Вагони брзих возова заварени су алуминијумским материјалима. Неке линије брзих возова пролазе кроз хладне регионе са температурама од минус 30 до 40 степени Целзијуса. Неки инструменти, опрема и залихе за живот на антарктичким истраживачким бродовима направљени су од алуминијумских материјала и морају да издрже температуре од минус 60 до 70 степени Целзијуса. Кинески теретни бродови који путују са Арктика у Европу такође користе део опреме направљене од алуминијумских материјала, а део је изложен температурама од минус 50 до 60 степени Целзијуса. Да ли могу нормално да раде на тако екстремној хладноћи? Нема проблема, легуре алуминијума и алуминијумски материјали се не плаше екстремне хладноће или топлоте.

Алуминијум и легуре алуминијума су одлични материјали за ниске температуре. Не показују ломљивост на ниским температурама као обични челик или легуре никла, које показују значајно смањење чврстоће и дуктилности на ниским температурама. Међутим, алуминијум и легуре алуминијума су различите. Не показују никакав траг кртости на ниским температурама. Сва њихова механичка својства значајно се повећавају са смањењем температуре. Ово је независно од састава материјала, било да је ливена легура алуминијума или легура кованог алуминијума, легура металургије праха или композитни материјал. Такође је независан од стања материјала, да ли је у стању обраде или након топлотне обраде. То није повезано са процесом припреме ингота, било да се производи ливењем и ваљањем или континуираним ливењем и ваљањем. Такође није повезан са процесом екстракције алуминијума, укључујући електролизу, термичку редукцију угљеника и хемијску екстракцију. Ово се односи на све нивое чистоће, од процесног алуминијума са 99,50% до 99,79% чистоће, алуминијума високе чистоће са чистоћом од 99,80% до 99,949%, алуминијума супер чистоће са 99,950% до 99,9959% чистоће, алуминијума екстремне чистоће 99,99%. до 99,9990% чистоће и алуминијум ултра високе чистоће са преко 99,9990% чистоће. Занимљиво је да још два лака метала, магнезијум и титанијум, такође не показују ломљивост на ниским температурама.

Механичке особине најчешће коришћених алуминијумских легура за вагоне брзих возова и њихов однос са температуром приказани су у табели испод.

Вагони за брзе возове користе алуминијумске материјале као што су плоче од легуре Ал-Мг серије 5005, плоче од легуре 5052, плоче од легуре 5083 и профили; Ал-Мг-Си плоче и профили од легуре серије 6061, профили од легуре 6Н01, профили од легуре 6063; Ал-Зн-Мг серија 7Н01 легура плоча и профила, 7003 легираних профила. Долазе у стандардним стањима: О, Х14, Х18, Х112, Т4, Т5, Т6.

Из података у табели је евидентно да се механичка својства легура алуминијума повећавају са смањењем температуре. Због тога је алуминијум одличан нискотемпературни конструкцијски материјал погодан за употребу у резервоарима за ракетно нискотемпературно гориво (течни водоник, течни кисеоник), бродовима за транспорт течног природног гаса (ЛНГ) и резервоарима на копну, контејнерима за хемијске производе ниске температуре, хладњачима , хладњаче и још много тога.

Структурне компоненте брзих возова који саобраћају на Земљи, укључујући компоненте вагона и локомотива, могу се произвести коришћењем постојећих легура алуминијума. Нема потребе за истраживањем нове легуре алуминијума за конструкције вагона које раде у хладним регионима. Међутим, ако би се могла развити нова легура 6КСКСКС са перформансама око 10% већим од легуре 6061 или легура 7КСКСКС са укупним перформансама приближно 8% већим од легуре 7Н01, то би било значајно достигнуће.

Даље, хајде да разговарамо о трендовима развоја легура алуминијума за кочије.

У цуррент-производња и одржавање вагона шинских возила, користе се алуминијумске плоче као што су 5052, 5083, 5454 и 6061, заједно са екструдираним профилима као што су 5083, 6061 и 7Н01. Примењују се и неке новије легуре попут 5059, 5383 и 6082. Сви они показују одличну заварљивост, при чему су жице за заваривање обично легуре 5356 или 5556. Наравно, заваривање трењем са мешањем (ФСВ) је пожељна метода, јер не само да обезбеђује висок квалитет заваривања већ и елиминише потребу за жицама за заваривање. Јапанска легура 7Н01, са саставом Мн 0,200,7%, Мг 1,02,0% и Зн 4,0~5,0% (све у %), нашло је широку примену у производњи шинских возила. Немачка је користила плоче од легуре 5005 за производњу бочних зидова за брзе Транс Рапид вагоне и користила 6061, 6063 и 6005 екструзије од легуре за профиле. Укратко, до сада су се и Кина и друге земље углавном придржавале ових легура за производњу брзих возова.

Алуминијумске легуре за вагоне при 200км/х~350км/х

Можемо категоризовати легуре алуминијума за вагоне на основу радне брзине возова. Легуре прве генерације се користе за возила са брзинама испод 200 км/х и конвенционалне су легуре које се првенствено користе за производњу градских шинских возила, као што су легуре 6063, 6061 и 5083. Алуминијумске легуре друге генерације као што су 6Н01, 5005, 6005А, 7003 и 7005 се користе за производњу вагона брзих возова са брзинама у распону од 200 км/х до 350 км/х. Легуре треће генерације укључују 6082 и легуре алуминијума које садрже скандијум.

Легуре алуминијума које садрже скандијум

Скандијум је један од најефикаснијих рафинера зрна за алуминијум и сматра се есенцијалним елементом за оптимизацију својстава легуре алуминијума. Садржај скандијума је обично мањи од 0,5% у легурама алуминијума, а легуре које садрже скандијум се заједнички називају легуре алуминијум-скандијум (Ал-Сц легуре). Ал-Сц легуре нуде предности као што су висока чврстоћа, добра дуктилност, одлична заварљивост и отпорност на корозију. Користе се у разним применама, укључујући бродове, ваздухопловна возила, реакторе и одбрамбену опрему, што их чини новом генерацијом легура алуминијума погодним за конструкције железничких возила.

Алуминијумска пена

Брзе возове карактеришу лагана осовинска оптерећења, честа убрзања и успоравања и преоптерећене операције, које захтевају да конструкција вагона буде што је могуће лакша, док истовремено испуњава захтеве за снагу, крутост, безбедност и удобност. Јасно је да су висока специфична чврстоћа, специфични модул и високе карактеристике пригушења ултралаке алуминијумске пене у складу са овим захтевима. Страна истраживања и процене примене алуминијумске пене у брзим возовима су показале да челичне цеви пуњене алуминијумском пеном имају 35% до 40% већу способност апсорпције енергије од празних цеви и повећање чврстоће на савијање од 40% до 50%. Ово чини стубове и преграде вагона робуснијим и мање склоним урушавању. Коришћење алуминијумске пене за апсорпцију енергије у предњој тампон зони локомотиве побољшава способност апсорпције удара. Сендвич панели направљени од алуминијумске пене дебљине 10 мм и танких алуминијумских лимова су 50% лакши од оригиналних челичних плоча уз повећање крутости за 8 пута.