Сучасний стан застосування титанових сплавів у транспортних залізницях

Залізничні транспортні засоби (Railway Cars, RVs) — засоби пересування, які курсують по залізничних лініях. Вони стосуються поїздів, які використовують залізниці або міські залізничні транзитні лінії як робочі платформи. Вони складаються з силових систем, систем гальмування, систем тяги та інших допоміжних систем. Це інженерно-технологічний продукт зі специфічними функціями, який відповідає потребам транспортного виробництва та має вплив на навколишнє середовище.

Залізничні транзитні транспортні засоби використовують електроенергію як джерело енергії і в основному включають локомотиви, пасажирські вагони, вантажівки та залізничні вагони. На даний момент наша країна має найбільшу залізничну мережу в світі і є єдиною країною в світі з чотирма основними сучасними видами транспорту: метрополітен, швидкісний трамвай, швидкісна залізниця та пасажирська виділена лінія.
У залізничних транспортних засобах найважливішими конструкційними матеріалами в даний час є алюмінієвий сплав і сталь. Серед них алюмінієвий сплав широко використовується в конструкційних матеріалах поїздів завдяки таким перевагам, як легка вага, висока міцність і хороша стійкість до корозії; сталь широко використовується в конструкційних матеріалах кузова автомобіля завдяки таким її перевагам, як висока міцність і хороша стійкість до корозії.
З прискоренням урбанізації в нашій країні міський залізничний транспорт швидко розвивається, що також висуває підвищені вимоги до конструкційних матеріалів транспортних засобів.
Таким чином, такі матеріали, як алюмінієві сплави та сталь, які використовуються в транспортних засобах міського залізничного транспорту, мають бути певною мірою легкими. В останні роки титанові сплави широко використовуються в залізничних транспортних засобах через їх низьку щільність, високу питому міцність, корозійну стійкість, стійкість до високих і низьких температур та інші властивості.
Стан досліджень титанових сплавів у залізничних транспортних засобах
Застосування титанових сплавів вперше почалося в 1940-х роках. Завдяки таким перевагам, як висока міцність, легка вага та стійкість до корозії, застосування титанових сплавів у залізничних транспортних засобах переважно зосереджено в тягових і гальмівних системах.
У 1960-х роках французькі вчені використовували титанові сплави в системах тяги залізничних транспортних засобів, головним чином у електромоторах CRH2 з низьким коефіцієнтом тертя, електромоторах TGV із низьким коефіцієнтом тертя та транспортних засобах метро TGV із низьким коефіцієнтом тертя.
Система тяги поїздів CRH2, розроблена французькими інженерами, виготовлена ​​з титанового сплаву. Це вперше в світі використовується титановий сплав.

У 1970-х роках залізничні відомства Німеччини та Італії використовували титанові сплави в гальмівних системах залізничних транспортних засобів, головним чином у гальмівних пристроях поїздів, включаючи основні гальма, гальмівні диски та гальмівні колодки.
Під час процесу гальмування поїзда титановий сплав може поглинати велику кількість теплової енергії, тим самим ефективно зменшуючи коефіцієнт тертя між колесами та рейками; в той же час титановий сплав не буде виробляти іскри під час процесу гальмування, уникаючи небезпеки пожежі, викликаної тертям.
Після 1980-х років країни по всьому світу поступово усвідомлювали переваги та цінність титанових сплавів у залізничних транспортних засобах і почали застосовувати їх для залізничних транзитних транспортних засобів.
Франція, Німеччина, Італія, Японія та інші країни активно вивчають технологію застосування та перспективи розвитку титанових сплавів у залізничному транспорті. Наприкінці 1980-х років Франція розпочала дослідження щодо застосування титанових сплавів у залізничних транспортних засобах.
Японія почала проводити дослідження технології застосування титанових сплавів у залізничних транспортних засобах у середині-1980 XX століття. Університет Токіо, Університет Хоккайдо, Університет Васеда та ін., а також компанії-виробники залізничних транспортних засобів спільно проводили дослідження технології застосування титанових сплавів у транспортних залізницях.
З середини-1990 минулого століття країни по всьому світу досягли значного прогресу в дослідженні технології застосування титанових сплавів у транспортних залізницях. США, Велика Британія, Австралія, Канада та інші країни використовують титанові сплави для виробництва гальмівних дисків і колодок для швидкісних поїздів.
Університет Токіо в Японії провів масштабну дослідницьку роботу щодо матеріалів гальмівних дисків високошвидкісних поїздів і процесів виробництва. На початку 1990-х Німеччина почала легувати титан гальмівні диски для високошвидкісних поїздів.
Однак застосування титанових сплавів у внутрішніх залізничних транзитних транспортних засобах все ще знаходиться в зародковому стані. Якщо ми хочемо просувати використання титанових сплавів у залізничних транспортних засобах у великому масштабі, необхідно вирішити наступні проблеми:
Щоб підвищити ефективність застосування та якість титанових сплавів у залізничних транспортних засобах, головним чином необхідно вирішити такі проблеми, як тріщини, пори та шлакові включення, які схильні до появи в титанових сплавах під час процесу зварювання, а також розробити уніфіковані, стандартизовані та наукові специфікації процесу зварювання титанового сплаву та методи випробувань для керівництва та покращення якості зварювання титанового сплаву.
Відповідно до структурних характеристик залізничних транзитних транспортних засобів і вимог середовища обслуговування, встановлено відповідну стандартну систему для керівництва застосуванням титанових сплавів у залізничних транзитних транспортних засобах у моїй країні. Звичайно, моя країна все ще стикається з багатьма проблемами у застосуванні титанових сплавів у залізничних транспортних засобах.
посилання

Лі Фен "Дослідження та застосування високоміцних і жаростійких алюмінієвих сплавів для високошвидкісних залізничних високошвидкісних EMU" Журнал Пекінського університету Цзяотун, 2009.

Su Yongjun "Дослідження щодо застосування нових титанових сплавів у залізничних транспортних засобах" Національний центр контролю якості залізничного транспортного обладнання та інспекції Co., Ltd., 2017.

Лю Ліфен "Полегшений метод проектування та застосування поїздів метро на основі технології комп'ютерного моделювання" Journal of Engineering Materials, 2012.

Лю Шихуей "Дослідницький прогрес у розробці та технології виробництва високоміцних і жаростійких титанових сплавів для високошвидкісних поїздів" Залізнична наука та технології, 2014.

Се Кецян «Обговорення наукового прогресу та напрямку розробки застосування високоефективних матеріалів із титанового сплаву та технології виробництва» Журнал китайських кольорових металів, 2016 р.