Rail Transit è un trasporto verde sicuro, confortevole, rispettoso dell'ambiente e risparmio energetico, è una parte importante dei mezzi pubblici cinesi. La portata della costruzione di transiti ferroviari si sta espandendo di anno in anno, la rete operativa è in aumento, il consumo di energia sta aumentando drasticamente, il consumo di energia di trazione nel trasporto ferroviario rappresenta circa il 30% del consumo totale di energia, se il peso del veicolo è ridotto del 10%, il consumo di energia può essere ridotto del 6% all'8%.
Con la casa domestica promuove vigorosamente la costruzione del transito ferroviario, anche il periodo di industria delle attrezzature per transiti ferroviari "14 ° piano quinquennale" è anche nella rapida crescita delle opportunità di sviluppo. Attrezzature per il trasporto ferroviario nei nuovi materiali, nuove tecnologie e nuove tecniche, in particolare nelle attrezzature leggere, allo spettro, alla direzione intelligente per impieghi pesanti e verdi ad alta velocità, lo sviluppo delle sue esigenze più urgenti. La lega di titanio, a causa della sua bassa densità, elevata resistenza specifica, buona saldabilità e buona resistenza alla corrosione, è stata al centro dell'industria del trasporto ferroviario e ha gradualmente condotto lo studio di fattibilità della lega di titanio di prodotti correlati e applicazioni a bordo.
Il 21 aprile 2022, la ricerca e lo sviluppo indipendenti della Cina del nuovo treno di ispezione integrato ad alta velocità Fuxing hanno raggiunto con successo una velocità relativa di un incontro di 870 km all'ora, creando un record mondiale di treni ferroviari ad alta velocità con il progetto di scienze della tecnologia e la tecnologia del progetto di scienze della tecnologia. Il piano quinquennale "è stato in pieno svolgimento. Da CR400 a CR450, la velocità è aumentata di 50 km\/h, il che mette in avanti requisiti più elevati sulla sicurezza, la resistenza e il leggero dei materiali.
1 caratteristiche in lega di titanio
Le leghe di titanio e titanio hanno eccellenti proprietà meccaniche complete, nelle armi aerospaziali, nelle armi navali, nell'industria chimica e nella costruzione marina e altri aspetti di una vasta gamma di applicazioni, nota come "metallo dell'aria", "metallo marino", "l'ascesa del terzo metallo". Il terzo metallo ".
I vantaggi delle prestazioni delle leghe di titanio e titanio sono i seguenti.
(1) bassa densità, elevata resistenza specifica (rapporto resistenza e densità). La densità della lega di titanio è di circa 4,5 g\/cm3 e la resistenza specifica si trova nel primo metallo. La maggiore resistenza specifica significa che quando viene soddisfatta la corrispondente resistenza strutturale, più leggera è necessaria la massa del materiale, che consente alla progettazione strutturale di essere più compatta e il peso della struttura è significativamente ridotta, migliorando così la sicurezza dell'attrezzatura.
2) Buona saldabilità. La lega di titanio è adatta per la saldatura TIG, la saldatura laser e la saldatura del fascio di elettroni e altri metodi di saldatura, la resistenza della saldatura può raggiungere oltre il 90% della resistenza del substrato, come i difetti di saldatura, può essere riparata mediante saldatura secondaria.
3) Buona resistenza alla corrosione. La superficie in lega di titanio e titanio è facile da formare un film di ossido e non è corrosiva e la membrana è rotta dopo l'abilità di guarigione. Lavorando nell'atmosfera umida e nei media dell'acqua di mare, la sua resistenza alla corrosione è molto meglio dell'acciaio inossidabile. Pertanto, l'uso della lega di titanio può essere protetto senza rivestimento.
(4) Eccellente resistenza alla fatica. Aeromobile di ricognizione strategica statunitense Sr -7 l usando la struttura in lega di titanio della cellula, altitudine di volo di 30, 000 m, la velocità massima di 3,5 volte la velocità del suono, iniziò il servizio nel 1966, alla disattivazione permanente del 1998 del 1998 permanente di disattivazione permanente del servizio nel servizio entro 32 anni dal danno.
(5) Buona compatibilità con materiali compositi, preferibilmente utilizzati come parti pre-incorporate in fibra di carbonio. Con lo sviluppo dell'industria aeronautica, a causa dell'elevata resistenza specifica della lega di titanio, della resistenza alla corrosione, mentre i compositi rinforzati in fibra di carbonio (CFRP) hanno una piccola gravità specifica, buona rigidità e resistenza, ecc., Quindi questi 2 materiali sono stati ampiamente utilizzati nell'industria aerea. Con il gran numero di applicazioni di materiali compositi nel settore dell'aviazione, anche la quantità di lega di titanio sta gradualmente aumentando. Rispetto ad altri metalli, le leghe di titanio sono più compatibili con i compositi e hanno gradualmente sostituito le leghe di acciaio e alluminio in alcune parti dell'aeromobile.
Con il crescente requisito di leggero dei veicoli ferroviari, l'applicazione dei compositi in fibra di carbonio nelle attrezzature di trasporto ferroviario è gradualmente in aumento, come il corpo automobilistico, il telaio del carrello, la stanza del conducente e il compartimento delle attrezzature, ecc. Sta utilizzando compositi in fibra di carbonio per la produzione di prova. I materiali comunemente usati per le parti pre-sepolte sono in lega di alluminio, lega di titanio e lega di ferro. Considerando la resistenza, il peso leggero, la stabilità termica e la corrosione elettrochimica causata dalla differenza potenziale con la fibra di carbonio delle parti strutturali metalliche pre-sepolte, la lega di titanio dovrebbe essere preferita come parti pre-sepolte.
2 lega di titanio nei veicoli di transito ferroviario nello stato di ricerca attuale
2.1 Frame di carrello in lega di titanio
Bogie è uno dei componenti più importanti dei veicoli ferroviari, realizzando la funzione della camminata dei veicoli ferroviari, che è direttamente correlato alla qualità del funzionamento del veicolo, alle prestazioni di energia e alla sicurezza di guida. Bogie Frame è il corriere per il gruppo di parti del carrello, in generale compresi travi laterali, travi incrociate e supporti per sospensioni necessari per l'installazione di attrezzature correlate, ecc. L'uso del telaio di carrello in lega di titanio può realizzare la funzione del viaggio in binario. L'uso della cornice in lega di titanio può realizzare una struttura di carrelli elevati e leggeri, ridurre la massa non sospesa e la massa inter-primavera e quindi migliorare la forza tra le ruote e le rotaie e migliorare la sicurezza e l'affidabilità operativa della struttura del carrello.
In a titanium alloy bogie frame welding, the use of titanium alloys TA2 and TA18, in order to meet the existing frame strength on the basis of its total mass reduced by about 40%, as shown in Figure 1, Figure 2. In the development process of titanium alloy frame, the technical process problems of large deformation in the welding process of titanium alloy side beams and the inability of effective inert gas protection of some welded joints were solved, e lo stress interno residuo della saldatura è stato eliminato dal trattamento del calore a vuoto dopo la saldatura, in modo che il telaio in lega di titanio soddisfi i requisiti degli indici di progettazione esistenti e sono stati accumulati i dati di base per l'ulteriore ottimizzazione strutturale e la progettazione dei successivi frame in lega di titanio.
2,2 morsetto del freno in titanio
Come componente principale del sistema di frenatura, le prestazioni e la funzione della pinza del freno influiscono direttamente sullo stato e la qualità del sistema di frenatura. L'applicazione della pinza del freno in lega di titanio può ridurre la massa di sotto-primavera e inter-primavera, migliorare la qualità del funzionamento e aumentare la resistenza alla ruggine e alla corrosione; Le prestazioni della resistenza strutturale sono più stabili in un ambiente a bassa temperatura.
Il morsetto del freno a tre punti in lega di titanio sviluppato è mostrato nella Figura 3. Le parti cariche principali come appendere, supporto per il pezzo, sedile sospeso, testata, provetta a pistone, condutto della testa cilindri, giogo e leva sono realizzate in lega di titanio TC4, con una riduzione totale del peso di 17,6 kg. L'unità di morsetto del freno in lega di titanio è stata sottoposta al test di test di resistenza, a bassa pressione e ad alta pressione, test di tenuta della temperatura ambiente, test di regolazione del gioco primario, test di regolazione massima di regolazione e test di autorizzazione di soccorso, rispettivamente. I risultati del test mostrano che l'unità di morsetto del freno in lega di titanio soddisfa i requisiti dell'indice funzionale e, allo stesso tempo, supera il test di fatica di 1 milione di volte e il test di vibrazione di shock. Nell'ambiente a bassa temperatura -50, dopo aver mantenuto 48 ore unità di freno in lega di titanio, tutte le funzioni sono normali, indicando che il morsetto del freno in lega di titanio ha una forte resistenza a bassa temperatura ed è adatto per l'applicazione nell'ambiente alpino.
2.3 Hook di transizione in lega di titanio
Il gancio di transizione è una sorta di gancio utilizzato per collegare due diversi tipi di ganci, per garantire che la locomotiva di shunt trasferisce in modo sicuro e fluido i veicoli da revisionare e allo stesso tempo, il gancio di transizione deve essere caricato e scaricato manualmente quando è in uso. Secondo UIC660, il singolo peso del gancio di transizione non può superare i 50 kg, tuttavia, la struttura del gancio di transizione esistente è voluminosa e pesante, deve essere gestita da molte persone allo stesso tempo durante il carico e lo scarico, e causerà anche le lesioni personali per il mantenimento di una manutenzione che cade in modo da trasportare in modo da trasportare i passi di manutenzione in caso di trasporto di manutenzione. gancio.
Design a lightweight titanium transition hook, based on the variable density method using ANSYSWorkbench in the Shape Optimization module of the transition hook for topology optimization, according to the topology optimization results of the titanium alloy transition hook for lightweight structural design, the lightweight titanium alloy transition hook weighs 42.15 kg, compared to the original E-class steel transition hook Compared with the original E-grade steel transition hook, the weight of the Il gancio di transizione in lega di titanio leggero risultante pesa 42,15 kg, che è del 57,98% in meno rispetto al gancio di transizione in acciaio di livello elettronico originale.
Una società in China Railway ha sviluppato un gancio di transizione in lega di titanio, come mostrato nelle Figure 4 e 5. Il peso di un singolo modulo è di circa 20 kg e l'intero processo operativo può essere completato da una persona. Durante il test di carico di trazione da 750 kN e il test di carico di compressione da 850 kN, il corpo del gancio non ha fratturato, come mostrato nella Figura 6. Dopo lo scarico, il corpo del gancio è stato testato e ispezionato nel suo insieme, e non vi è stata alcuna deformazione o danno evidente a tutte le parti della lega di titanio 10- Tipo e 13- Hooks di transizione. I risultati del test mostrano che il gancio di transizione in lega di titanio leggero ha un peso leggero, ricco di resistenza e elevato in efficienza operativa e soddisfa le esigenze di sicurezza dell'attuale funzionamento del gancio di transizione, mentre c'è anche la fattibilità di ulteriori leggeri.
Nella produzione di cono di transizione della metropolitana in lega di titanio, Shenyang Zhongtian Equipment Manufacturing Co., Ltd. adotta il processo di stampaggio della piastra di titanio e della saldatura della piastra. Rispetto al processo di fusione del cono convesso in acciaio originale, questo metodo ha una buona modanatura, alta efficienza e buone prestazioni del cono, che è stata verificata dai test per poter soddisfare le esigenze di utilizzo.
2.4 Asta di trazione
Il dispositivo di trazione centrale è costituito principalmente dal perno di trazione centrale, dal gruppo dell'asta di trazione (compresa l'asta e le sue due estremità dei nodi del giunto a sfera di gomma) e di collegamento di bulloni e altri componenti. La sua funzione principale è realizzare la connessione tra il corpo del veicolo e il carrello e realizzare la trasmissione di trazione e forza di frenata. La struttura della tive è semplice, il processo di stampaggio è relativamente semplice, l'uso del materiale in lega di titanio per sostituire non solo per ottenere l'effetto della riduzione del peso, mentre l'uso del programma di stampaggio forgiato può anche migliorare il tasso di utilizzo del materiale, il costo complessivo non avrà un aumento maggiore.
Il legame di trazione in lega di titanio sviluppati congiuntamente da Sifang e Titanum Equipment of China Railway Corporation sono parzialmente lavorati dopo aver adottato la modanatura a forgiatura e il tasso di utilizzo del materiale può raggiungere più del 50%e il peso complessivo è ridotto di circa il 42%, il che è un effetto molto evidente della riduzione del peso.
