铁道车辆上应用铝合金的探讨

摘 要 铁路运输是我国一种重要的交通运输。如今铁路车辆不断朝着轻量化改进，铝合金得到了更为广泛的应用。文章通过对铝合金的特征以及铁道车辆上铝合金应用优势分析，结合铝合金在铁道车辆的应用现状，探讨了铝合金在铁道车辆上的应用发展。

关键词 铝合金；铁道；应用；发展

中图分类号：U271 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0076-01

铁路运输是我国重要的交通运输，其在社会主义经济发展中起着极为重要的作用。而铁路车辆则是铁路运输当中承载旅客及货物的交通工具，作为铁路当中的一个主要环节，随着铁路的高速化发展，铁路车辆不断朝着轻量化而改进，而铝合金材料的应用则是促进其轻量化的重要措施，本文则具体针对铁道车辆上铝合金材料的应用展开探讨。

1 铝合金的特征

铝属于轻金属，密度小，约为钢的1/3，铝中加入一种或者几种元素则构成了铝合金，相对于铝，铝合金更具强度与硬度，具有更好的物理力学性能，耐久性好、易于加工、适用范围广泛，同低碳钢相比，其强度可以胜过一些合金钢。按加入的合金元素来分，铝合金可以分为铝-锰合金、铝-铜-镁合金、铝-铜合金等，不同种类的铝合金有着不同的特性与使用范围，现具体分析其主要特性。

1）质量轻。铝的密度为钢的1/3，使用铝合金材料的车体，要比钢制车体要轻30%，实现了轻量化的需求。

2）机械性能优良。如今各种工业结构件中使用的铝合金多为6061-T6，属于“AI-Mg-Si”系列，其力学性能稳定，机械性能优良，便于工程使用。

3）耐腐蚀性能好。铝合金接触空气时，表面可以形成一层细密的氧化膜，能够有效防止被腐蚀，因此同其他材料相比，其耐腐蚀性更好，使用寿命长，并且运营维护的费用低。而实验证明在常用的铝合金材料中，AI-Mg系5083具有很好的耐腐蚀性，其次为AI-Mg-Si系。

4）挤压性能。AI-Mg-Si系材料的挤压性能好，而AI-Mg系与AI-Mg-Si系挤压性能差，而6005B、6005C对7N01合金的壁厚方向耐应力腐蚀裂纹性进行了改善，将被越来越广泛地利用。

2 铁道车辆上铝合金应用优势

1）节能降耗，利于环保。铝合金在拥有轻量化的基础之上，在强度上也能够满足安全的需求，对于高速列车来说，要使车辆轻量化的最佳途径则是提升车体的用铝比例。

2）便于加工与制造。随着铝合金生产工艺、铝合金车辆制造技术的不断进步，铝合金车体的制造工艺也大大简化，制造工作量也相对减少，并且无需除锈、可以回收，便于维护，更有利于加工与制造。并且适用于各种表面处理，可以在铝合金表面着色、喷涂等，提高其耐蚀性，并且使车体表面更为美观。

3）价格适中。铝材料的价格较高，铝合金材料的车辆制造成本有所增加，但由于轻量化的特点，铝合金给铁道车辆带来了运能的增加与耗能的减少，以及维修费用的降低等。并且铝合金车辆更具回收价值，报废车辆的回收价值中，钢车为100%，而铝车则为480%，因而，采用铝合金的车辆综合效益高，价格适中，成本合理。

4）安全性能好。铝合金车体为型材结构，其刚度要好远远好于普通的碳钢车，因而能够承受更大的机械外力，避免对车内乘客造成致命的伤害。并且，铝合金材料也具有优良的耐火性与耐电弧性，同钢铁相比，其具有更优良的导热性与散热性，这些特性都使得铝合金车体具有更好的安全性能。

3 铝合金在铁道车辆的应用现状

高速、节能、舒适、安全、环保是如今交通运输发展的主要目标，铝合金作为轻量化发展的首选材料，具有诸多的无可比拟的优势，因而其被越来越广泛地应用到铁道车辆当中。近年来，时速超过300 km/h的高铁、高速磁垫式、新型混合结构车辆等的不断投入使用，促进了铝合金更好的发展前景。如今，在世界范围内，生产与制造铝合金车体成为了城市轨道交通发展与铁路运输事业发展的总体趋势。

我国铁道运输载客量以及物流量为世界首位，然而我国铝合金车体开发起步较晚。长春轨道客车股份有限公司于1989年开发了首辆铝合金地铁车体，并于2001年建成了我国的第一条铝合金自动化焊接生产线，开发出了我国第一辆磁悬浮列车，随后，南京蒲镇车辆厂、唐山车辆厂、株洲电力车辆厂等都陆续建立起了生产线，逐渐生产铝合金车体。随着我国交通事业的不断发展，“和谐号”的诞生以及城市地铁轨道交通的不断发展，铝合金车体越来越多地出现在人们的生活中，铁道部引进国外先进生产技术，实现了铁路的跨越式发展，如今，京广高铁、京沪高铁等的运营，建立起了巨大的铝合金车辆市场需求，进一步推动了中国铝合金车体制造技术的发展。

同时，由于铝合金车体制造仍然处在高速发展阶段，尚未有一个完全成熟的技术运用体系，因而也存在着一些技术等问题。如今铝制轨道车辆的发展，要远远落后于汽车运输行业，由于铝制品创新的周期长、加上铁道车厢的使用寿命长，使得车体与车的零部件等验证周期长，从整体上看，铝合金车体在运输市场上的使用量远远不如航空航天、汽车运输以及一些民用市场。同时，铁路运输重载与高速对铁路工程构件的耐磨腐蚀性也提出了更高的要求，如今使用高速列车制动盘、电弧喷涂维修铁路桥梁等方式，可以得到一定的耐磨、防滑以及抗腐蚀效果。此外，铁路车辆铝合金的应用也有许多技术上的难题，例如铁道车辆车身工件大部分为冲压形成，而用冲压钢板的方法冲压铝板易出现裂缝；车身工件大部分为焊接组装，但铝的焊接比钢材焊接的难度要大，其焊接的外表需要光滑，并且要对零部件进行电泳与喷涂。

4 铝合金在铁道车辆上的应用发展

如今世界各国组织大量人力、财力以及物理对车辆用铝材，以及一些新的技术、工艺进行深入研究，特别是在轧制工艺、挤压工艺、材料整体化、大型化、空心化等，以及材料的各种特殊性能、处理方法、结合方法、材料混搭方法、表面处理等方面，都展开了科技攻关与开发，促进铁道用铝材向着高标准、高性能、节能环保等方向发展，推进到一个新的水平。

当前随着铁道交通事业的不断发展，以及铝合金车辆运行考验的深入，我们需要进行更为广泛的试验研究，适当地引进一些先进的技术与相关的设备，并将其转化为自身的经验与技术使用。同时需加强对铝合金材料的技术研究和开发，有效提升铝合金材料使用的综合性能，例如融合一些新工艺方法，采用喷射成型等工艺，降低制造成本，稳定产品质量，此外要加强焊接工艺以及控制技术研究，提升焊接质量，只有材料与制造技术的不断发展，才能够探索出更为合理的车辆结构，我国目前在一些主要的制造技术上还依靠进口，因而需要加大对技术的研究，缩短差距。而在铝合金车辆的保养方面，需要从厂商、用户以及列检等环节，都需要提升保养与环保意识，制定严格流程，完善对车辆的应用管理，有效降低对铝合金车辆破坏。

5 结束语

铝合金车体的应用是铁路运输事业以及城市轨道发展的必然趋势，铝合金因其良好的性能与诸多优势，将铁路车辆设计与制造技术提升到了一个新的高度。随着铝合金制造应用技术的不断发展，其将成为现代化铁路发展应用的主流，我们必须要不断开展技术攻关与开发，促进我国轨道运输行业的高速发展。

参考文献

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