고속열차의 객차는 알루미늄 재료를 사용하여 용접됩니다. 일부 고속철도는 영하 30~40도까지 떨어지는 추운 지역을 통과합니다. 남극 연구 선박의 일부 장비, 장비 및 생활 용품은 알루미늄 재질로 만들어지며 섭씨 영하 60~70도 정도의 낮은 온도를 견뎌야 합니다. 북극에서 유럽으로 오가는 중국 화물선 역시 알루미늄 소재로 만든 장비를 일부 사용하고, 일부는 영하 50~60도 정도의 낮은 온도에 노출된다. 이렇게 극심한 추위에도 정상적으로 작동할 수 있나요? 문제 없습니다. 알루미늄 합금과 알루미늄 소재는 극심한 추위나 더위를 두려워하지 않습니다.

알루미늄 및 알루미늄 합금은 우수한 저온 재료입니다. 일반 강철이나 니켈 합금처럼 저온 취성을 나타내지 않아 저온에서 강도와 연성이 크게 감소합니다. 그러나 알루미늄과 알루미늄 합금은 다릅니다. 저온 취성의 흔적도 나타나지 않습니다. 온도가 감소함에 따라 모든 기계적 특성이 크게 증가합니다. 이는 주조 알루미늄 합금, 단조 알루미늄 합금, 분말 야금 합금 또는 복합 재료 등 재료의 구성과 무관합니다. 또한 가공된 상태인지, 열처리 후인지 등 재료의 상태와도 무관합니다. 주조 및 압연으로 생산되든 연속 주조 및 압연으로 생산되든 잉곳 준비 공정과는 관련이 없습니다. 또한 전기분해, 탄소 열환원, 화학적 추출을 포함한 알루미늄 추출 공정과도 관련이 없습니다. 이는 순도 99.50%~99.79%의 공정 알루미늄, 순도 99.80%~99.949%의 고순도 알루미늄, 순도 99.950%~99.9959%의 초순도 알루미늄, 순도 99.9960%의 초순도 알루미늄까지 모든 수준의 순도에 적용됩니다. 순도 99.9990% 이상, 순도 99.9990% 이상의 초고순도 알루미늄입니다. 흥미롭게도 다른 두 가지 경금속인 마그네슘과 티타늄도 저온 취성을 나타내지 않습니다.

고속열차에 일반적으로 사용되는 알루미늄 합금의 기계적 성질과 온도와의 관계를 아래 표에 나타내었습니다.

고속 열차 객차는 Al-Mg 시리즈 5005 합금판, 5052 합금판, 5083 합금판 및 프로파일과 같은 알루미늄 재료를 사용합니다. Al-Mg-Si 시리즈 6061 합금 플레이트 및 프로파일, 6N01 합금 프로파일, 6063 합금 프로파일; Al-Zn-Mg 시리즈 7N01 합금 플레이트 및 프로파일, 7003 합금 프로파일. 표준 상태는 O, H14, H18, H112, T4, T5, T6입니다.

표의 데이터를 보면 알루미늄 합금의 기계적 특성은 온도가 감소함에 따라 증가한다는 것이 분명합니다. 따라서 알루미늄은 로켓저온연료(액화수소,액화산소)탱크, 액화천연가스(LNG) 수송선박 및 육상탱크, 저온화학제품 용기, 냉동창고 등에 사용하기에 적합한 우수한 저온구조자재이다. , 냉장 트럭 등.

객차 및 기관차 부품을 포함하여 지구를 달리는 고속 열차의 구조 부품은 모두 기존 알루미늄 합금을 사용하여 제조할 수 있습니다. 추운 지역에서 작동하는 캐리지 구조를 위한 새로운 알루미늄 합금을 연구할 필요가 없습니다. 그러나 6061 합금보다 성능이 약 10% 더 높은 새로운 6XXX 합금이나 7N01 합금보다 전체 성능이 약 8% 더 높은 7XXX 합금이 개발된다면 이는 상당한 성과가 될 것이다.

다음으로 캐리지 알루미늄 합금의 개발 동향에 대해 논의해 보겠습니다.

현재에는철도 차량 객차의 임대 제조 및 유지 관리, 5052, 5083, 5454 및 6061과 같은 합금판이 5083, 6061 및 7N01과 같은 압출 프로파일과 함께 사용됩니다. 5059, 5383, 6082와 같은 일부 최신 합금도 적용되고 있습니다. 이들은 모두 우수한 용접성을 나타내며 용접 와이어는 일반적으로 5356 또는 5556 합금입니다. 물론, 마찰 교반 용접(FSW)이 높은 용접 품질을 보장할 뿐만 아니라 용접 와이어가 필요하지 않기 때문에 선호되는 방법입니다. 일본의 7N01 합금, Mn 0.20 조성0.7%, 마그네슘 1.02.0% 및 Zn 4.0~5.0%(모두 % 단위)는 철도 차량 제조에 널리 사용되는 것으로 나타났습니다. 독일에서는 고속 Trans Rapid 캐리지용 측벽을 생산하기 위해 5005 합금 판을 사용했으며 프로파일에는 6061, 6063 및 6005 합금 압출재를 사용했습니다. 요약하자면, 지금까지 중국과 다른 국가 모두 고속 열차 제조에 이러한 합금을 주로 사용해 왔습니다.

200km/h~350km/h의 운송용 알루미늄 합금

열차의 운행 속도에 따라 객차용 알루미늄 합금을 분류할 수 있습니다. 1세대 합금은 200km/h 이하의 속도를 가진 차량에 사용되며 주로 도시철도 차량 객차 제조에 사용되는 6063, 6061, 5083 합금 등 기존 합금이다. 6N01, 5005, 6005A, 7003, 7005 등 2세대 알루미늄 합금은 시속 200km~350km의 고속열차 객차 제조에 사용된다. 3세대 합금에는 6082와 스칸듐 함유 알루미늄 합금이 포함됩니다.

스칸듐 함유 알루미늄 합금

스칸듐은 알루미늄의 가장 효과적인 결정립 미세화제 중 하나이며 알루미늄 합금 특성을 최적화하는 데 필수적인 요소로 간주됩니다. 스칸듐 함량은 일반적으로 알루미늄 합금에서 0.5% 미만이며, 스칸듐이 포함된 합금을 통칭하여 알루미늄-스칸듐 합금(Al-Sc 합금)이라고 합니다. Al-Sc 합금은 고강도, 우수한 연성, 우수한 용접성 및 내식성과 같은 장점을 제공합니다. 이 합금은 선박, 항공우주 차량, 원자로, 방위 장비 등 다양한 응용 분야에 사용되고 있어 철도 차량 구조에 적합한 차세대 알루미늄 합금입니다.

알루미늄 폼

고속 열차는 경량 축중, 잦은 가속 및 감속, 과부하 작동을 특징으로 하며, 이로 인해 객차 구조는 강도, 강성, 안전성 및 편안함 요구 사항을 충족하면서 최대한 가벼워야 합니다. 분명히 초경량 알루미늄 폼의 높은 비강도, 비계수 및 높은 감쇠 특성은 이러한 요구 사항에 부합합니다. 고속 열차의 알루미늄 폼 적용에 대한 외국 연구 및 평가에 따르면 알루미늄 폼으로 채워진 강철 튜브는 빈 튜브보다 에너지 흡수 능력이 35~40% 더 높고 굽힘 강도가 40~50% 증가한 것으로 나타났습니다. 이로 인해 캐리지 기둥과 칸막이가 더욱 견고해지고 붕괴될 가능성이 줄어듭니다. 기관차 전면 완충 구역의 에너지 흡수를 위해 알루미늄 폼을 사용하면 충격 흡수 기능이 향상됩니다. 10mm 두께의 알루미늄 폼과 얇은 알루미늄 시트로 만든 샌드위치 패널은 기존 철판보다 50% 가볍고 강성은 8배 향상되었습니다.