Application d’alliage d’aluminium dans l’équipement léger de transport ferroviaire

L’alliage d’aluminium a une série d’excellentes caractéristiques telles que faible densité, résistance et rigidité spécifiques élevées, bonne conductivité / conductivité thermique, résistance à l’absorption et à l’amortissement des chocs, blindage électromagnétique et absorption d’énergie élevée à un taux de déformation élevé. Par conséquent, il est largement utilisé dans l’aérospatiale, le transport ferroviaire, l’industrie de la construction navale, les produits électroniques 3C et d’autres domaines.

Application d’alliage d’aluminium dans l’équipement léger de transport ferroviaire

L’alliage d’aluminium est le premier matériau de structure métallique utilisé pour les équipements de transport légers. À l’heure actuelle, la carrosserie du train à grande vitesse dans divers pays a essentiellement adopté un cadre en alliage d’aluminium. En outre, de nombreuses pièces telles que le couvercle supérieur de la carrosserie et la boîte de boîte de vitesses ont également été en aluminium.

L’alliage d’aluminium a été largement utilisé dans les produits d’équipement de transport ferroviaire dans divers pays en raison de son poids léger, de sa résistance à la corrosion et de sa bonne formabilité, y compris principalement la carrosserie et les pièces légères.

Carrosserie de voiture en alliage d’aluminium

Le développement de la technologie de production de profilés en alliage d’aluminium à grande échelle permet la modernisation et la légèreté des trains. Pour les véhicules ferroviaires, le poids de la structure de la carrosserie représente environ 15% ~ 30% du poids de l’ensemble du véhicule. Par conséquent, la réduction de poids de la carrosserie est d’une grande importance pour l’accélération des véhicules. Au Japon, le profil creux poreux complexe à paroi mince produit par l’alliage 6n01 (c’est-à-dire l’alliage 6005) avec de meilleures performances d’extrusion, de soudage et de corrosion sous contrainte a été développé, qui a remplacé avec succès les profils 7N01 et 7003 et est largement utilisé dans la structure du plancher, de la plaque latérale et du toit de la carrosserie. En Europe et en Amérique, le profil extrudé al-mg-si6005a avec de bonnes performances d’extrusion et un processus de production simplifié est principalement utilisé pour la carrosserie de voiture en alliage d’aluminium, ce qui résout efficacement le problème de la corrosion sous contrainte sur la prémisse du maintien de la résistance. En outre, les profilés extrudés 6061, 6063, 6082 et 6085 sont également progressivement popularisés. En termes de plaque de carrosserie, l’alliage d’aluminium déformé 5083 est le plus largement utilisé]. La recherche sur la carrosserie de voiture en alliage d’aluminium en Chine a commencé tard. En 1989, Changchun Bus Factory a développé la première rame de métro avec carrosserie en alliage d’aluminium en Chine. La carrosserie adopte une structure de poutre en plaque, qui a un processus complexe et un coût élevé et n’a pas été popularisée à grande échelle. En 1996, l’ancien ministère des Chemins de fer a organisé le développement de la carrosserie de voiture en alliage d’aluminium ice2 et a fabriqué la première carrosserie de voiture en alliage d’aluminium à structure mixte en Chine, qui a favorisé le développement technique de profilés en alliage d’aluminium pour les véhicules par des entreprises nationales. En 2001, Changchun Bus Factory du groupe CNR a construit la première ligne de production automatique de carrosserie de voiture en alliage d’aluminium en Chine, et a développé et fabriqué des carrosseries de voitures en alliage d’aluminium d’EMU (210 km / h), de trains d’essai à grande vitesse (270 km / h) et de véhicules de métro avec des matériaux domestiques. L’usine de matériel roulant CSR Nanjing Puzhen, l’usine de locomotives électriques de Zhuzhou et l’usine de matériel roulant CSR Tangshan ont également établi successivement des lignes de production et commencé à produire des carrosseries de voitures en alliage d’aluminium. En 2007, la carrosserie en alliage d’aluminium de 300 km / h EMU (voir Figure 1) conçue et fabriquée indépendamment par Qingdao Sifang locomotive et matériel roulant Co., Ltd. a été mise hors ligne avec succès. Jusqu’à présent, la technologie de R & D et de fabrication de la carrosserie de voiture en alliage d’aluminium en Chine s’est classée parmi les plus avancées au monde et est largement utilisée dans les équipements de transport ferroviaire tels que l’UEM et la rame de métro.

Avec la mise à niveau de l’équipement de transport ferroviaire, sa réduction de poids ne se limite pas à la carrosserie de la voiture, et de plus en plus de pièces en matériaux d’acier traditionnels ont été remplacées par de nouveaux alliages d’aluminium à haute résistance. À l’heure actuelle, la boîte de vitesses, le support de ressort pneumatique, la carrosserie de la boîte d’essieu, le couvercle d’extrémité du moteur et d’autres pièces de glace en Allemagne, le Shinkansen au Japon et le TGV en France sont généralement en alliage d’aluminium à haute résistance. Les trains à grande vitesse chinois « Blue Arrow » et « China Star » développés au cours de la neuvième période du plan quinquennal utilisent également un grand nombre de trains aériens en alliage d’aluminium.

Plancher de base, déflecteur latéral, couvercle d’extrémité de moteur, ventilateur de moteur, boîte de vitesses, etc. Avec le développement continu de l’équipement de transport ferroviaire dans le sens de la vitesse élevée et de la charge lourde, il existe une demande urgente de composants de bogie légers tels que le moteur de traction, le jeu de roues, la plaque de transmission, la carrosserie de la boîte d’essieu et la tige de traction. L’alliage d’aluminium coulé et l’alliage d’aluminium forgé sont de plus en plus largement utilisés dans ces composants, et l’alliage d’aluminium forgé présente plus d’avantages en termes de résistance, d’allongement et de ténacité aux chocs. Les matériaux utilisés pour les pièces forgées en alliage d’aluminium sont principalement les alliages d’aluminium 2A14, 6082 et 7050, 2A14

Le forgeage a une résistance modérée après traitement thermique et convient aux pièces à forte charge; Les pièces forgées en alliage d’aluminium 6082 ont de bonnes performances de soudage et conviennent aux pièces qui doivent être soudées avec d’autres pièces [13]; Les pièces forgées en alliage d’aluminium 7050 ont d’excellentes propriétés mécaniques complètes et une résistance à la corrosion sous contrainte, et conviennent aux pièces de charge dynamique. L’aluminium Chalco est une boîte d’essieu en alliage d’aluminium forgé à haute résistance 7050 développée et fabriquée par des entreprises nationales, qui a été chargée par lots et appliquée aux EMU macédoniens exportés, aux EMU tchèques et à d’autres projets. La pièce finie de corps de boîte d’essieu en alliage d’aluminium est d’environ 45 kg, ce qui n’équivaut qu’à 1 / 3 de la seule pièce de corps de boîte d’essieu en acier moulé. Calculé en installant deux corps de boîte d’essieux pour chaque jeu de roues, un seul jeu de roues peut réduire de 170 kg et l’effet de réduction de poids est considérable.

L’aluminium Chalco est le dessin physique des pièces forgées de la tige oscillante du moteur et de la tige de traction de la boîte d’essieu pour bogie produite par les entreprises nationales. Le matériau du produit est 2A14. Cette marque d’alliage d’aluminium a de bonnes performances de forgeage, des performances modérées après traitement thermique et une petite déformation d’usinage. Le processus de chaque processus de la même série de produits est relativement mature, et maintenant il a été produit de manière stable et fourni par lots.

En outre, l’alliage d’aluminium à haute résistance 7050 est également utilisé pour produire la partie clé du dispositif d’entraînement à arbre creux de l’ensemble de roues - la plaque de transmission. La structure traditionnelle de la plaque de transmission est une grande forge en acier d’une masse de 100 kg. Après avoir utilisé un matériau en alliage d’aluminium, la masse n’est que d’environ 35 kg. En tant que partie importante de la masse non suspendue du bogie, sa réduction de poids joue un rôle évident dans l’amélioration des performances dynamiques de l’ensemble du véhicule.

Pour résumer, selon l’analyse de l’application de l’alliage d’aluminium dans l’industrie ferroviaire, la conception légère de l’équipement de transport ferroviaire à ce stade

Les matériaux structurels métalliques utilisés sont principalement en alliage d’aluminium, complété par un alliage de magnésium. La technologie connexe de l’alliage d’aluminium dans l’industrie du transport ferroviaire a été relativement mature. Le prochain axe de recherche est de développer un nouvel alliage d’aluminium à haute résistance, de réduire le coût de production de masse de l’alliage d’aluminium et d’élargir la gamme d’applications de l’alliage d’aluminium.