Yüksek hızlı tren vagonları alüminyum malzemeler kullanılarak kaynak yapılmaktadır. Bazı yüksek hızlı tren hatları sıcaklığın eksi 30 ile 40 santigrat dereceye kadar düştüğü soğuk bölgelerden geçiyor. Antarktika araştırma gemilerindeki bazı aletler, ekipmanlar ve yaşam malzemeleri alüminyum malzemelerden yapılıyor ve eksi 60 ile 70 santigrat derece kadar düşük sıcaklıklara dayanmaları gerekiyor. Kuzey Kutbu'ndan Avrupa'ya giden Çin kargo gemileri de alüminyum malzemelerden yapılmış bazı ekipmanlar kullanıyor ve bunların bir kısmı eksi 50 ila 60 santigrat derece kadar düşük sıcaklıklara maruz kalıyor. Bu kadar aşırı soğukta normal şekilde çalışabilirler mi? Sorun değil, alüminyum alaşımları ve alüminyum malzemeler aşırı soğuktan veya sıcaktan korkmaz.

Alüminyum ve alüminyum alaşımları mükemmel düşük sıcaklık malzemeleridir. Düşük sıcaklıklarda mukavemet ve süneklikte önemli bir azalma gösteren sıradan çelik veya nikel alaşımları gibi düşük sıcaklıkta kırılganlık göstermezler. Ancak alüminyum ve alüminyum alaşımları farklıdır. Düşük sıcaklıkta kırılganlık belirtisi göstermezler. Sıcaklık düştükçe tüm mekanik özellikleri önemli ölçüde artar. Bu, dökme alüminyum alaşımı veya dövme alüminyum alaşımı, toz metalurjisi alaşımı veya kompozit malzeme olsun, malzemenin bileşiminden bağımsızdır. Aynı zamanda, ister işlenmiş durumda olsun, ister ısıl işlemden sonra olsun, malzemenin durumundan da bağımsızdır. İster döküm ve haddeleme yoluyla, ister sürekli döküm ve haddeleme yoluyla üretilmiş olsun, külçe hazırlama prosesiyle ilgisi yoktur. Aynı zamanda elektroliz, karbon termal indirgeme ve kimyasal ekstraksiyon dahil olmak üzere alüminyum ekstraksiyon işlemiyle de ilgisi yoktur. Bu, %99,50 ila %99,79 saflığa sahip proses alüminyumdan, %99,80 ila %99,949 saflığa sahip yüksek saflıkta alüminyuma, %99,950 ila %99,9959 saflığa sahip süper saf alüminyuma, %99,9960 ile aşırı saflıkta alüminyuma kadar tüm saflık seviyeleri için geçerlidir. %99,9990'a kadar saflık ve %99,9990'ın üzerinde saflığa sahip ultra yüksek saflıkta alüminyum. İlginçtir ki diğer iki hafif metal olan magnezyum ve titanyum da düşük sıcaklıkta kırılganlık göstermez.

Yüksek hızlı tren vagonlarında yaygın olarak kullanılan alüminyum alaşımlarının mekanik özellikleri ve sıcaklıkla ilişkileri aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.

Yüksek hızlı tren vagonlarında Al-Mg serisi 5005 alaşımlı levhalar, 5052 alaşımlı levhalar, 5083 alaşımlı levhalar ve profiller gibi alüminyum malzemeler kullanılmakta; Al-Mg-Si serisi 6061 alaşımlı levha ve profiller, 6N01 alaşımlı profiller, 6063 alaşımlı profiller; Al-Zn-Mg serisi 7N01 alaşımlı levha ve profiller, 7003 alaşımlı profiller. Standart hallerde gelirler: O, H14, H18, H112, T4, T5, T6.

Tablodaki verilerden alüminyum alaşımlarının mekanik özelliklerinin sıcaklık düştükçe arttığı açıkça görülmektedir. Bu nedenle alüminyum, roket düşük sıcaklık yakıtı (sıvı hidrojen, sıvı oksijen) tanklarında, sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) nakliye gemilerinde ve kara tanklarında, düşük sıcaklıkta kimyasal ürün kaplarında, soğuk hava depolarında kullanıma uygun mükemmel bir düşük sıcaklık yapısal malzemesidir. , frigorifik kamyonlar ve daha fazlası.

Dünya üzerinde çalışan yüksek hızlı trenlerin vagon ve lokomotif bileşenleri de dahil olmak üzere yapısal bileşenlerinin tamamı mevcut alüminyum alaşımları kullanılarak üretilebiliyor. Soğuk bölgelerde çalışan taşıma yapıları için yeni bir alüminyum alaşımı araştırmaya gerek yoktur. Bununla birlikte, 6061 alaşımından yaklaşık %10 daha yüksek performansa sahip yeni bir 6XXX alaşımı veya 7N01 alaşımından yaklaşık %8 daha yüksek genel performansa sahip bir 7XXX alaşımı geliştirilebilirse, bu önemli bir başarı olacaktır.

Şimdi taşıyıcı alüminyum alaşımlarının gelişim eğilimlerini tartışalım.

Cur'daRaylı araç vagonlarının kira imalatı ve bakımında 5052, 5083, 5454 ve 6061 gibi alaşım plakaların yanı sıra 5083, 6061 ve 7N01 gibi ekstrüzyon profiller kullanılmaktadır. 5059, 5383 ve 6082 gibi bazı yeni alaşımlar da uygulanmaktadır. Hepsi mükemmel kaynaklanabilirlik sergiler; kaynak telleri tipik olarak 5356 veya 5556 alaşımlarından oluşur. Elbette, sürtünme karıştırma kaynağı (FSW) sadece yüksek kaynak kalitesi sağlamakla kalmayıp aynı zamanda kaynak tellerine olan ihtiyacı da ortadan kaldırdığı için tercih edilen yöntemdir. Mn 0,20 bileşimi ile Japonya'nın 7N01 alaşımı%0,7, Mg 1,0%2,0 ve %4,0~5,0 Zn (tümü % olarak), demiryolu araçlarının imalatında yaygın kullanım alanı bulmuştur. Almanya, yüksek hızlı Trans Rapid arabalarına yönelik yan duvarlar üretmek için 5005 alaşımlı plakalar kullandı ve profiller için 6061, 6063 ve 6005 alaşımlı ekstrüzyonlar kullandı. Özetle bugüne kadar hem Çin hem de diğer ülkeler yüksek hızlı tren üretiminde çoğunlukla bu alaşımlara yöneldi.

200km/h~350km/h Hızdaki Arabalar için Alüminyum Alaşımlar

Vagon alüminyum alaşımlarını trenlerin çalışma hızına göre sınıflandırabiliriz. Birinci nesil alaşımlar, hızı 200 km/saat'in altında olan araçlar için kullanılır ve 6063, 6061 ve 5083 alaşımları gibi öncelikle şehir içi raylı taşıt vagonlarının üretiminde kullanılan geleneksel alaşımlardır. 6N01, 5005, 6005A, 7003 ve 7005 gibi ikinci nesil alüminyum alaşımları, hızları 200 km/saat ile 350 km/saat arasında değişen yüksek hızlı trenlerin vagonlarının imalatında kullanılmaktadır. Üçüncü nesil alaşımlar arasında 6082 ve skandiyum içeren alüminyum alaşımları bulunur.

Skandiyum İçeren Alüminyum Alaşımları

Skandiyum, alüminyum için en etkili tane incelticilerden biridir ve alüminyum alaşımı özelliklerini optimize etmek için temel bir unsur olarak kabul edilir. Alüminyum alaşımlarında skandiyum içeriği tipik olarak %0,5'ten azdır ve skandiyum içeren alaşımlara topluca alüminyum-skandiyum alaşımları (Al-Sc alaşımları) adı verilir. Al-Sc alaşımları yüksek mukavemet, iyi süneklik, mükemmel kaynaklanabilirlik ve korozyon direnci gibi avantajlar sunar. Gemiler, havacılık araçları, reaktörler ve savunma ekipmanları dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanılıyorlar ve bu da onları demiryolu araç yapılarına uygun yeni nesil alüminyum alaşımları haline getiriyor.

Alüminyum Köpük

Yüksek hızlı trenler, hafif aks yükleri, sık hızlanma ve yavaşlamalar ve aşırı yüklü operasyonlarla karakterize edilir; bu da taşıma yapısının güç, sağlamlık, güvenlik ve konfor gereksinimlerini karşılarken mümkün olduğunca hafif olmasını gerektirir. Ultra hafif alüminyum köpüğün yüksek özgül mukavemeti, özgül modülü ve yüksek sönümleme özellikleri açıkça bu gereksinimlerle uyumludur. Yüksek hızlı trenlerde alüminyum köpüğün uygulanmasına ilişkin yabancı araştırmalar ve değerlendirmeler, alüminyum köpükle doldurulmuş çelik boruların boş borulara göre %35 ila %40 daha yüksek enerji emme kapasitesine ve bükülme mukavemetinde %40 ila %50 artışa sahip olduğunu göstermiştir. Bu, taşıma sütunlarını ve bölmelerini daha sağlam ve çökmeye daha az eğilimli hale getirir. Lokomotifin ön tampon bölgesinde enerji emilimi için alüminyum köpük kullanılması darbe emme yeteneklerini artırır. 10 mm kalınlığında alüminyum köpük ve ince alüminyum levhalardan oluşan sandviç paneller, orijinal çelik levhalardan %50 daha hafif olurken, sertliği de 8 kat artırıyor.