鉄道輸送装置の軽量化におけるアルミニウム合金の適用

アルミニウム合金は、低密度、高比強度および剛性、良好な導電性/熱伝導性、衝撃吸収性および減衰抵抗、電磁シールド、高歪み率での高エネルギー吸収などの優れた特性を有する。そのため、航空宇宙、鉄道輸送、造船業界、3C電子製品などで幅広く使用されています。

鉄道輸送装置の軽量化におけるアルミニウム合金の適用

アルミニウム合金は、軽量輸送機器に使用される最初の金属構造材料です。現在、各国の高速列車本体は、基本的にアルミニウム合金フレームを採用しています。●また、車体トップカバーやギアボックスボックスなど多くのパーツもアルミ製となっています。

アルミニウム合金は、軽量、耐食性、および軽量需要を有する部品を中心に、優れた製造機器製品として各国の鉄道輸送機器製品に広く使用されています。

アルミ合金車体

大規模なアルミニウム合金プロファイル生産技術の開発により、列車の近代化と軽量化が可能になります。鉄道車両の場合、車体構造の重量は車両全体の重量の約15%~30%を占める。従って、車体の軽量化は車両の高速化にとって大きな意味を持つ。日本では、6n01合金(すなわち6005合金)によって生成された複雑な薄壁の多孔質の中空プロファイルが、より良い押出性能、溶接性能、応力腐食性能を開発し、7N01および7003プロファイルの置き換えに成功し、車体床、サイドプレート、屋根の構造に広く使用されています。欧米では、アル-mg-si6005a押出性能と簡便な製造工程を備えた立ち上げプロファイルが主にアルミニウム合金車体に使用され、強度を維持することを前提とした応力腐食の問題を効果的に解決します。また、6061、6063、6082および6085押出しプロファイルも徐々に普及している。ボディプレートの点から、5083変形アルミニウム合金が最も広く使用されている」中国におけるアルミニウム合金車体の研究は遅れて始まった。1989年、長春バス工場は中国でアルミ合金車を搭載した初の地下鉄列車を開発しました。車体は、複雑なプロセスと高コストを有し、大規模に普及していないプレートビーム構造を採用しています。1996年、旧鉄道省は、ice2アルミニウム合金車体の開発を組織し、中国で初の混合構造アルミニウム合金車体を製造し、国内企業による自動車用アルミニウム合金プロファイルの技術開発を推進しました。2001年には、CNRグループの長春バス工場が中国で初のアルミ合金車体の自動生産ラインを建設し、EUS(210km/h)、高速試験列車(270km/h)、国内材料を搭載したメトロ車両のアルミ合金車体を開発・製造しました。CSR南京風鉄道工場、朱州電気機関車工場、CSR唐山鉄道工場も生産ラインを連続して確立し、アルミニウム合金車体の生産を開始しました。2007年、青島四方機関車と鉄道車両(株)が独自に設計・製造した300km/hEMU(図1参照)のアルミ合金車体がオフラインに成功しました。これまで、中国のアルミ合金車体の研究開発・製造技術は世界の先進技術の中でランク付けされており、EMUや地下鉄電車などの鉄道輸送機器に広く使用されています。

鉄道輸送設備のアップグレードにより、軽量化は車体に限らず、従来の鋼材で作られたより多くの部品が新しい高強度アルミニウム合金に置き換えられました。現在、ギアボックス、エアスプリングサポート、アクスルボックス本体、モーターエンドカバー、ドイツの氷の他の部分、日本の新幹線、フランスのTGVは、一般的に高強度アルミニウム合金で作られています。第9次5カ年計画期間中に開発された中国の「ブルーアロー」と「チャイナスター」の高速列車もアルミニウム合金材料で作られた多数の航空列車を使用しています

コアフロア、サイドバッフル、モーターエンドカバー、モーターファン、ギアボックスなど高速・重負荷の方向に鉄道輸送機器を継続的に開発するとともに、牽引モーター、ホイールセット、トランスミッションプレート、車軸ボックス本体、牽引棒などの軽量ボギー部品が急務となっています。鋳造アルミニウム合金および造られたアルミニウム合金はこれらの部品でますます広く使用され、そして造られたアルミニウム合金は強さ、伸びおよび衝撃靭性のより多くの利点を有する。アルミニウム合金鍛造品に使用される材料は、主に2A14、6082および7050、2A14アルミニウム合金です

鍛造は熱処理後に適度な強度を有し、大きな負荷を有する部品に適している。6082アルミニウム合金鍛造品は溶接性能が良好で、他の部品と溶接する必要がある部品に適しています[13]。7050アルミニウム合金鍛造品は、優れた包括的な機械的特性と耐応力性を有し、動的な負荷部品に適しています。Chalcoアルミニウムは、国内企業が開発・製造した7050の高強度の強化アルミニウム合金アクスルボックスで、バッチで積み込まれ、輸出マケドニアEEM、チェコのEUSおよび他のプロジェクトに適用されています。完成した単一のアルミニウム合金アクスルボックス本体は約45kgで、鋳鋼アクスルボックス本体の1/3に相当します。各ホイールセットに2つの車軸ボックスボディを取り付けることで計算され、単一のホイールセットは170キロを減らすことができる、と重量低減効果はかなり高いです。

Chalcoアルミニウムは、国内企業によって生産されたボギーのためのモータースイングロッドとアクスルボックスプルロッドのダイ鍛造物の物理的な図面です。製品材料は2A14です。アルミニウム合金のこのブランドは、良好な鍛造性能、熱処理後の中程度の性能と小さな加工変形を持っています。同じ一連の製品の各プロセスのプロセスは比較的成熟しており、現在は安定して生産され、バッチで供給されています。

また、7050高強度アルミニウム合金は、ホイールセット中空シャフト駆動装置-トランスミッションプレートのキー部分を製造するためにも使用されます。従来のトランスミッションプレート構造は、100 kgの質量を持つ大型鋼鍛造品です。アルミニウム合金材料を使用した後、質量は約35キロです。ボギーの不増の質量の重要な部分として、その軽量化は、車両全体の動的性能を向上させる上で明らかな役割を果たしています。

要するに、鉄道業界におけるアルミニウム合金の適用の分析によれば、この段階での鉄道輸送機器の軽量設計

使用される金属構造材料は、主にマグネシウム合金によって補われるアルミニウム合金です。鉄道輸送業界におけるアルミニウム合金の関連技術は比較的成熟しています。次の研究は、新しい高強度アルミニウム合金の開発、アルミニウム合金の大量生産コストの削減、アルミニウム合金の応用範囲の拡大です。