng nhẹ của thân tàu, và mang lại những lợi thế của tăng khả năng vận chuyển, giảm tiêu thụ năng lượng, bảo trì đơn giản và chi phí thấp. Hơn nữa, giá trị tái chế của thân hợp kim nhôm khi bị loại bỏ gấp khoảng 4,8 lần so với thân thép. Do đó, từ góc độ vòng đời, chi phí thân xe hợp kim nhôm là vừa phải và tiết kiệm.

Hiện nay, hợp kim nhôm được sử dụng để sản xuất thân xe quá cảnh đường sắt ở Trung Quốc chủ yếu bao gồm dòng 5xxx, dòng 6xxx và dòng 7xxx, trong đó dòng 5xxx có ba lớp 5052, 5754 và 5083, dòng 6xxx có chín lớp 6a01, 6005, 6005A, 6008, 6060, 6061, 6063, 6082 và 6106, và loạt 7xxx có bốn lớp 7003, 7005, 7b05 và 7020, chủ yếu được sử dụng để sản xuất tường bên, trần nhà, sàn Underframe, chùm lực kéo, dầm chéo, dầm ngủ, váy, tường cuối, bộ phận hấp thụ năng lượng, cabin thiết bị, trang trí nội thất thân xe và các cấu hình xe vận chuyển đường sắt khác, và hầu hết trong số đó là các cấu hình lớn, tường mỏng, rỗng và hình dạng đặc biệt. Với sự phát triển của ứng dụng vật liệu thân xe,

Tại Trung Quốc, hợp kim 6a01 và 7b05 chủ yếu được sử dụng cho vật liệu thân đường sắt tốc độ cao, trong khi hợp kim 6005A và 6082 chủ yếu được sử dụng cho vật liệu cơ thể vận chuyển đường sắt đô thị. Ước tính tổng nhu cầu vật liệu nhôm của các phương tiện vận tải hành khách nội địa trong giai đoạn Kế hoạch 5 năm lần thứ 13 là khoảng 253.000 tấn, trong đó tổng nhu cầu vật liệu nhôm của các phương tiện đường sắt tốc độ cao là 132000-156000 tấn, nhu cầu về đường sắt liên tỉnh là 10000 tấn và nhu cầu về đường sắt đô thị (bao gồm cả maglev, maglev tốc độ trung bình và thấp, tàu điện ngầm, đường sắt đô thị trên cao, đường sắt nhanh đô thị, monorail đô thị, v.v.) là 72.000 tấn. Ngoài ra, một số vật liệu nhôm cũng được yêu cầu để xây dựng trong các cơ sở xe hơi như giá đỡ hành lý, tủ lưu trữ, thiết bị vệ sinh, hệ thống điều hòa không khí và thông gió, hệ thống chiếu sáng và thông tin liên lạc, nhà ga và các cơ sở khác.