火车的历史

早期的火车主要由铸铁和木材制成。特别是蒸汽锅炉是用铁制成的,这意味着这些零件经常会因为火车提供动力而需要大量的热水而遭受严重的腐蚀和生锈。直到近50年,铝在铁路工业中的使用才开始普及,但即使是一些早期的火车也已经采用了铝。

早期的蒸汽火车

据我们所知,火车上的铝应用可以追溯到1894年。纽约、纽黑文和哈特福德铁路公司建造了一辆特殊的轻型汽车,该铁路采用铝座椅框架。在20世纪30年代,进行了针对货车或乘用车的全铝铁路车厢的制造实验。例如,1933年芝加哥世界博览会上展出了主线铝乘用车。

尽管实验将在接下来的几十年中继续进行,并且铝的某些特定用途开始兴起,但直到1960年代,铝的使用才在行业中广泛普及。到1980年代,铝已广泛应用于各种铁路应用,特别是城市地铁系统和高速列车。

铝的优势

就像航空航天和汽车等可比较的行业一样,铝具有许多明显的优势,使其在铁路行业中广受欢迎。从早期机车的铸铁过渡到今天,火车的许多承重元件由铝制成,更不用说车厢了。

当然,更重要的优势是铝具有很高的强度重量比。铝合金的许多进步都是航空航天业的创新成果,在航空航天业,开发轻质材料的溢价巨大。铁路的效率在很大程度上取决于通过减少车辆的重量来减少摩擦,但随着铝的广泛使用,铁路的效率立即得到提高。

火车

铝合金的另一个显着优点是其耐腐蚀性。铝的自然钝化工艺(当金属暴露于氧气时会形成一层薄的氧化铝层)降低了进一步氧化的可能性,并且可以通过对金属进行阳极氧化来提高保护性。铝的耐腐蚀性能,对于通常具有30年或更长时间生命周期的火车的耐久性来说是一个重要的考虑因素。

铝还具有较高的可成形性、美观,这是现代乘用车的关键因素。由于可以轻松加工成各种可能的形状,并且多余的材料都可以回收,因此与其他材料相比,生产效率更高。

铝合金的开发进展导致铝的许多前沿应用正在继续改变铁路行业。例如,工程师已经开发出一种泡沫铝,该泡沫铝被用于制造高速火车车厢,并且比玻璃纤维轻20%,但仍然非常坚固。

铝在铁路工业中的用途

铝在货运列车和旅客列车中几乎无处不在。对于前者,铝的重量轻,可以运输更大的有效载荷。创新行业应用的一个例子是使用内部加硬的空心型材,该型材用于货车的可移动侧壁。与钢制墙相比,铝制墙可以用更少的零件制成,既易于建造又更轻巧,并且允许单个工人操纵,从而进一步减少了劳动强度。

如今,乘用车通常是用铝型材制成的,铝型材的长度相当于列车的全长。各个部分焊接在一起,并用门窗周围的水平构件加固。由于所需零件少,装配工艺简单,制造效率高于钢材,成品更轻、更便宜、更符合空气动力学。

铝的多功能性也使火车制造商能够满足行业的新需求。许多列车具有流畅的曲线形设计,这意味着可以达到更高的速度。铝技术可以在不牺牲结构完整性或安全性的情况下实现低的轴重。此外,可持续性和环境保护等问题正被更多地考虑,铝合金使制造商能够更好地满足这些需求。

具有曲线形设计的高速列车

你会在火车上找到哪些合金

铝合金受欢迎的特性包括重量轻、易于制造、机械强度、可焊性、耐腐蚀性以及如何进行热处理。符合这些特性的合金分为5xxx和6xxx系列。常用的金属板有5052、5083、5086、5454和6061。出于挤压的目的,5083、6061和7005是更普遍的。焊接时,使用5356或5556作为填料。

即使在先进的高速列车上,除了航空航天工业中常见的7075合金外,还将使用上述合金。由于铝合金的多样性,铝几乎可以应对来自铁路工业的各种挑战。