Η σιδηροδρομική διαμετακόμιση είναι μια ασφαλής, άνετη, φιλική προς το περιβάλλον και η πράσινη μεταφορά ενέργειας, αποτελεί σημαντικό μέρος των δημόσιων συγκοινωνιών της Κίνας. Η κλίμακα της κατασκευής της διαμετακόμισης των σιδηροδρόμων επεκτείνεται κάθε χρόνο, το δίκτυο λειτουργίας αυξάνεται, η κατανάλωση ενέργειας αυξάνεται δραματικά, η κατανάλωση ενέργειας έλξης στη διαμετακόμιση των σιδηροδρόμων αντιπροσωπεύει περίπου το 30% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας, εάν το βάρος του οχήματος μειωθεί κατά 10%, η κατανάλωση ενέργειας μπορεί να μειωθεί κατά 6% σε 8%.
Με την εγχώρια προώθηση έντονα την κατασκευή της σιδηροδρομικής διαμετακόμισης, η περίοδος «14ου πενταετούς σχεδίου» της βιομηχανίας εξοπλισμού διαμετακόμισης σιδηροδρομικών μεταφορών βρίσκεται επίσης στην ταχεία ανάπτυξη των ευκαιριών ανάπτυξης. Εξοπλισμός σιδηροδρομικών μεταφορών στα νέα υλικά, τις νέες τεχνολογίες και τις νέες τεχνικές, ειδικά στον ελαφρύ εξοπλισμό, το φάσμα, την υψηλή ταχύτητα βαρέως και πράσινη ευφυής κατεύθυνση, την ανάπτυξη των πιο επείγουσων αναγκών του. Το κράμα τιτανίου, λόγω της χαμηλής πυκνότητας, της υψηλής ειδικής αντοχής, της καλής συγκολλητικότητας και της καλής αντοχής στη διάβρωση, αποτέλεσε το επίκεντρο της βιομηχανίας σιδηροδρομικών μεταφορών και διεξάγεται σταδιακά η μελέτη σκοπιμότητας του κράματος τιτανίου των σχετικών προϊόντων και των ενσωματωμένων εφαρμογών.
Στις 21 Απριλίου 2022, η ανεξάρτητη έρευνα και ανάπτυξη της Κίνας της νέας ενσωματωμένης επιθεώρησης της Κίνας επιτυγχάνει επιτυχώς ένα σχετικό σχέδιο "CR450 Science and Technology Project Project, Το πενταετές σχέδιο "βρίσκεται σε πλήρη εξέλιξη. Από CR400 σε CR450, η ταχύτητα αυξάνεται κατά 50 km\/h, η οποία θέτει τις υψηλότερες απαιτήσεις για την ασφάλεια, τη δύναμη και το ελαφρύ των υλικών.
1 Χαρακτηριστικά κράματος τιτανίου
Τα κράματα τιτανίου και τιτανίου έχουν εξαιρετικές ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες, στην αεροδιαστημική, τα ναυτικά όπλα, τη χημική βιομηχανία και τις θαλάσσιες κατασκευές και άλλες πτυχές ενός ευρέος φάσματος εφαρμογών, γνωστού ως "μέταλλο του αέρα", "θαλάσσιο μέταλλο", "η άνοδος του τρίτου μετάλλου". Το τρίτο μέταλλο ".
Τα πλεονεκτήματα απόδοσης των κραμάτων τιτανίου και τιτανίου είναι τα εξής.
(1) χαμηλή πυκνότητα, υψηλή ειδική αντοχή (αναλογία αντοχής και πυκνότητας). Η πυκνότητα του κράματος τιτανίου είναι περίπου 4,5 g\/cm3 και η ειδική ισχύς βρίσκεται στο πρώτο μέταλλο. Η υψηλότερη ειδική αντοχή σημαίνει ότι όταν ικανοποιείται η αντίστοιχη δομική αντοχή, όσο πιο ελαφριά απαιτείται η μάζα του υλικού, γεγονός που επιτρέπει στη μείωση του δομικού σχεδιασμού και το βάρος της δομής να μειωθεί σημαντικά, βελτιώνοντας έτσι την ασφάλεια του εξοπλισμού.
2) Καλή συγκόλληση. Το κράμα τιτανίου είναι κατάλληλο για συγκόλληση TIG, συγκόλληση με λέιζερ και συγκόλληση δέσμης ηλεκτρονίων και άλλες μεθόδους συγκόλλησης, η αντοχή της συγκόλλησης μπορεί να φτάσει πάνω από το 90% της αντοχής του υποστρώματος, όπως τα ελαττώματα συγκόλλησης, μπορεί να επισκευαστεί με δευτερογενή συγκόλληση.
3) Καλή αντοχή στη διάβρωση. Η επιφάνεια του κράματος τιτανίου και του τιτανίου είναι εύκολο να σχηματιστεί ένα μεμβράνη οξειδίου και δεν είναι διαβρωτική και η μεμβράνη σπάει μετά την θεραπευτική ικανότητα. Εργαζόμενοι στην υγρή ατμόσφαιρα και τα μέσα θαλάσσιου νερού, η αντοχή της στη διάβρωση είναι πολύ καλύτερη από τον ανοξείδωτο χάλυβα. Επομένως, η χρήση του κράματος τιτανίου μπορεί να προστατευθεί χωρίς επικάλυψη.
(4) Εξαιρετική αντίσταση κόπωσης. Τα αμερικανικά στρατηγικά αεροσκάφη αναγνώρισης SR -7 l χρησιμοποιώντας τη δομή κράματος τιτανίου του αεροσκάφους, το υψόμετρο πτήσης των 30, 000 M, η μέγιστη ταχύτητα 3,5 φορές η ταχύτητα του ήχου, άρχισε το 1966, μέχρι το 1998 μόνιμο διαφωνία της ατράκτου σε λειτουργία μέσα σε 32 χρόνια από τις ζημιές.
(5) Καλή συμβατότητα με σύνθετα υλικά, που χρησιμοποιούνται κατά προτίμηση ως ενσωματωμένα εξαρτήματα από ίνες άνθρακα. Με την ανάπτυξη της αεροπορικής βιομηχανίας, λόγω της υψηλής ειδικής αντοχής του κράματος τιτανίου, της αντοχής στη διάβρωση, ενώ τα σύνθετα ενισχυμένα με ίνες άνθρακα (CFRP) έχουν μικρή ειδική βαρύτητα, καλή ακαμψία και δύναμη κλπ. Με τον μεγάλο αριθμό εφαρμογών σύνθετων υλικών στη βιομηχανία αεροπορίας, η ποσότητα του κράματος τιτανίου αυξάνεται επίσης σταδιακά. Σε σύγκριση με άλλα μέταλλα, τα κράματα τιτανίου είναι πιο συμβατά με τα σύνθετα υλικά και έχουν σταδιακά αντικατασταθεί κράματα χάλυβα και αλουμινίου σε ορισμένα μέρη του αεροσκάφους.
Με την αυξανόμενη απαίτηση του ελαφρού σιδηροδρομικού οχήματος, η εφαρμογή σύνθετων ινών άνθρακα στον εξοπλισμό των σιδηροδρομικών μεταφορών αυξάνεται σταδιακά, όπως το σώμα του αυτοκινήτου, το πλαίσιο του Bogie, το δωμάτιο του οδηγού και ο χώρος εξοπλισμού κλπ. Χρησιμοποιούν σύνθετα ινών άνθρακα για δοκιμαστική παραγωγή. Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα υλικά για τα προ-παγωμένα μέρη είναι το κράμα αλουμινίου, το κράμα τιτανίου και το κράμα σιδήρου-νίκης. Λαμβάνοντας υπόψη την αντοχή, το ελαφρύ βάρος, τη θερμική σταθερότητα και την ηλεκτροχημική διάβρωση που προκαλείται από τη διαφορά δυναμικού με ίνες άνθρακα των προ-παραβιαζόμενων μεταλλικών δομικών τμημάτων, το κράμα τιτανίου πρέπει να προτιμάται ως τα προκατασκευασμένα μέρη.
2 κράμα τιτανίου σε οχήματα σιδηροδρομικής διαμετακόμισης στην τρέχουσα κατάσταση έρευνας
2.1 πλαίσιο από κράμα τιτανίου
Το Bogie είναι ένα από τα σημαντικότερα συστατικά των σιδηροδρομικών οχημάτων, συνειδητοποιώντας τη λειτουργία του περπάτημα των σιδηροδρομικών οχημάτων, η οποία σχετίζεται άμεσα με την ποιότητα της λειτουργίας των οχημάτων, την απόδοση ενέργειας και την ασφάλεια οδήγησης. Το Bogie Frame είναι ο φορέας για τη συναρμολόγηση των εξαρτημάτων Bogie, που γενικά συμπεριλαμβανομένων πλευρικών δοκών, διασταυρούμενων δοκών και στήριξης ανάρτησης που απαιτούνται για την εγκατάσταση σχετικού εξοπλισμού κλπ. Η χρήση του πλαισίου Bogie από κράμα τιτανίου μπορεί να συνειδητοποιήσει τη λειτουργία του ταξιδιού του σιδηροτροχιά. Η χρήση του πλαισίου κράματος τιτανίου μπορεί να συνειδητοποιήσει τη δομή υψηλής αντοχής, ελαφριά δομή, να μειώσει τη μάζα που δεν έχει επιταχύνει και στη συνέχεια να βελτιώσει τη δύναμη μεταξύ των τροχών και των σιδηροτροχιών και να βελτιώσει την ασφάλεια και την επιχειρησιακή αξιοπιστία της δομής του μπαμπού.
Σε μια συγκόλληση πλαισίου από κράμα τιτανίου, η χρήση των κραμάτων τιτανίου TA2 και TA18, προκειμένου να ικανοποιηθεί η υπάρχουσα ισχύς πλαισίου με βάση τη συνολική μάζα του και το 40%, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, Εικόνα 2. Επιλύθηκε και η υπολειπόμενη εσωτερική τάση συγκόλλησης εξαλείφθηκε με θερμική επεξεργασία κενού μετά τη συγκόλληση, έτσι ώστε το πλαίσιο κράματος τιτανίου να πληροί τις απαιτήσεις των υφιστάμενων δεικτών σχεδιασμού και τα βασικά δεδομένα για την περαιτέρω δομική βελτιστοποίηση και σχεδιασμό των επόμενων πλαισίων κράματος τιτανίου έχουν συσσωρευτεί.
2.2 Σφιγκτήρας φρένου τιτανίου
Ως βασικό συστατικό του συστήματος πέδησης, η απόδοση και η λειτουργία του δαγκάνα φρένων επηρεάζει άμεσα την κατάσταση λειτουργίας και την ποιότητα του συστήματος πέδησης. Η εφαρμογή του δαγκάνων φρένων από κράμα τιτανίου μπορεί να μειώσει τη μάζα κάτω από την άνοιξη και μεταξύ των ελατηρίων, να βελτιώσει την ποιότητα της λειτουργίας και να αυξήσει την αντοχή στη σκουριά και τη διάβρωση. Η απόδοση δομικής αντοχής είναι πιο σταθερή υπό περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας.
Το αναπτυγμένο σφιγκτήρα φρένου τριών σημείων από κράμα τιτανίου παρουσιάζεται στο σχήμα 3. Η μονάδα σφιγκτήρα φρένου του κράματος τιτανίου υποβλήθηκε στη δοκιμή αντοχής, στη δοκιμή θερμοκρασίας θερμοκρασίας χαμηλής πίεσης και στη δοκιμή θερμοκρασίας περιβάλλοντος υψηλής πίεσης, στη δοκιμή ευαισθησίας της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, στη δοκιμή ποσότητας προσαρμογής της πρωτοβάθμιας κάθαρσης, στη δοκιμή μέγιστης ρύθμισης της εκκαθάρισης και στη δοκιμή εκκαθάρισης της ποσότητας και στην εκκαθάριση. Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν ότι η μονάδα σφιγκτήρα φρένου κράματος τιτανίου πληροί τις απαιτήσεις λειτουργικού δείκτη και ταυτόχρονα περνάει τη δοκιμή κόπωσης και δοκιμής κόπωσης 1 εκατομμυρίου φορές. Στο περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας -50, αφού διατηρούνται 48 ώρες, η μονάδα σφιγκτήρα φρένου από κράμα τιτανίου όλες οι λειτουργίες είναι φυσιολογικές, υποδεικνύοντας ότι ο σφιγκτήρας φρένου κράματος τιτανίου έχει ισχυρή αντοχή σε χαμηλή θερμοκρασία και είναι κατάλληλη για εφαρμογή στο περιβάλλον αλπικού.
2.3 γάντζο μετάβασης από κράμα τιτανίου
Το άγκιστρο μετάβασης είναι ένα είδος γάντζου που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση δύο διαφορετικών τύπων αγκίστρων, για να εξασφαλιστεί η μεταφορά της μηχανής με ασφάλεια και ομαλή μεταφορά των οχημάτων και ταυτόχρονα, ο άγκιστρος μετάβασης πρέπει να φορτώνεται συχνά και να εκφορτωθεί χειροκίνητα όταν χρησιμοποιείται. Σύμφωνα με το UIC660, το ενιαίο βάρος του αγκίστρου μετάβασης δεν μπορεί να υπερβεί τα 50 kg, ωστόσο, η υπάρχουσα δομή αγκίστρου μετάβασης είναι ογκώδης και βαριά, πρέπει να αντιμετωπιστεί από πολλούς ανθρώπους ταυτόχρονα κατά τη διάρκεια της φόρτωσης και της εκφόρτω γάντζος.
Σχεδιάστε ένα ελαφρύ άγκιστρο μετάβασης τιτανίου, βασισμένο στη μέθοδο μεταβλητής πυκνότητας χρησιμοποιώντας το AnsysworkBench στη μονάδα βελτιστοποίησης σχήματος του αγκίστρου μετάβασης για τη βελτιστοποίηση της τοπολογίας, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της βελτιστοποίησης της τοπολογίας του αρχικού αγκίστρου από το χάλυβα, το βαρύτητο αγκίστρια χαλύβδινου άγκιστρα. Το προκύπτον ελαφρύ άγκιστρο μετάβασης από κράμα τιτανίου ζυγίζει 42,15 kg, το οποίο είναι 57,98% μικρότερο από το αρχικό άγκιστρο μετάβασης από χάλυβα E-GRADE.
Μια εταιρεία στο China Railway έχει αναπτύξει ένα άγκιστρο μετάβασης από κράμα τιτανίου, όπως φαίνεται στα Σχήματα 4 και 5. Το βάρος ενός αγκίστρου μονάδας είναι περίπου 20 κιλά και ολόκληρη η διαδικασία λειτουργίας μπορεί να ολοκληρωθεί από ένα άτομο. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής φορτίου εφελκυσμού των 750 kN και της δοκιμής φορτίου συμπιεστικού kN, το σώμα του άγκιστου δεν κάταξε, όπως φαίνεται στο σχήμα 6. Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν ότι το ελαφρύ άγκιστρο μετάβασης στο κράμα τιτανίου είναι ελαφρύς σε βάρος, υψηλή αντοχή και υψηλή επιχειρησιακή απόδοση και ανταποκρίνεται στις ανάγκες ασφαλείας της τρέχουσας λειτουργίας του αγκίστρου μετάβασης, ενώ υπάρχει και η σκοπιμότητα περαιτέρω ελαφρού.
Στην παραγωγή κώνου μετάβασης του μετρό από το κράμα τιτανίου, η Shenyang Zhongtian Equipment Manufacturing Co., Ltd. υιοθετεί τη διαδικασία χύτευσης πλάκας συγκόλλησης με πλάκα. Σε σύγκριση με τη διαδικασία χύτευσης του αρχικού κώνου Convex Cone, αυτή η μέθοδος έχει καλή χύτευση, υψηλή απόδοση και καλή απόδοση του κώνου, η οποία έχει επαληθευτεί από δοκιμές για να είναι σε θέση να καλύψει τις ανάγκες χρήσης.
2.4 ράβδος πρόσφυσης
Η κεντρική συσκευή πρόσφυσης αποτελείται κυρίως από τον κεντρικό πείρο έλξης, το συγκρότημα ράβδου έλξης (συμπεριλαμβανομένης της ράβδου και των δύο άκρων των κόμβων της καουτσούκ μπάλας) και των μπουλονιών σύνδεσης και άλλων εξαρτημάτων. Η κύρια λειτουργία του είναι να συνειδητοποιήσει τη σύνδεση μεταξύ του σώματος του οχήματος και του bogie και να συνειδητοποιήσει τη μετάδοση της έλξης και της δύναμης πέδησης. Η δομή της ράβδου σύνδεσης είναι απλή, η διαδικασία χύτευσης είναι σχετικά απλή, η χρήση υλικού κράματος τιτανίου για να αντικατασταθεί όχι μόνο για να επιτευχθεί η επίδραση της μείωσης του βάρους, ενώ η χρήση του προγράμματος χύτευσης σφυρηλάτησης μπορεί επίσης να βελτιώσει το ποσοστό χρήσης του υλικού, το συνολικό κόστος δεν θα έχει μεγαλύτερη αύξηση.
Οι ράβδοι πρόσφυσης κράματος τιτανίου που αναπτύσσονται από κοινού από την Sifang και τον εξοπλισμό τιτανίου της China Railway Corporation είναι εν μέρει επεξεργασμένο μετά την υιοθέτηση της χύτευσης σφυρηλάτησης και το ποσοστό χρήσης του υλικού μπορεί να φθάσει περισσότερο από 50%και το συνολικό βάρος μειώνεται κατά περίπου 42%, πράγμα που είναι ένα πολύ προφανές αποτέλεσμα της μείωσης του βάρους.
