搅拌摩擦焊在轨道交通领域的应用现状与发展前景

摘要:从搅拌头几何特征对焊接过程的影响、动车组车体部件的搅拌摩擦焊与钢轨的搅拌摩擦焊3方面总结了搅拌摩擦焊技术在轨道交通领域的应用现状与发展前景。在搅拌摩擦焊过程中,搅拌头几何特征会影响焊接产热与材料流动,进而影响接头性能。因此,应合理设计搅拌头的轴肩形状与尺寸、搅拌针形状与尺寸及搅拌针螺纹。目前,动车组车体部件主要材质为铝合金,其搅拌摩擦焊工艺已较成熟。随着交通运载装备制造领域对轻量化的需求进一步增大,部分车体部件中开始采用镁合金,其搅拌摩擦焊是未来的研究方向。其中,铝-镁异质合金中对于IMCs的调控是研究重点。在钢轨搅拌摩擦焊方面,采用低转速与低焊接速度的方式,可以抑制马氏体组织形成,满足中国铁道行业标准的要求。在此基础上提升焊接效率,是未来研究的关键。

轨道客车轻量化材料及其连接技术的发展与展望

摘要:随着轨道客车产业的快速发展,车辆用材料和连接技术取得了长足的进步,耐候钢、不锈钢及铝合金等金属材料大规模使用,推动了电弧焊、电阻焊、搅拌摩擦焊为代表的焊接方法获得广泛应用,焊接作业自动化率不断提升,更好地保证了产品质量。文中对轨道客车产业现状及发展前景、面临的服役环境挑战进行了简要叙述,对车辆应用材料发展历程进行了总结,对面向未来使用的更高强度、更优性能的轻质合金材料、纤维增强复合材料及其优异的综合服役性能对推动轨道客车领域新材料的不断应用情况进行了分析,同时对激光焊、激光-电弧复合焊、自冲摩擦铆接、绿色优质粘接为代表的先进连接技术对解决未来新型材料连接工艺前景做了展望,提出了今后轨道客车轻量化材料和连接技术的发展方向和研究重点。

电力机车车体总成自动化焊接应用研究

摘要:电力机车车体是整个电力机车的承载主体,稳定的焊接质量对于保证行车安全至关重要。选取典型HXD1型电力机车车体总成为对象,从电力机车车体总成结构特点、自动化焊接工位布局、自动焊设备选型、自动焊焊接参数调试、样件验证及实物应用等方面进行了介绍。通过批量生产验证将自动焊台位与上下工序连通,满足了电力机车车体总成的自动上下料、自动化焊接要求,最终电力机车车体总成在行业内首次实现自动化焊接工程化应用。

我国铁路轴承用钢应用质量现状

摘要:轴承是铁路机车车辆走行系统的关键部件,轴承钢作为轴承的关键基础材料,需要安全、可靠、稳定的性能。结合实际案例介绍了近年来铁路轴承因轴承钢质量问题引发的故障,如轴承剥离、裂损和裂纹等,通过失效分析查明了轴承损伤原因为非金属夹杂物、碳化物超标和碳化物偏析等。介绍了近年来铁路轴承用钢在自主创新攻关及应用方面的情况。

增材制造在轨道交通领域的应用与挑战

摘要:先进轨道交通装备作为高端制造的典型代表,其技术发展与产业革新具有重要战略意义和经济社会价值。增材制造技术的出现为先进材料、结构和装备的研发及应用带来了前所未有的机遇。文章首先介绍了增材制造的技术内涵与优势,然后结合轨道交通装备制造的内在要求和发展趋势,深入讨论了增材制造技术在轨道交通领域的应用现状、发展潜力及技术挑战,给出了增材制造技术与轨道交通装备制造的双向需求及结合点,指明了相关技术领域的协同创新及跨行业、跨领域合作是实现增材制造轨道交通装备的应有之义,从而为有序促进增材制造技术在轨道交通领域的应用,实现我国轨道交通高端装备智能制造产业的突破式发展提供参考。

钢轨材料局部激光熔覆自熔性合金涂层的磨损与滚动接触疲劳行为

摘要:激光熔覆技术可用于钢轨局部损伤表面的局部修复,但局部修复钢轨材料的磨损与滚动接触疲劳损伤规律尚不清楚。通过在钢轨试样表面切除凹槽来模拟局部损伤,在凹槽处激光熔覆Ni 基、Fe 基和Co 基自熔性合金粉末,分析修复钢轨微观组织与硬度,然后利用双轮对滚试验研究局部修复钢轨试样的磨损与滚动接触疲劳行为。结果表明,激光熔覆涂层形成了共晶与枝晶组织,Ni 基涂层组织粗大、硬度较小,Fe 基与Co 基涂层组织尺寸较小,Fe 基涂层硬度最大,Co 基涂层硬度居中。相比未熔覆区域,激光熔覆区(涂层)塑性变形层厚度较小,且涂层原始硬度越高,硬化后硬度越大,但硬化率和硬化层厚度更小。未熔覆区滚动接触疲劳裂纹较长,但裂纹角度较小;熔覆区裂纹长度均有所降低,但裂纹扩展角度明显增大;熔覆区与未熔覆区结合处疲劳损伤最为严重,疲劳裂纹角度和深度均比熔覆区和未熔覆区更大。对比分析发现,Stellite 21(Co基)熔覆试样摩擦因数较低,熔覆区与未熔覆区磨损深度差较小,抗滚动接触疲劳性能较好,较为适合钢轨局部损伤的激光修复。研究结果可为激光熔覆技术在钢轨局部修复上的应用与优化提供理论与技术指导。

动车组轴箱轴承服役性能演化研究

摘要:围绕动车组轴箱轴承修程修制优化研究工作,分析了润滑脂、轴承关键尺寸和性能指标、轴承内圈浅表层硬度、微观组织等随着服役里程延长的性能演化趋势。研究表明:随着服役里程延长,润滑脂性能、密封性能处于正常状态,未发生异常磨耗现象;轴承游隙、轴承旋转精度、工作面粗糙度、圆度等关键指标也处于正常状态;轴承浅表层硬度基本没有发生变化,服役过程中不会发生奥氏体向马氏体转变的情况,服役里程延长未导致轴箱轴承发生次表面诱发的滚动接触疲劳,材料的显微组织没有发生退化。修程修制优化后,轴箱轴承可以满足新的服役条件,能够在一定程度上延长检修周期。

合成摩擦材料在轨道交通领域的应用与发展

摘要:合成摩擦材料以其重量轻、摩擦系数稳定、性能可调节性强等优点,成为轨道交通列车制动装置中的关键材料,主要产品应用于制动的合成闸片、合成闸瓦和用于踏面清扫及修形的研磨子。综合概述了合成摩擦材料在我国轨道交通领域的发展历程,详细介绍了3 种产品的物理力学性能和摩擦性能特点,并就合成摩擦材料在铁路机车、城市轨道交通列车、动车组列车等轨道交通上的应用实例和发展情况做了分析。基于列车行驶和制动的复杂工况,对合成摩擦材料在使用过程中常见的金属镶嵌、裂纹、异常磨耗等问题进行成因剖析并提出解决策略。面对轨道交通“提速、重载、轻量化、安全“的发展趋势,提出合成摩擦材料在深化基础理论研究、更高速度等级应用及摩擦副匹配关系等方向的发展需求,为我国在合成摩擦材料的研究及应用提供参考和思路。

树脂基碳纤维复合材料在轨道车辆车体上的应用及制造工艺概述

摘要:以韩国摆式列车车体为例初步介绍了树脂基复合材料车体制造方法,并详细阐述了树脂基碳纤维复合材料车体制造工艺,包括预浸料制造工艺、热压罐成型工艺、真空辅助树脂灌注成型工艺、自动铺放工艺、拉挤成型工艺和缠绕成型工艺的具体内容和主要参数。研究结果可为树脂基碳纤维复合材料在轨道交通车辆车体上的应用提供参考。

交通装备用铝合金的表面处理技术现状及展望

摘要:文章分析了铝合金受到腐蚀的主要因素,针对铝合金表面天然生成的氧化膜耐蚀性有限的问题,为增强铝合金表面耐蚀性而进行表面处理,综述了铝合金的化学转化、阳极氧化、有机涂层、电镀、激光熔覆、溶胶-凝胶等传统表面处理技术,对新型涂层,如智能涂层、石墨烯涂层及纳米技术等新兴材料和技术作了简述。提出将纳米材料、自清洁和智能涂层等相结合,采用先进的表面处理设备和清洁生产工艺,开发新型材料和热处理工艺等发展趋势。