Вагоните за брз воз се заваруваат со помош на алуминиумски материјали. Некои брзи возови минуваат низ ладни региони со температури од минус 30 до 40 степени Целзиусови. Некои инструменти, опрема и средства за живот на истражувачките бродови на Антарктикот се направени од алуминиумски материјали и треба да издржат температури од минус 60 до 70 степени Целзиусови. Кинеските товарни бродови кои патуваат од Арктикот до Европа користат и одредена опрема направена од алуминиумски материјали, а дел од неа е изложена на температури од минус 50 до 60 степени Целзиусови. Дали можат да работат нормално на таков екстремен студ? Нема проблем, алуминиумските легури и алуминиумските материјали не се плашат од екстремен студ или топлина.

Алуминиум и алуминиумски легури се одлични материјали со ниски температури. Тие не покажуваат нискотемпературна кршливост како обичниот челик или легурите на никел, кои покажуваат значително намалување на јачината и еластичноста при ниски температури. Сепак, алуминиум и алуминиумски легури се различни. Тие не покажуваат никаква трага на кршливост при ниска температура. Сите нивни механички својства значително се зголемуваат со намалувањето на температурата. Ова е независно од составот на материјалот, без разлика дали се работи за леана алуминиумска легура или кована алуминиумска легура, легура од металургија во прав или композитен материјал. Исто така е независен од состојбата на материјалот, без разлика дали е во состојба како обработена или по термичка обработка. Тоа не е поврзано со процесот на подготовка на ингот, без разлика дали се произведува со леење и валање или континуирано леење и тркалање. Исто така, не е поврзан со процесот на екстракција на алуминиум, вклучувајќи електролиза, термичка редукција на јаглерод и хемиско екстракција. Ова се однесува на сите нивоа на чистота, од процесен алуминиум со 99,50% до 99,79% чистота, алуминиум со висока чистота со 99,80% до 99,949% чистота, супер-чист алуминиум со 99,950% до 99,9959% чистота од 9999% со екстремна чистота до 99,9990% чистота и алуминиум со ултра висока чистота со над 99,9990% чистота. Интересно е тоа што два други лесни метали, магнезиум и титаниум, исто така, не покажуваат кршливост при ниска температура.

Механичките својства на најчесто користените алуминиумски легури за вагони за брз воз и нивната врска со температурата се прикажани во табелата подолу.

Во вагоните за брзи возови се користат алуминиумски материјали како што се легирани плочи од серијата Al-Mg 5005, плочи од легура 5052, плочи од легура 5083 и профили; Al-Mg-Si серија 6061 легирани плочи и профили, 6N01 профили од легура, 6063 легирани профили; Плочи и профили од легура Al-Zn-Mg серија 7N01, 7003 профили од легура. Тие доаѓаат во стандардни состојби: O, H14, H18, H112, T4, T5, T6.

Од податоците во табелата, евидентно е дека механичките својства на алуминиумските легури се зголемуваат со намалувањето на температурата. Затоа, алуминиумот е одличен структурен материјал со ниска температура погоден за употреба во резервоари за ракетни горива со ниски температури (течен водород, течен кислород), транспортни бродови за течен природен гас (LNG) и резервоари на брегот, контејнери за хемиски производи со ниска температура, ладилници , камиони-ладилници и многу повеќе.

Структурните компоненти на брзите возови кои сообраќаат на Земјата, вклучително и компонентите за вагони и локомотиви, сите може да се произведуваат со користење на постоечки алуминиумски легури. Нема потреба да се истражува нова алуминиумска легура за конструкции за кочија кои работат во ладни региони. Меѓутоа, ако може да се развие нова легура 6XXX со перформанси околу 10% повисоки од легурата 6061 или легура 7XXX со вкупни перформанси приближно 8% повисоки од легурата 7N01, тоа би било значајно достигнување.

Следно, ајде да разговараме за развојните трендови на алуминиумските легури за превоз.

Во куротизнајмување на производство и одржување на вагони за шински возила, се користат легирани плочи како 5052, 5083, 5454 и 6061, заедно со екструдирани профили како 5083, 6061 и 7N01. Се применуваат и некои понови легури како 5059, 5383 и 6082. Сите тие покажуваат одлична заварливост, при што жиците за заварување обично се 5356 или 5556 легури. Се разбира, заварувањето со триење со мешање (FSW) е префериран метод, бидејќи не само што обезбедува висок квалитет на заварување, туку и ја елиминира потребата од жици за заварување. Јапонска легура 7N01, со својот состав од Mn 0,200,7%, Mg 1,02,0%, и Zn 4,0~5,0% (сите во %), најде широка употреба во производството на железнички возила. Германија користеше 5005 легирани плочи за производство на странични ѕидови за брзи Транс Рапид вагони и употреби 6061, 6063 и 6005 истиснување на легура за профили. Накратко, до сега, и Кина и другите земји главно се придржуваа до овие легури за производство на брзи возови.

Алуминиумски легури за вагони со 200km/h~350km/h

Можеме да ги категоризираме алуминиумските легури за превоз врз основа на оперативната брзина на возовите. Легурите од првата генерација се користат за возила со брзини под 200 км/ч и се конвенционални легури кои првенствено се користат за производство на вагони за урбани шински возила, како што се легурите 6063, 6061 и 5083. Втората генерација на алуминиумски легури како 6N01, 5005, 6005A, 7003 и 7005 се користат за производство на вагони на брзи возови со брзини кои се движат од 200km/h до 350km/h. Легурите од третата генерација вклучуваат 6082 и алуминиумски легури што содржат скандиум.

Алуминиумски легури што содржат скандиум

Скандиумот е еден од најефикасните рафинери за жито за алуминиум и се смета за суштински елемент за оптимизирање на својствата на алуминиумската легура. Содржината на скандиум е типично помала од 0,5% во легурите на алуминиум, а легурите што содржат скандиум колективно се нарекуваат легури на алуминиум-скандиум (легури Al-Sc). Al-Sc легурите нудат предности како што се висока јачина, добра еластичност, одлична заварливост и отпорност на корозија. Тие се користат во различни апликации, вклучувајќи бродови, воздушни возила, реактори и одбранбена опрема, што ги прави нова генерација на алуминиумски легури погодни за структури на железнички возила.

Алуминиумска пена

Возовите со голема брзина се карактеризираат со мало оптоварување на оските, често забрзување и забавување и преоптоварени операции, кои бараат структурата на вагонот да биде што е можно полесна додека ги исполнува барањата за сила, цврстина, безбедност и удобност. Очигледно, високата специфична јачина, специфичниот модул и високите карактеристики на амортизацијата на ултра-лесната алуминиумска пена се усогласуваат со овие барања. Странските истражувања и евалуација на примената на алуминиумска пена во брзи возови покажаа дека челичните цевки наполнети со алуминиумска пена имаат 35% до 40% поголема способност за апсорпција на енергија од празните цевки и 40% до 50% зголемување на јакоста на виткање. Ова ги прави столбовите и преградите на кочијата поцврсти и помалку склони кон колапс. Користењето на алуминиумска пена за апсорпција на енергија во предната тампон зона на локомотивата ги подобрува способностите за апсорпција на удари. Сендвич панелите направени од алуминиумска пена со дебелина од 10 мм и тенки алуминиумски листови се 50% полесни од оригиналните челични плочи додека ја зголемуваат вкочанетоста за 8 пати.