Kiirrongi vagunid keevitatakse alumiiniummaterjalide abil. Mõned kiirrongiliinid läbivad külmi piirkondi, mille temperatuur on miinus 30–40 kraadi Celsiuse järgi. Mõned Antarktika uurimislaevade instrumendid, seadmed ja elutarvikud on valmistatud alumiiniummaterjalidest ja peavad taluma 60–70 kraadi Celsiuse järgi madalaid temperatuure. Arktikast Euroopasse sõitvad Hiina kaubalaevad kasutavad ka osa alumiiniummaterjalidest valmistatud seadmeid, millest osa puutub kokku lausa miinus 50–60 kraadise temperatuuriga. Kas nad suudavad nii suure külmaga normaalselt töötada? Pole probleemi, alumiiniumisulamid ja alumiiniummaterjalid ei karda äärmist külma ega kuumust.

Alumiinium ja alumiiniumisulamid on suurepärased madala temperatuuriga materjalid. Need ei ole madalal temperatuuril rabedad, nagu tavalised teras- või niklisulamid, mille tugevus ja elastsus madalatel temperatuuridel oluliselt vähenevad. Alumiinium ja alumiiniumsulamid on aga erinevad. Neil ei ole madalal temperatuuril hapruse jälgi. Kõik nende mehaanilised omadused suurenevad oluliselt temperatuuri langedes. See ei sõltu materjali koostisest, olgu see siis valatud alumiiniumisulam või sepistatud alumiiniumsulam, pulbermetallurgiasulam või komposiitmaterjal. See ei sõltu ka materjali olekust, olenemata sellest, kas see on töödeldud olekus või pärast kuumtöötlust. See ei ole seotud valuploki ettevalmistamise protsessiga, olgu see siis valamise ja valtsimise või pideva valamise ja valtsimise teel. Samuti ei ole see seotud alumiiniumi ekstraheerimise protsessiga, sealhulgas elektrolüüsi, süsiniku termilise redutseerimise ja keemilise ekstraheerimisega. See kehtib kõikide puhtusastmete kohta, alates protsessialumiiniumist 99,50% kuni 99,79% puhtusega, kõrge puhtusastmega alumiiniumist 99,80% kuni 99,949% puhtusega, ülipuhta alumiiniumi puhtusega 99,950% kuni 99,9959% ja ülipuhta alumiiniumi puhtusega 99,9960%. 99,9990% puhtusega ja ülikõrge puhtusastmega alumiinium, mille puhtus on üle 99,9990%. Huvitaval kombel ei esine ka kahel teisel kergmetallil, magneesiumil ja titaanil, madalal temperatuuril haprust.

Kiirrongi vagunites tavaliselt kasutatavate alumiiniumsulamite mehaanilised omadused ja nende seos temperatuuriga on toodud allolevas tabelis.

Kiirrongi vagunid kasutavad alumiiniummaterjale, nagu Al-Mg-seeria 5005 legeeritud plaadid, 5052 legeeritud plaadid, 5083 legeeritud plaadid ja profiilid; Al-Mg-Si seeria 6061 legeeritud plaadid ja profiilid, 6N01 sulamprofiilid, 6063 sulamprofiilid; Al-Zn-Mg seeria 7N01 legeeritud plaadid ja profiilid, 7003 sulamist profiilid. Need on standardsetes olekutes: O, H14, H18, H112, T4, T5, T6.

Tabeli andmetest nähtub, et alumiiniumisulamite mehaanilised omadused suurenevad temperatuuri langedes. Seetõttu on alumiinium suurepärane madala temperatuuriga konstruktsioonimaterjal, mis sobib kasutamiseks rakettide madala temperatuuriga kütuse (vedel vesinik, vedel hapnik) mahutites, veeldatud maagaasi (LNG) transpordilaevades ja maismaal asuvates mahutites, madala temperatuuriga keemiatoodete konteinerites, külmhoonetes. , külmutusautod ja palju muud.

Maal sõitvate kiirrongide konstruktsioonikomponente, sealhulgas vagunite ja vedurite komponente, saab valmistada olemasolevate alumiiniumisulamite abil. Ei ole vaja uurida uut alumiiniumisulamit külmades piirkondades töötavate vankrikonstruktsioonide jaoks. Kui aga suudetaks välja töötada uus 6XXX sulam, mille jõudlus on umbes 10% kõrgem kui 6061 sulam, või 7XXX sulam, mille üldine jõudlus on ligikaudu 8% kõrgem kui 7N01 sulam, oleks see märkimisväärne saavutus.

Järgmisena arutleme vankrialumiiniumisulamite arengusuundade üle.

In curraudteeveeremi vagunite, sulamplaatide nagu 5052, 5083, 5454 ja 6061, koos pressitud profiilidega nagu 5083, 6061 ja 7N01 rentimine ja hooldus. Kasutatakse ka mõningaid uuemaid sulameid, nagu 5059, 5383 ja 6082. Neil kõigil on suurepärane keevitatavus, kusjuures keevitustraadid on tavaliselt 5356 või 5556 sulamitest. Loomulikult on eelistatud meetod hõõrdkeevitus (FSW), kuna see ei taga mitte ainult kõrget keevituskvaliteeti, vaid välistab ka keevitustraatide vajaduse. Jaapani 7N01 sulam, mille koostis on Mn 0,200,7%, Mg 1,02,0% ja Zn 4,0–5,0% (kõik protsentides), on leidnud laialdast kasutust raudteesõidukite valmistamisel. Saksamaa kasutas 5005 sulamist plaate, et toota külgseinte kiirusega Trans Rapid vaguneid ning 6061, 6063 ja 6005 sulami ekstrusioonprofiile. Kokkuvõtlikult võib öelda, et siiani on nii Hiina kui ka teised riigid kiirrongide tootmisel nendest sulamitest enamasti kinni pidanud.

Alumiiniumisulamid kärudele kiirusel 200km/h ~ 350km/h

Rongide töökiiruse alusel saame kategoriseerida vagunite alumiiniumsulamid. Esimese põlvkonna sulameid kasutatakse sõidukite jaoks, mille kiirus on alla 200 km/h ja need on tavapärased sulamid, mida kasutatakse peamiselt linna raudteesõidukite vagunite tootmiseks, näiteks 6063, 6061 ja 5083 sulamid. Teise põlvkonna alumiiniumsulameid, nagu 6N01, 5005, 6005A, 7003 ja 7005, kasutatakse 200–350 km/h kiirrongide vagunite tootmiseks. Kolmanda põlvkonna sulamite hulka kuuluvad 6082 ja skandiumi sisaldavad alumiiniumsulamid.

Skandiumi sisaldavad alumiiniumisulamid

Scandium on üks tõhusamaid alumiiniumi teravilja rafineerijaid ja seda peetakse oluliseks elemendiks alumiiniumisulami omaduste optimeerimisel. Skandiumisisaldus on alumiiniumisulamites tavaliselt alla 0,5% ja skandiumi sisaldavaid sulameid nimetatakse ühiselt alumiinium-skandiumisulamiteks (Al-Sc sulamid). Al-Sc sulamid pakuvad selliseid eeliseid nagu kõrge tugevus, hea plastilisus, suurepärane keevitatavus ja korrosioonikindlus. Neid kasutatakse erinevates rakendustes, sealhulgas laevadel, kosmosesõidukites, reaktorites ja kaitseseadmetes, muutes need uue põlvkonna alumiiniumisulamiteks, mis sobivad raudteesõidukite konstruktsioonide jaoks.

Alumiinium vaht

Kiirronge iseloomustavad kerged teljekoormused, sagedased kiirendamised ja aeglustused ning ülekoormatud toimingud, mis nõuavad, et vagunikonstruktsioon oleks võimalikult kerge, samas vastaks tugevus-, jäikus-, ohutus- ja mugavusnõuetele. On selge, et ülikerge alumiiniumvahu kõrge eritugevus, erimoodul ja kõrge summutusomadused vastavad nendele nõuetele. Välismaised uuringud ja hinnangud alumiiniumvahu rakendamise kohta kiirrongides on näidanud, et vahtalumiiniumtäidisega terastorudel on 35–40% suurem energia neeldumisvõime kui tühjadel torudel ja paindetugevus 40–50%. See muudab vankri sambad ja vaheseinad vastupidavamaks ja vähem kokkuvarisemisohtlikuks. Alumiiniumvahu kasutamine energia neelamiseks veduri eesmises puhvertsoonis suurendab löögi neeldumisvõimet. 10 mm paksusest alumiiniumvahust ja õhukestest alumiiniumlehtedest valmistatud sandwich-paneelid on 50% kergemad kui originaalterasplaadid, suurendades samal ajal jäikust 8 korda.