Estat actual d'aplicació dels aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari

Els vehicles ferroviaris (vagons de ferrocarril, RVs) són un mitjà de transport que circulen per línies de ferrocarril. Es refereixen a trens que utilitzen ferrocarrils o línies de trànsit ferroviari urbà com a plataformes operatives. Es componen de sistemes de potència, sistemes de frenada, sistemes de tracció i altres sistemes auxiliars. És un producte de tecnologia d'enginyeria amb funcions específiques que satisfà les necessitats de producció de transport i té un impacte en el medi ambient.

Els vehicles de trànsit ferroviari utilitzen l'electricitat com a font d'energia i inclouen principalment locomotores, vagons de passatgers, camions i vagons de ferrocarril. En l'actualitat, el nostre país té la xarxa ferroviària més gran del món i és l'únic país del món amb quatre modes de transport moderns principals: metro, tren lleuger, ferrocarril d'alta velocitat i línia dedicada per a viatgers.
En els vehicles de trànsit ferroviari, els materials estructurals més importants actualment són l'aliatge d'alumini i l'acer. Entre ells, l'aliatge d'alumini s'utilitza àmpliament en materials estructurals de trens a causa dels seus avantatges com ara pes lleuger, alta resistència i bona resistència a la corrosió; L'acer s'utilitza àmpliament en materials estructurals de carrosseria a causa dels seus avantatges, com ara l'alta resistència i la bona resistència a la corrosió.
Amb l'acceleració de la urbanització al nostre país, el trànsit ferroviari urbà s'ha desenvolupat ràpidament, la qual cosa també ha plantejat requisits més elevats per als materials estructurals dels vehicles.
Per tant, els materials com els aliatges d'alumini i l'acer utilitzats en els vehicles de trànsit ferroviari urbà han de ser lleugers dissenyats fins a cert punt. En els darrers anys, els aliatges de titani s'han utilitzat àmpliament en vehicles de trànsit ferroviari a causa de la seva baixa densitat, alta resistència específica, resistència a la corrosió, alta temperatura i resistència a baixa temperatura i altres propietats.
Estat de la investigació dels aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari
L'aplicació dels aliatges de titani va començar a la dècada de 1940. A causa dels seus avantatges com l'alta resistència, el pes lleuger i la resistència a la corrosió, l'aplicació d'aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari es concentra principalment en sistemes de tracció i frenada.
A la dècada de 1960, els científics francesos van utilitzar aliatges de titani en sistemes de tracció de vehicles de trànsit ferroviari, principalment en EMU CRH2 de baix coeficient de fricció, EMU TGV de baixa fricció i vehicles de metro TGV de baixa fricció.
El sistema de tracció del tren CRH2 desenvolupat per enginyers francesos està fet d'aliatge de titani. Aquesta és la primera vegada al món que s'utilitza un aliatge de titani.

A la dècada de 1970, els departaments ferroviaris alemanys i italians van utilitzar aliatges de titani en els sistemes de frenada dels vehicles de trànsit ferroviari, principalment en els dispositius de frenada del tren, inclosos els frens principals, els discos de fre i les pastilles de fre.
Durant el procés de frenada del tren, l'aliatge de titani pot absorbir una gran quantitat d'energia tèrmica, reduint així eficaçment el coeficient de fricció entre les rodes i els rails; al mateix temps, l'aliatge de titani no produirà espurnes durant el procés de frenada, evitant els perills d'incendi causats per la fricció.
Després de la dècada de 1980, països de tot el món es van adonar gradualment dels avantatges i el valor dels aliatges de titani en els vehicles de trànsit ferroviari i van començar a aplicar-los als vehicles de trànsit ferroviari.
França, Alemanya, Itàlia, Japó i altres països estan estudiant activament la tecnologia d'aplicació i les perspectives de desenvolupament dels aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari. França va iniciar la investigació sobre l'aplicació d'aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari a finals dels anys vuitanta.
El Japó va començar a investigar sobre la tecnologia d'aplicació d'aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari a mitjans-1980. La Universitat de Tòquio, la Universitat de Hokkaido, la Universitat de Waseda, etc., i les empreses de fabricació de vehicles ferroviaris van dur a terme conjuntament investigacions sobre la tecnologia d'aplicació d'aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari.
Des de mitjans-1990, els països de tot el món han avançat més en la investigació sobre la tecnologia d'aplicació d'aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari. Els Estats Units, el Regne Unit, Austràlia, el Canadà i altres països utilitzen aliatges de titani per fabricar discos de fre i pastilles de fre per a trens d'alta velocitat.
La Universitat de Tòquio al Japó ha dut a terme un ampli treball de recerca sobre materials i processos de fabricació de discos de fre de trens d'alta velocitat. Alemanya va començar l'aliatge de titani de discos de fre per a trens d'alta velocitat a principis dels anys noranta.
No obstant això, l'aplicació d'aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari nacional encara està en la seva infància. Si volem promoure a gran escala l'ús d'aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari, cal resoldre els problemes següents:
Per millorar l'eficiència i la qualitat de l'aplicació dels aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari, es tracta principalment de resoldre problemes com ara esquerdes, porus i inclusions d'escòries que són propensos a produir-se en aliatges de titani durant el procés de soldadura, i formular unificades, estandarditzades i Especificacions científiques del procés de soldadura d'aliatge de titani i mètodes de prova per guiar i millorar la qualitat de la soldadura d'aliatge de titani.
D'acord amb les característiques estructurals dels vehicles de trànsit ferroviari i els requisits de l'entorn de servei, s'estableix un sistema estàndard corresponent per guiar l'aplicació d'aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari al meu país. Per descomptat, el meu país encara s'enfronta a molts reptes en l'aplicació d'aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari.
referències

Li Feng "Recerca i aplicació d'aliatges d'alumini d'alta resistència i resistents a la calor per a EMU d'alta velocitat del ferrocarril d'alta velocitat" Revista de la Universitat Jiaotong de Beijing, 2009.

Su Yongjun "Progrés de la investigació sobre l'aplicació de nous aliatges de titani en vehicles de trànsit ferroviari" National Rail Transit Equipment Quality Supervision and Inspection Center Co., Ltd., 2017.

Liu Lifeng "Mètode de disseny lleuger i aplicació de trens de metro basats en tecnologia de simulació per ordinador" Journal of Engineering Materials, 2012.

Liu Shihui "Progrés de la investigació en tecnologia de disseny i fabricació d'aliatges de titani d'alta resistència i resistents a la calor per a trens d'alta velocitat" Ciència i tecnologia ferroviària, 2014.

Xie Keqiang "Discussion sobre el progrés de la investigació i la direcció de desenvolupament d'aplicacions de materials d'aliatge de titani d'alt rendiment i tecnologia de fabricació" Journal of Chinese Nonferrous Metals, 2016.