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中铝助力高速列车驰骋

时间：2012-11-28 星期三来源：中国铝加工网作者：管理员 http://www.alu365.com

　　　由中国铝业西南铝研制生产的、用于时速350公里高铁的铝合金装备轴箱体模锻件，将在年底接受验收。此前，该模锻件样品的各项性能检测都已顺利完成。如果此次能够顺利通过验收，中铝公司将再一次填补我国高铁材料研发工程的技术空白，实现进口材料的又一次国产突破，为国家带来可观的经济效益和技术效益。
　　时下，高铁在中国早已成为热词，但是高铁技术尤其是其材料的研发生产技术却仍然是困扰许多发达国家的技术难关。近年来，我国轨道交通实现了跨越式发展，客运高速化已经成为世界范围内轨道交通发展的主要方向，在极大地满足了国内运输需求的同时，也对轨道交通提速提出了更高的要求，这就对于高速列车的型材、板材提出了更高的要求——不仅要求高速列车车体减重，以减轻对轨道的压力，达到节能的效果，还要提高列车的机动性，同时还要求客车车厢具有良好的密封性，保证乘客的舒适感。铝，一直被称为“会飞的金属”，如今在高速轨道交通建设上也有了广阔的应用空间。铝合金以其重量轻、耐腐蚀等优点，克服了传统材料自重大、易腐蚀等缺点，在经过中铝公司技术团队的持续攻关后，铝合金被广泛应用于高速列车材料上。
　　技术创新需要具有高度责任感的企业和一流的科技人才队伍。中铝公司自2008年接到高铁型材、板材项目后，公司从领导到一线员工对该项目都高度重视，充分发挥所属企业东北轻合金有限责任公司、西南铝业集团有限责任公司的技术优势，集中一批高精人才通过不懈努力，顺利研制完成了高速列车结构件用铝合金材料，改变了我国轨道交通用铝材大部分依靠进口的局面，为我国高速铁路的快速发展提供了技术支撑，不仅填补了国内空白，而且整体技术达到国际先进水平。
　　先进技术成就高铁用材
　　一直以来，中铝西南铝坚持致力于保障我国航空、航天和国防建设。近年来随着高铁的发展，西南铝在高铁材料技术开发方面也位居前沿。相继开发出铝合金轴箱体模锻件和声屏障板等高铁建设的高技术铝合金材料。2004年,西南铝自行生产研制的首批轨道交通用特种铝型材成功下线。同年,国务院常务会议讨论并原则通过历史上第一个《中长期铁路网规划》,以大气魄绘就了超过1.2万公里“四纵四横”快速客运专线网。
　　据中铝西南铝技术质量部副主任方清万介绍，他预计至2015年,我国高铁建设将达到1.6万公里,时速200公里以上的运营动车组将达到1500列。这些动车组的很多部位都将采用铝合金制造,仅铝合金轴箱体模锻件数量就将达近10万件,重量将达6300余吨。在这场高铁建设“盛宴”中,蕴藏着铝合金材料的巨大商机。
　　“轴箱体是动车组转向架上的关键零件,起连接定位作用,几乎承受整个车体的重量,相当于人的膝关节。”方清万说。中铝西南铝继2008年成功开发了第一种铝合金轴箱体模锻件后,2010年又与高校等联合攻关,共同研发第二种新规格轴箱体模锻件。这两种铝合金轴箱体模锻件将分别用于时速在300公里和350公里的高铁车辆箱体中。
　　笔者还了解到,动车组运行时,轴箱体受纵、横、高三个方向振动和冲击,受力巨大,如果轴箱体损坏,会造成车毁人亡的重大事故,组织性能要求极为严格。中铝西南铝开发的第二种铝合金轴箱体模锻件,组织性能完全满足用户技术条件要求。与第一种轴箱体模锻件相比，由于与高校联合攻关，并积累了第一种轴箱体经验，其设计效率提高了3倍,开坯生产效率提高了10倍,切边修伤效率提高了5倍,基本实现了零试模、零修伤,大大缩短了开发周期和交货进度。
　　与此同时,中铝公司东轻、西南铝、河南铝业等企业制造的声屏障板也成功应用到高铁建设中。声屏障板的生产严格按照欧盟标准,对性能、几何尺寸、板型精度要求非常高。2010年以来,中铝西南铝已签订1万多吨声屏障板的订单,目前已大部分交付使用。中铝西南铝还成功研发出高速列车用结构板、内装饰板等配套铝材。截至目前,中铝西南铝已成功交付重庆轻轨共23个品种、300余吨特种铝型材,为今后大规模装备城市轨道交通奠定了技术和装备基础。
　　合金板材填补国内空白
　　铝合金高速列车车体除了主要用宽断面大型挤压铝型材通长拼焊,使车体整体化外，在车体底架和车体端部还需要大量用较高强度板材焊接和弯折制备并连接在车体上的异形承力件，约占车体重量的10％。我国从国外引进的动车就采用了大量的中强可焊特种合金板材用于制造高速列车结构件。为了摆脱国外的控制和降低成本，我国动车生产厂迫切需求国内能提供满足时速200km/h以上的高速列车用的中强可焊特种合金板材。
　　在国家高技术研究发展计划（863计划）项目的支持下，东北轻合金有限责任公司承担了863计划新材料技术领域轨道交通用关键材料项目高速列车结构件用铝合金板材研制的课题研究开发任务。在两年的研制周期内，东轻公司大力开展了高速列车用特种合金板材的成分设计、熔体质量控制、控制弥散相成分、形态和尺寸的铸锭均匀化处理技术、轧制与热处理工艺优化匹配的组织控制技术及中强可焊特种板材焊接技术的研究。
　　“该合金要求严格控制化学成分，减少熔炼污染，充分精炼、过滤、除气、除渣，确保熔体质量。”东轻公司新产品开发科科长罗建华对笔者说。在熔炼铸造过程中，东轻公司投入了大量工程技术和研发人员，对化学成分严格控制，经过反复试制，终于成功铸出符合要求的该合金铸锭。
　　在轧制过程中，东轻公司研究人员连续开展了专项热轧、冷轧工艺研究，研究组织对成品力学性能及成品组织的影响，严格控制变形程度。在热处理上，研究制订出获得最佳力学性能与组织的退火制度，保证了合金的耐应力腐蚀性能。随后，东轻公司通过开展分项研究，重点解决了国产7N01板材焊接强度系数低、折弯易开裂等关键问题。
　　“板材的综合性能达到进口同类产品的水平，打破了高速列车结构件用特种板材大量依赖进口的局面。”罗建华说。目前，东轻公司生产的特种板材已用于制造时速200km/h高速列车铝合金车体中的底架减震器座、枕梁与牵引樑连接等关键部位。
　　自2009年1月至今，东轻公司已陆续为南车青岛四方机车车辆有限公司提供多批合格的特种合金板材，其应用量也正在随着该板材生产技术的进一步完善逐年提高。东轻公司高速列车结构件用铝合金材料的研制成功，填补了国内中强可焊特种合金板材的研制空白。
　　目前南车集团所制造的动车组的底架减震器座、枕梁与牵引梁连接等关键部位全部采用该项目所研制成功的特种合金板材。由于材料综合性能优良，特别是焊接性能的大幅提高，该系列材料还应用到时速350km/h的高速列车，为我国的高速列车的快速发展起到了巨大支持作用。该材料的应用，不但降低高速列车制造厂商的材料成本，也为企业创造了巨大的经济效益，近三年来新增产值3亿多元。
　　“该项目的试制成功将为我国铁路第四次提速提供硬件支持，为我国正在试制铁路动车组提供材料保障，不仅可以满足目前国家轨道交通用铝的需求，同时也极大的提高东轻公司在轨道交通用铝材方面的市场竞争力，为东轻公司实现跨越式发展新战略目标打造新的支撑。”罗建华不无自豪地说。
　　防雪耐寒铝材奏响高寒地铁“好声音”
　　东轻公司研制的合金新型板材不仅可在高速客运列车上应用，而且可以应用到城际列车、轻轨列车、地铁列车以及货运列车车厢等，应用前景广阔。
　　近日，由中国北车长春轨道客车股份有限公司承制的我国首列寒地地铁列车运抵哈尔滨，这标志着哈尔滨地铁工程1号线建设工程进入到最后的联调冲刺阶段。而在北车长客制造的我国首列高寒地铁列车上，大量使用了东轻公司生产的不同规格和合金牌号的铝合金材料。
　　据了解，根据城市总体规划，未来15年哈尔滨市将建设一个国际区域中心区、4个副中心区、4大产业基地，而轨道交通将引导这一次哈尔滨城市发展布局的改变。2008年，哈尔滨地铁工程启动，该项工程是中国首个高寒地铁系统。北车长客集团承担了哈尔滨地铁列车制造任务。而北车长客是东轻公司的重点用户和长期合作伙伴，多年来东轻为北车集团在轨道交通列车上提供了大量的高精尖铝合金材料。
　　哈尔滨地铁1号线采用新型标准B2型铝合金车体，“四动两拖”6辆编组，最高运行速度每小时80公里。在生产这批高寒地铁车辆过程中，长客股份公司大量采购了东轻研发生产的从2毫米到50毫米厚的各种规格铝合金板材，主要应用于地铁车厢、地板等主要部位。东轻公司在该批铝合金材料研制过程中，充分发挥技术和人才优势，投入大量工程技术人员，选派了最优秀的铸造工人和轧机主操纵手，克服了装备陈旧、经验不足、性能要求高等诸多困难，经过熔铸、压延等多道工序，成功试制生产出了在低温环境下保持良好综合性能的铝合金材料，使该地铁列车突破了低温条件下车辆安全稳定运行的技术难关，具备超强的防雪、抗寒性能，可在零下38摄氏度的低温环境下持续运行，该项性能达到了国际先进水平。该地铁列车单体车厢比普通地铁车厢减重4.2吨，能够有效降低列车牵引能耗，是目前国内自重最轻的铝合金地铁列车。正在入轨调试的哈尔滨地铁1号线，承载着冰城人的激情梦想，东轻铝材为冰城圆梦唱响了高寒地铁“好声音”。
　　在可预期的将来,将有更多的“中铝造”铝材助力高铁。中铝公司凭借其强大的铝合金材料研发实力,成功研发出高技术含量铝材,在高铁建设中抢得先机,“中铝造”将成为助推“中国速度”强有力的支撑之一。