Nhôm được sử dụng để làm tàu hỏa là gì

Việc làm nhẹ các phương tiện đường sắt, đặc biệt là làm sáng các toa chở khách tốc độ cao và hai tầng và tàu điện ngầm, là vấn đề trọng tâm của việc hiện đại hóa vận tải đường sắt, và cách hiệu quả nhất để cải thiện độ sáng của phương tiện là sử dụng một số lượng lớn vật liệu hợp kim nhôm. Do đó, làm thế nào để cải thiện mức độ Aluminization xe đã trở thành một nhiệm vụ rất quan trọng đối với thiết kế xe, chuyên gia sản xuất và chuyên gia vật liệu.

Ngay từ năm 1986, Tập đoàn Đường sắt Quốc gia Pháp lần đầu tiên sử dụng vật liệu hợp kim nhôm trên khung cửa sổ của toa xe khách đường sắt. Năm 1905, Vương quốc Anh cũng sử dụng hợp kim nhôm để làm các tấm tường bên ngoài và vật liệu trang trí nội thất của ô tô điện đường sắt. Từ năm 1905, Hoa Kỳ đã sử dụng hợp kim nhôm để làm cửa ra vào và cửa sổ, mái nhà, tấm tường bên ngoài, ống tường bên trong, bogies, lõi bánh xe và vật liệu trang trí của ô tô điện và xe du lịch trên quy mô lớn. Kể từ đó, nó đã nhanh chóng mở rộng sang Ý, Đức, Thụy Sĩ Canada và các quốc gia khác.

Năm 1962, đường sắt điện Sơn Dương của Nhật Bản lần đầu tiên áp dụng toa xe có cấu trúc hoàn toàn bằng nhôm, đã trở thành tâm điểm chú ý của tất cả các quốc gia trên thế giới. Công nghệ sản xuất phương tiện đường sắt hợp kim nhôm ở Nhật Bản đã phát triển nhanh chóng. Hiện nay, các phương tiện làm bằng hợp kim nhôm đã được sử dụng trong 54 loại phương tiện của 19 đơn vị vận hành như đường sắt quốc gia, đường sắt tư nhân, đường sắt Shinkansen và tàu điện ngầm. Phương pháp lắp ráp của tất cả các loại xe nhôm được thay đổi từ quy trình truyền thống là phủ các tấm mỏng lên khung xương sang một phương pháp mới là lắp ráp các bộ phận đùn quy mô lớn với các tấm ngoài khung xương.

Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế quốc gia và sự cải tiến liên tục của trình độ khoa học và công nghệ, ngày càng có nhiều yêu cầu cấp bách được đưa ra cho trọng lượng nhẹ của vận tải đường sắt, điều này thúc đẩy đáng kể quá trình của tất cả nhôm của phương tiện đường sắt và toa chở khách hai tầng tốc độ cao. Trong những năm gần đây, đặc biệt là kể từ khi cải cách và mở cửa ngày càng sâu sắc,

Ngoài việc giới thiệu các công nghệ thiết kế và sản xuất tiên tiến của tất cả các phương tiện cấu trúc nhôm và xe tàu điện ngầm hợp kim nhôm nhẹ từ nước ngoài, Trung Quốc đang tổ chức các trường cao đẳng và đại học, viện nghiên cứu khoa học và nhà máy để phát triển xe du lịch tốc độ cao, xe khách hai tầng và xe tàu điện ngầm, và đã đạt được những thành tựu đáng kể. Có thể dự kiến, với sự phát triển của ngành giao thông vận tải Trung Quốc, đặc biệt là sự phát triển của đường sắt cao tốc, phương tiện đường sắt hai lớp và vận tải tàu điện ngầm, một con đường rộng sẽ được mở ra để phát triển và ứng dụng nhôm trong ngành giao thông vận tải.

Ứng dụng cụ thể của hợp kim nhôm trong cấu trúc thân xe: sản xuất hàng loạt xe cấu trúc nhôm đầu tiên là xe điện Metro London vào năm 1952. Năm 1962, xe điện nhôm năm 2000 của đường sắt điện Sơn Dương xuất hiện ở Nhật Bản. Kể từ đó, đường sắt điện Sơn Dương, đường sắt nhà nước và đường sắt tư nhân đều cạnh tranh để sử dụng các phương tiện hợp kim nhôm. Đến những năm 1980, có 40 loại xe cấu trúc nhôm ở Nhật Bản, với hơn 4000 xe. Hiện tại, có hơn 5000 xe kết cấu nhôm trên thế giới. Những chiếc xe này tận dụng tối đa các đặc tính ban đầu của hợp kim nhôm: trọng lượng nhẹ, độ bền cao, khả năng xử lý tốt, khả năng hàn, chống ăn mòn, ngoại hình đẹp, v.v. trong khi kích thước cơ bản, hình dạng và phương pháp sản xuất đều phù hợp với các loại xe kết cấu thép truyền thống. Nhược điểm chính của chiếc xe kết cấu nhôm này là độ cứng giảm tỷ lệ thuận với việc giảm trọng lượng.

Để thích ứng với đường sắt cao tốc, giảm sự thay đổi áp suất trong đường hầm và ngăn chặn sự rung động của trung tâm hành khách, phương tiện cấu trúc cố định, tức là thân cấu trúc hợp kim nhôm của Shinkansen 2000 của Nhật Bản, được phát triển. So với chiếc xe truyền thống, kích thước của nó gần như tương tự nhau, nhưng cấu hình của nó hoàn toàn khác. Tận dụng các đặc tính của cường độ riêng cao và khả năng xử lý tốt của hợp kim nhôm, các thành phần cấu trúc được bố trí ở đầu trên và dưới của cấu trúc bên để duy trì cùng độ cứng và giảm trọng lượng của nó.

Sự phát triển của vật liệu hợp kim nhôm và hồ sơ đùn lớn mở đường cho việc hiện đại hóa cấu trúc và trọng lượng nhẹ của phương tiện đường sắt, và hiện đại hóa cấu trúc và trọng lượng nhẹ của phương tiện đường sắt đặt ra những vấn đề mới và tăng sức mạnh cho sự phát triển và ứng dụng của vật liệu nhôm. Về vật liệu, phương tiện đường sắt có yêu cầu cao về tính chất cơ học, khả năng định hình gia công, chống ăn mòn, chống mỏi và hiệu suất hàn. Do đó, theo các thành phần khác nhau, cách sử dụng khác nhau và các bộ phận khác nhau, 5000 Series (chẳng hạn như 5005, 5052, 5083, v.v.), 6000 Series (chẳng hạn như 6061, 6n01, 6005A, 6082, 6063, v.v.) và 7000 series (chẳng hạn như 7N01, 7003, 7005, v.v.) sẽ được chọn.

Từ những năm 1950 đến những năm 1960, các phương tiện đường sắt thường được lắp ráp và hàn với bảng điều khiển bên ngoài hợp kim 5083, khung xương và nền tảng 7N01. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, do các yêu cầu của tiêu chuẩn hóa quy mô lớn (hai lớp), tốc độ cao, trọng lượng nhẹ và xây dựng và bảo trì đơn giản hóa các phương tiện đường sắt, cũng như sự phát triển thành công của các tấm tường tích hợp quy mô lớn và các cấu hình tường mỏng phức tạp rỗng, việc áp dụng các cấu hình đùn quy mô lớn trên phương tiện đường sắt đã được thúc đẩy. Các cấu hình tường mỏng phức tạp được sử dụng trong các tấm tường tích hợp quy mô lớn và các phần rỗng của phương tiện đường sắt được sản xuất trên các máy đùn quy mô lớn ở trên. Máy đùn lớn này, được trang bị xi lanh đùn phẳng, có thể tạo ra các cấu hình rỗng có thành mỏng xốp với chiều rộng 600mm, chiều cao 60mm, độ dày 3mm và chiều dài hơn 20mm.

Các cấu hình đùn chính xác tích hợp quy mô lớn này được lắp ráp bằng cách hàn điểm điện trở và hàn hồ quang được che chắn bằng khí trơ, do đó tiết kiệm đáng kể thời gian lao động và giảm trọng lượng. Hơn nữa, độ cứng tổng thể, độ cứng cục bộ và độ bền mỏi của các bộ phận hàn tương đương với kết cấu thép.

Do đó, vật liệu kết cấu nhôm lý tưởng này tạo điều kiện thuận lợi cho việc hiện đại hóa phương tiện đường sắt

Ứng dụng vật liệu nhôm trong các bộ phận khác ngoài thân xe

Năm 1975, Nhật Bản đã sử dụng các cấu hình ép đùn quy mô lớn để tạo ra các dầm đỡ của thân xe và Hội thảo nền tảng trên 200 loại xe Shinkansen. Nó làm cho những thành tựu đáng chú ý trong trọng lượng nhẹ của các bộ phận xe đẩy.

Bánh xe hợp kim nhôm được áp dụng cho tấm trung tâm bánh xe của các phương tiện đường sắt dọc theo bờ biển Vịnh Fulangsi ở Hoa Kỳ, giúp giảm đáng kể trọng lượng xe. Trong các ứng dụng khác, có hộp mang hợp kim nhôm, hộp số, khung trục khung và thanh kết nối giữa thân xe và xe đẩy. Do trọng lượng nhẹ, trọng lượng của mỗi hộp mang giảm từ 73kg xuống còn 28KG. Ngoài ra, trên các phương tiện đường sắt loại tấm đệm từ tính mlu001 và mlu002, bảng điều khiển bên ngoài được làm bằng nhôm cứng, khung phía sau được làm bằng nhôm 7N01, khe bên ngoài của điện từ siêu dẫn cũng được làm bằng hợp kim nhôm kết cấu 5083 và hợp kim 1100 điện trở thấp, và các cuộn dây khí điện cho miếng đệm từ tính và động cơ đẩy dẫn hướng đều được làm bằng hợp kim nhôm, Bộ trao đổi nhiệt của tủ đông hóa lỏng helium, đóng vai trò quan trọng trong siêu dẫn, được làm bằng các tấm tường rỗng hợp kim nhôm xốp.

Có rất nhiều loại bộ phận hợp kim nhôm được sử dụng trong xe, và tổng trọng lượng là đáng kể. Chẳng hạn như 471kg bộ phận trang trí nội thất, 153kg tấm trang trí, 334kg cửa ra vào và cửa sổ, 153kg bộ phận thiết bị nội thất, 190kg ống thông gió và bộ giảm chấn, và 254KG thiết bị điều khiển.