铁路客车车体结构材料的演变与展望

阐述了铁路客车车体结构材料所需性能,描述了传统车体结构材料与制造技术的演变历程,介绍了纳米组织控制铝合金、阻燃镁合金、高性能复合材料等新型轻量化材料的研发与应用。提出我国应加强新型轻量化材料在铁路车辆上的应用研究,全面推动新型轻量化材料在轨道交通领域的革命性发展。     

使用纳米束电焊条的铝合金焊接

本文探讨了焊接铝合金时使用"束"焊条的制造工艺和使用情况。这种新型焊条含有作为孕育剂的高强度难熔化合物的纳米粉末,铝合金焊接使用这种焊条后,避免了焊缝的粗大组织,提高了焊接零件的机械性能。     

C_(80)型铝合金浴盆敞车空气制动装置管件漏泄问题攻关

以C_(80)型铝合金浴盘敞车风制动装置管件漏泄问题为研究对象,介绍了风制动装置的基本结构特点,对漏泄问题控制的工艺难点进行了具体分析并提出控制方法,采取对底架附属件的定位基准进行统一及模块化组装等方式,保证了风制动装置的组装质量。     

铝合金零件在逐层综合处理过程中的组织和性能

本文介绍了通过综合工艺处理的铝合金组织和性能的比较试验结果。所谓综合工艺就是指反极性等离子堆焊和冷供料条件下以脉冲工况堆焊方式(CMT Advanced) 进行或不进行逐层形变强化的处理工艺。     

铝合金搅拌摩擦焊工艺研究及在城轨车辆上的应用

简要介绍了搅拌摩擦焊的原理和技术特点,重点研究了铝合金搅拌摩擦焊接头的强度性能和焊接工艺,通过对搅拌摩擦焊(FSW)与熔化极惰性气体保护焊(MIG)的比较,表明搅拌摩擦焊接头抗拉强度明显优于MIG焊.另外还提出了铝合金搅拌摩擦焊质量检验控制标准.     

高速铁路接触网定位器底座断裂分析及预防整治建议

高速铁路接触网腕臂支持装置大量采用铝合金材质,降低了支持装置的重量,提高了定位点的弹性,但由于铝合金部件机械强度低于镀锌钢件,导致高速铁路铝合金部件出现一些断裂缺陷,特别是定位器底座断裂问题更为严重。对定位器底座受力情况进行研究,使用有限元软件对其应力分布情况进行分析,并对定位器底座材质、夹杂物及金相组织进行检测,提出定位器底座断裂为铸造工艺、振动疲劳及环境污染(SO2和Cl等酸性物质)等综合因素导致,并据此提出预防及整治措施,为高铁铝合金材质零部件的检查检修提供参考。     

高速列车风挡用多元纳米复合材料的研究

以三元乙丙橡胶(EPDM)和有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料为基础,复配笼形八乙烯基硅倍半氧烷(POSS)、氢氧化铝(Al(OH)3)、可膨胀石墨(EG)制备多元纳米复合材料,测试了材料的燃烧性能和力学性能。测试结果表明,与纯纳米复合材料(EPDM/OMMT)相比,添加了POSS, EG和Al(OH)3的多元纳米复合材料的成炭效果和燃烧性能均有所提升;但多元纳米复合材料力学强度有所降低。采用多元纳米复合材料(EPDM/OMMT/EG或EPDM/OMMT/Al(OH)3)开发高速列车内外风挡用橡胶材料,其性能可满足风挡的阻燃功能及使用要求,并在强度、低温性能和阻燃性能等方面比国外样品更优,在多种型号的高速列车风挡上实现了工程化应用。     

焊后热处理对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

使用搅拌摩擦焊(FSW)设备对厚度为6 mm的7075高强铝合金平板进行对接试验。采用不同热处理工艺(固溶温度、时效时间)对接头进行热处理,并对不同热处理工艺下的接头进行微观组织观察和显微硬度测试。研究结果表明:7075铝合金FSW接头由焊核区(WNZ)、热机影响区(TMAZ)及热影响区(HAZ)组成,WNZ为细小均匀的等轴晶组织;热处理后接头WNZ部分晶粒发生粗化;随着固溶温度的升高,晶粒粗化程度增大;随着时效时间的延长,WNZ晶粒粗化程度变化不明显;FSW接头显微硬度分布呈"W"型,热处理后接头显微硬度均有不同程度的升高,随着时效时间的延长,接头的显微硬度先增大后减小;固溶温度490℃、时效温度120℃、时效时间24 h是厚度为6 mm的7075铝合金FSW接头的最佳热处理工艺参数。     

摩擦搅拌接合的铝合金接头的拉裂韧性评价

摩擦搅拌接合法已成功地用于铁道车辆等制造工艺中。因此查明摩擦搅拌接头的微观组织与力学特性的关系,特别是断裂韧性及疲劳特性与接头附近微观组织的关系是重要课题。文章介绍了拉裂(扯裂)试验,针对摩擦搅拌接合的6N01铝合金T5材料,评价了接头及其周围材料的韧性和微观组织。查明了拉裂试验时裂纹附近的表面变化,较好地反映了接头内微观组织的差异。     

A6N01S-T5铝合金激光-MIG复合焊接头的性能及疲劳寿命分析

采用激光-MIG(Metal-Inert Gas)复合焊对12 mm厚的A6N01S-T5铝合金进行焊接试验,并对焊接接头进行性能测试,结果表明:焊接接头成型良好,无明显气孔及未熔合等缺陷;焊缝组织为典型的树枝状晶的铸态组织,打底层焊缝宽度约2mm,热影响区宽度约9 mm,均明显比盖面层焊缝(约3 mm)和热影响区的宽度(约12 mm)窄,且接头有明显的软化现象;在等幅、等频率交变应力作用下,载荷应力比越大,焊接接头疲劳寿命也就越短。     

动车组制动系统箱体类部件轻量化设计方法

针对材料替代轻量化设计中如何确定新结构板材厚度的问题,在推导箱体类部件的板材厚度与固有频率关系的基础上,提出以轻量化设计后铝合金箱体的刚度与原碳钢箱体的刚度相当为目标,通过获取箱体固有频率确定铝合金箱体各部分板材厚度的轻量化设计方法。以某型动车组制动控制箱体为例,提出铝合金制动控制箱体的设计方案,并进行仿真和试验验证。结果表明:使用铝合金箱体时制动控制装置前3阶固有频率分别为66,69和71Hz,与使用碳钢箱体时相当;与碳钢箱体比,铝合金箱体的重量减轻了59%,静强度安全系数从3.5提高到4.2,疲劳强度安全系数从8.3降到1.6,但仍满足标准EN12663-1—2010规定的要求;采用轻量化设计的铝合金箱体满足疲劳强度的要求,实现了轻量化的目标。     

热成形-淬火工艺在高速动车组复杂部件中的应用

铝合金以其密度小、强度高、耐腐蚀性好等特点,广泛应用于高铁、城市轨道交通等轨道客车的各类结构部件。然而,高强度铝合金在室温下的成形性较差,阻碍了其在复杂结构部件中的进一步应用。文章以动车组前照灯结构的成形为例,采用热成形-淬火(HFQ)工艺进行了仿真分析、工艺参数优化及试验验证,并展望了HFQ工艺在动车组典型复杂结构件中的工程化应用前景。     

川崎重工优化铝合金车辆的焊接

随着铝合金制铁道车辆生产能力的提高,日本川崎重工业公司优化焊接生产线,致力于缩短车体组装前的加工准备时间。该公司扩大兵库厂铝合金车辆组装的同时,已重新评价了生产线布局,将构件加工到车体组装的生产准备时间从2天压缩到0.5天,削减该工序的生产成本约30%,以铁路高速化为背景,适应铝合金车辆需求的增长,提高了车辆市场(订货)的竞争力。铁道车辆用于补强车体各面骨架结构(侧端)的板材,使之部件化并组装。然后,安装车门、座椅等,通过装配转向架进而完成整车。但现有的工厂内,用桥式吊车搬运车体部件,由于机器人焊接及FSW等焊接生产线…     

浅析复合材料在高速动车组上的应用

介绍了复合材料(玻璃纤维和碳纤维复合)裙板与铝合金材料裙板的结构、性能对比,对动车组采用复合材料新结构裙板和既有铝合金结构裙板进行了静强度、模态等性能分析,证明了复合材料裙板在高速动车组上应用的适用性。     

铝合金地铁车辆车顶制造工艺改进

唐山轨道客车有限责任公司制造的地铁车辆采用了轻量化大断面中空挤压铝合金型材,由于铝合金焊接变形量较大,出现车顶超差等问题。通过改进车顶支撑工装,增加附件安装样板及调整组装工艺参数,车顶的轮廓度及附件安装精度得到有效控制,改进效果良好。     

接触网常用铝合金定位器管材料性能对比分析

对我国和德国接触网零件铝合金定位器管的铝合金材料从化学成分、金相组织、静态力学性能和疲劳极限4方面进行对比和试验,分析材料成分对使用性能的影响,提出选择铝合金材料生产定位器的建议。     

高速动车组铝合金车体底架焊接变形控制

结合CRH2型动车组铝合金车体底架组焊的生产实践，通过对底架焊接变形因素进行分析，提出采用刚性固定、优化焊接工艺规范、预制反变形、增加工艺加长尺寸等措施来控制铝合金车体底架的焊接变形，提高了产品质量。     

日本6000系铝合金车辆的车体结构与焊接方法

回顾日本铝合金制造车辆的历史,着重介绍从2000系(第1代铝合金制车辆)发展到6000系车辆的车体结构与焊接方法的演变过程。     

欧洲铝合金车辆的现状调查

为了调查欧洲铝合金车辆的应用状况,进行了现场和文献两种调查。调查内容主要有：（1）铁道车辆的现状和各种车体材料的普及状况;（2）铝合金在铁道车辆上的应用背景;（3）除车体以外,铝合金零件在车辆上的应用;（4）铁道车辆采用的铝合金材料;（5）铝合金车辆的制造技术;（6）维修;（7）其他等。这次现场调查,可以说尽管碰到难以想象的困难,在得到充分的情报方面,也难有进展。但对铝合金车辆车体的应用原因、具体的应用材料、除车体以外,铝合金作车辆零件的应用实例乃至铝合金车辆今后的动向等方面,还是能够概要地把握的。即使在欧洲,铝合金车辆也是以双壳车体为主流,一般使用的铝合金材料是6005A合金。使用铝合金的理由是基于其较轻的质量和较低的价格。作为铝合金用在车体以外的实例,则有乘客用的登车台阶和车钩等。     

地铁铝合金车体静强度计算及模态分析

应用有限元分析软件ANSYS建立某地铁铝合金车体结构的有限元模型,并根据国内外的地铁车辆技术标准和地铁车辆的实际运行状态确定载荷工况,计算车体在整备(AW0)和超常状态(AW3)下的静强度和振动模态。研究结果表明,该铝合金车体的强度满足要求。