रेल ट्रांजिट एक सुरक्षित, आरामदायक, पर्यावरण के अनुकूल और ऊर्जा-बचत करने वाला हरे परिवहन है, चीन के सार्वजनिक परिवहन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। रेल पारगमन निर्माण का पैमाना साल -दर -साल विस्तार कर रहा है, ऑपरेशन नेटवर्क बढ़ रहा है, ऊर्जा की खपत नाटकीय रूप से बढ़ रही है, कुल बिजली की खपत का लगभग 30% के लिए रेल पारगमन खातों में कर्षण ऊर्जा की खपत, यदि वाहन का वजन 10% तक कम हो जाता है, तो ऊर्जा की खपत 6% से 8% तक कम हो सकती है।
घरेलू सख्ती से रेल पारगमन के निर्माण को बढ़ावा देने के साथ, रेल पारगमन उपकरण उद्योग की "14 वीं पंचवर्षीय योजना" अवधि भी विकास के अवसरों के तेजी से विकास में है। नई सामग्री, नई तकनीकों और नई तकनीकों में रेल परिवहन उपकरण, विशेष रूप से हल्के उपकरण, स्पेक्ट्रम, उच्च गति वाले भारी-शुल्क और हरी बुद्धिमान दिशा में, इसकी अधिक जरूरी जरूरतों का विकास। टाइटेनियम मिश्र धातु, इसकी कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति, अच्छी वेल्डेबिलिटी और अच्छे संक्षारण प्रतिरोध के कारण, रेल परिवहन उद्योग का ध्यान केंद्रित किया गया है, और धीरे-धीरे संबंधित उत्पादों और ऑन-बोर्ड अनुप्रयोगों के टाइटेनियम मिश्र धातु के व्यवहार्यता अध्ययन को अंजाम दिया।
21 अप्रैल, 2022 को, चीन के स्वतंत्र अनुसंधान और नए फक्सिंग हाई-स्पीड इंटीग्रेटेड इंस्पेक्शन ट्रेन के विकास ने सफलतापूर्वक 870 किमी प्रति घंटे की एक सापेक्ष रेंडेज़वस स्पीड हासिल की, जो उज्ज्वल-लाइन रेंडेज़वस स्पीड के साथ हाई-स्पीड रेल ट्रेनों का एक विश्व रिकॉर्ड बना रहा है, "CR450 साइंस एंड टेक्नोलॉजी इनोवेशन की योजना" की योजना बना रही है। पूरे जोश में, CR400 से CR450 तक, गति 50 किमी\/घंटा बढ़ जाती है, जो सामग्री की सुरक्षा, शक्ति और हल्के पर उच्च आवश्यकताओं को आगे बढ़ाती है।
1 टाइटेनियम मिश्र धातु विशेषताएं
टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं में उत्कृष्ट व्यापक यांत्रिक गुण हैं, एयरोस्पेस, नौसेना हथियार, रासायनिक उद्योग और समुद्री निर्माण और अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के अन्य पहलुओं में, "मेटल ऑफ़ द एयर", "मरीन मेटल", "द राइज ऑफ द थर्ड मेटल" के रूप में जाना जाता है। तीसरी धातु "।
टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के प्रदर्शन लाभ इस प्रकार हैं।
(1) कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति (शक्ति और घनत्व अनुपात)। टाइटेनियम मिश्र धातु का घनत्व लगभग 4.5 ग्राम\/सेमी 3 है, और विशिष्ट शक्ति पहली धातु में स्थित है। उच्च विशिष्ट शक्ति का मतलब है कि जब संबंधित संरचनात्मक शक्ति को पूरा किया जाता है, तो हल्का सामग्री के द्रव्यमान की आवश्यकता होती है, जो संरचनात्मक डिजाइन को अधिक कॉम्पैक्ट करने में सक्षम बनाता है और संरचना का वजन काफी कम हो जाता है, इस प्रकार उपकरणों की सुरक्षा में सुधार होता है।
2) अच्छी वेल्डेबिलिटी। टाइटेनियम मिश्र धातु TIG वेल्डिंग, लेजर वेल्डिंग और इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग और अन्य वेल्डिंग विधियों के लिए उपयुक्त है, वेल्ड की ताकत सब्सट्रेट की ताकत के 90% से अधिक तक पहुंच सकती है, जैसे कि वेल्डिंग दोष, माध्यमिक वेल्डिंग द्वारा मरम्मत की जा सकती है।
3) अच्छा संक्षारण प्रतिरोध। टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह एक ऑक्साइड फिल्म बनाना आसान है और यह संक्षारक नहीं है, और उपचार क्षमता के बाद झिल्ली टूट गई है। आर्द्र वातावरण और समुद्री जल मीडिया में काम करते हुए, इसका संक्षारण प्रतिरोध स्टेनलेस स्टील की तुलना में कहीं बेहतर है। इसलिए, टाइटेनियम मिश्र धातु के उपयोग को कोटिंग के बिना संरक्षित किया जा सकता है।
(४) उत्कृष्ट थकान प्रतिरोध। यूएस स्ट्रेटेजिक टोही विमान SR -7 l एयरफ्रेम के टाइटेनियम मिश्र धातु संरचना का उपयोग करते हुए, 30 की उड़ान की ऊंचाई, 000 m, ध्वनि की गति से 3.5 गुना अधिकतम गति, 1966 में सेवा शुरू हुई, 1998 के लिए 32 साल की स्थायी विघटन के लिए 32 वर्षों के भीतर कोई क्षति नहीं हुई।
(5) समग्र सामग्री के साथ अच्छी संगतता, अधिमानतः कार्बन फाइबर पूर्व-एम्बेडेड भागों के रूप में उपयोग किया जाता है। विमानन उद्योग के विकास के साथ, टाइटेनियम मिश्र धातु, संक्षारण प्रतिरोध की उच्च विशिष्ट ताकत के कारण, जबकि कार्बन फाइबर प्रबलित कंपोजिट (सीएफआरपी) में एक छोटी विशिष्ट गुरुत्व, अच्छी कठोरता और शक्ति, आदि हैं, इसलिए इन 2 सामग्रियों का व्यापक रूप से विमानन उद्योग में उपयोग किया गया है। विमानन उद्योग में समग्र सामग्री के अनुप्रयोगों की बड़ी संख्या के साथ, टाइटेनियम मिश्र धातु की मात्रा भी धीरे -धीरे बढ़ रही है। अन्य धातुओं की तुलना में, टाइटेनियम मिश्र धातुओं के साथ अधिक संगत हैं और धीरे -धीरे विमान के कुछ हिस्सों में स्टील और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को बदल दिया है।
रेल वाहनों के हल्के की बढ़ती आवश्यकता के साथ, रेल परिवहन उपकरणों में कार्बन फाइबर कंपोजिट का अनुप्रयोग धीरे -धीरे बढ़ रहा है, जैसे कि कार बॉडी, बोगी फ्रेम, ड्राइवर के कमरे और उपकरण डिब्बे आदि परीक्षण उत्पादन के लिए कार्बन फाइबर कंपोजिट का उपयोग कर रहे हैं। पूर्व-दयनीय भागों के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली सामग्री एल्यूमीनियम मिश्र धातु, टाइटेनियम मिश्र धातु और आयरन-निकेल मिश्र धातु हैं। पूर्व-दयनीय धातु संरचनात्मक भागों के कार्बन फाइबर के साथ संभावित अंतर के कारण होने वाली ताकत, हल्के वजन, थर्मल स्थिरता और विद्युत रासायनिक जंग को ध्यान में रखते हुए, टाइटेनियम मिश्र धातु को पूर्व-दयनीय भागों के रूप में पसंद किया जाना चाहिए।
अनुसंधान की वर्तमान स्थिति में रेल पारगमन वाहनों में 2 टाइटेनियम मिश्र धातु
2.1 टाइटेनियम मिश्र धातु बोगी फ्रेम
बोगी रेल वाहनों के सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है, जो रेल वाहन चलने के कार्य को महसूस करता है, जो सीधे वाहन संचालन, बिजली प्रदर्शन और ड्राइविंग सुरक्षा की गुणवत्ता से संबंधित है। बोगी फ्रेम बोगी भागों की विधानसभा के लिए वाहक है, जिसमें आम तौर पर साइड बीम, क्रॉस बीम, और निलंबन माउंट शामिल हैं जो संबंधित उपकरणों की स्थापना के लिए आवश्यक हैं, आदि। टाइटेनियम मिश्र धातु बोगी फ्रेम का उपयोग रेलर यात्रा के कार्य का एहसास कर सकता है। टाइटेनियम मिश्र धातु फ्रेम का उपयोग उच्च शक्ति, हल्के बोगी संरचना का एहसास कर सकता है, अनसुने द्रव्यमान और अंतर-स्प्रिंग द्रव्यमान को कम कर सकता है, और फिर पहियों और रेल के बीच बल में सुधार कर सकता है, और बोगी संरचना की सुरक्षा और परिचालन विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है।
एक टाइटेनियम मिश्र धातु बोगी फ्रेम वेल्डिंग में, टाइटेनियम मिश्र धातु TA2 और TA18 का उपयोग, इसके कुल द्रव्यमान के आधार पर मौजूदा फ्रेम ताकत को पूरा करने के लिए लगभग 40%कम हो गया, जैसा कि चित्र 1, चित्रा 2 में दिखाया गया है। टाइटेनियम मिश्र धातु फ्रेम की विकास प्रक्रिया में, टाइटेनियम में बेम्स के वेल्डिंग प्रक्रिया की तकनीकी प्रक्रिया समस्याएं। वेल्डिंग के बाद वैक्यूम हीट ट्रीटमेंट द्वारा वेल्डिंग के अवशिष्ट, और वेल्डिंग के अवशिष्ट आंतरिक तनाव को समाप्त कर दिया गया था, ताकि टाइटेनियम मिश्र धातु फ्रेम मौजूदा डिजाइन इंडेक्स की आवश्यकताओं को पूरा करता है, और बाद के टाइटेनियम मिश्र धातु फ्रेम के आगे के संरचनात्मक अनुकूलन और डिजाइन के लिए मूल डेटा संचित किया गया है।
2.2 टाइटेनियम ब्रेक क्लैंप
ब्रेकिंग सिस्टम के एक मुख्य घटक के रूप में, ब्रेक कैलिपर का प्रदर्शन और कार्य सीधे ब्रेकिंग सिस्टम की ऑपरेशन स्थिति और गुणवत्ता को प्रभावित करता है। टाइटेनियम मिश्र धातु ब्रेक कैलिपर का आवेदन अंडर-स्प्रिंग और इंटर-स्प्रिंग द्रव्यमान को कम कर सकता है, ऑपरेशन की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है, और जंग और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ा सकता है; कम तापमान वातावरण के तहत संरचनात्मक शक्ति प्रदर्शन अधिक स्थिर है।
विकसित टाइटेनियम मिश्र धातु तीन-पॉइंट ब्रेक क्लैंप को चित्र 3 में दिखाया गया है। मुख्य लोड किए गए भाग जैसे हैंगिंग, गेट पीस सपोर्ट, हैंगिंग सीट, सिलेंडर हेड, पिस्टन ट्यूब, सिलेंडर हेड कंडिट, योक और लीवर टीसी 4 टाइटेनियम मिश्र धातु से बने हैं, जिसमें कुल वजन 17.6 किलोग्राम है। टाइटेनियम मिश्र धातु ब्रेक क्लैंप यूनिट को शक्ति परीक्षण, कम दबाव और उच्च दबाव वाले परिवेश तापमान सीलिंग परीक्षण, परिवेश तापमान संवेदनशीलता परीक्षण, प्राथमिक निकासी समायोजन राशि परीक्षण, अधिकतम निकासी समायोजन राशि परीक्षण और राहत निकासी परीक्षण के अधीन किया गया था। परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि टाइटेनियम मिश्र धातु ब्रेक क्लैंप यूनिट कार्यात्मक सूचकांक आवश्यकताओं को पूरा करता है, और एक ही समय में, 1 मिलियन गुना थकान परीक्षण और सदमे कंपन परीक्षण पास करता है। -50 डिग्री कम तापमान वातावरण में, 48 घंटे रखने के बाद, टाइटेनियम मिश्र धातु ब्रेक क्लैंप यूनिट सभी कार्य सामान्य हैं, यह दर्शाता है कि टाइटेनियम मिश्र धातु ब्रेक क्लैंप में कम तापमान प्रतिरोध है और अल्पाइन वातावरण में आवेदन के लिए उपयुक्त है।
2.3 टाइटेनियम मिश्र धातु संक्रमण हुक
संक्रमण हुक एक प्रकार का हुक है जिसका उपयोग दो अलग -अलग प्रकार के हुक को जोड़ने के लिए किया जाता है, ताकि शंटिंग लोकोमोटिव को सुरक्षित रूप से और सुचारू रूप से वाहनों को ओवरहाल करने के लिए स्थानांतरित करने के लिए सुनिश्चित किया जा सके, और साथ ही, संक्रमण हुक को अक्सर लोड करने और उपयोग में होने पर मैन्युअल रूप से लोड करने की आवश्यकता होती है। UIC660 के अनुसार, संक्रमण हुक का एकल वजन 50 किलो से अधिक नहीं हो सकता है, हालांकि, मौजूदा संक्रमण हुक संरचना भारी और भारी है, इसे लोडिंग और अनलोडिंग के दौरान एक ही समय में कई लोगों द्वारा संभाला जाना चाहिए, और यह रखरखाव कर्मियों को व्यक्तिगत चोटों का कारण भी बन जाएगा, इसलिए यह संक्रमण के लिए हूक की सुरक्षा की गारंटी देता है।
एक हल्के टाइटेनियम संक्रमण हुक को डिज़ाइन करें, टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन के लिए संक्रमण हुक के आकार अनुकूलन मॉड्यूल में Ansysworkbench का उपयोग करके चर घनत्व विधि के आधार पर, हल्के संरचनात्मक डिजाइन के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु संक्रमण हुक के टोपोलॉजी अनुकूलन परिणामों के अनुसार, मूल ई-क्लास के साथ हल्के टाइटेनियम संक्रमण हुक, परिणामी हल्के टाइटेनियम मिश्र धातु संक्रमण हुक का वजन 42.15 किलोग्राम है, जो मूल ई-ग्रेड स्टील संक्रमण हुक की तुलना में 57.98% कम है।
चीन रेलवे में एक कंपनी ने एक टाइटेनियम मिश्र धातु संक्रमण हुक विकसित किया है, जैसा कि आंकड़े 4 और 5 में दिखाया गया है। एकल मॉड्यूल हुक का वजन लगभग 20 किलोग्राम है, और पूरे ऑपरेशन प्रक्रिया को एक व्यक्ति द्वारा पूरा किया जा सकता है। 750 kN तन्यता लोड परीक्षण और 850 kN संपीड़ित लोड परीक्षण के दौरान, हुक बॉडी फ्रैक्चर नहीं करती थी, जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है। अनलोडिंग के बाद, हुक बॉडी का परीक्षण किया गया था और एक पूरे के रूप में निरीक्षण किया गया था, और टाइटेनियम मिश्र धातु 10- प्रकार और {{7} प्रकार के सभी हिस्सों को कोई स्पष्ट विरूपण या नुकसान नहीं था। परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि हल्के टाइटेनियम मिश्र धातु संक्रमण हुक वजन में हल्का है, ताकत में उच्च और परिचालन दक्षता में उच्च है, और वर्तमान संक्रमण हुक ऑपरेशन की सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करता है, जबकि आगे के हल्के की व्यवहार्यता भी है।
टाइटेनियम मिश्र धातु सबवे संक्रमण शंकु के उत्पादन में, शेनयांग झोंगटियन उपकरण विनिर्माण कंपनी, लिमिटेड टाइटेनियम प्लेट डाई फोर्जिंग और रिब प्लेट वेल्डिंग मोल्डिंग प्रक्रिया को अपनाता है। मूल स्टील उत्तल शंकु की कास्टिंग प्रक्रिया की तुलना में, इस विधि में अच्छी मोल्डिंग, उच्च दक्षता और अच्छा शंकु प्रदर्शन है, जिसे परीक्षणों द्वारा सत्यापित किया गया है ताकि उपयोग की जरूरतों को पूरा करने में सक्षम हो।
2.4 कर्षण रॉड
सेंटर ट्रैक्शन डिवाइस में मुख्य रूप से सेंटर ट्रैक्शन पिन, ट्रैक्शन रॉड असेंबली (रॉड और रबर बॉल जॉइंट नोड्स के दो छोरों सहित) और बोल्ट और अन्य घटकों को कनेक्ट करने वाले होते हैं। इसका मुख्य कार्य वाहन शरीर और बोगी के बीच संबंध को महसूस करना है, और कर्षण और ब्रेकिंग बल के संचरण का एहसास करना है। टाई रॉड संरचना सरल है, मोल्डिंग प्रक्रिया अपेक्षाकृत सरल है, टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री का उपयोग न केवल वजन में कमी के प्रभाव को प्राप्त करने के लिए, जबकि डाई फोर्जिंग मोल्डिंग कार्यक्रम के उपयोग से सामग्री की उपयोग की दर में भी सुधार हो सकता है, कुल मिलाकर लागत में अधिक वृद्धि नहीं होगी।
टाइटेनियम मिश्र धातु कर्षण टाई रॉड्स संयुक्त रूप से चीन रेलवे कॉरपोरेशन के सिफांग और टाइटेनियम उपकरण द्वारा विकसित की गई हैं, जो डाई फोर्जिंग मोल्डिंग को अपनाने के बाद आंशिक रूप से मशीनीकृत हैं, और भौतिक उपयोग दर 50%से अधिक तक पहुंच सकती है, और समग्र वजन लगभग 42%तक कम हो जाता है, जो वजन में कमी का बहुत स्पष्ट प्रभाव है।
