铁道车辆中常用材料及其使用细则-精品文档资料

铁道车辆中常用材料及其使用细则

0引言

铁路在当今世界上已经成为必不可少的出行通道，铁道车辆涵盖了现在所有的可在铁路上运行的车辆种类，包括一般列车，动车等等，这些车辆都是由不同的零部件组合而成，而这些零部件必然是由一系列金属材料制造而成的，制造工艺的深度以及制造材料的好坏直接影响到铁道车辆的相关性能，我们在铁路运输的高速发展中，一步步将最底层、最原始也是最重要的步骤——材料进行不断的提升，给上层技术的发展提供了可靠保证，让高科技有了一定的发展空间，如果材料的发展不能跟上时代的进步，那立于这个之上的一切都将只是一纸空谈。近些年以来，为了减少车辆负重，碳纤维强化塑料（CFRP）以其轻量化的特点得到广泛应用，但是，整体来讲还是以金属材料为主。

铁道车辆发展至今其种类也不断增加，但在构造上并没有发生很大变化。这是标准化的要求，也是铁路本身大工作量的客观要求。现在我们可以很容易发现铁路车辆的外形开始有了变化，特别是整体车厢的设计更加贴近生活，更加人性化，但是具体来说，只是实际的零部件有了更科学合理的结构设计。

一般来说，车辆的基本构造由五大部分组成，它们分别是：车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置和制动装置。这五大部分以现在的制造工艺来讲，都是由一系列的金属材料制成的。具体

的部件构造是使用哪种金属材质我们下面进行进一步的探讨。

1 铁道车辆使用材料需满足的实际要求

众所周知，铁路车辆一般是进行长距离、高负荷的运转，这便直接地要求我们所使用的制造材料需要满足一定的条件，这样才能在实际的应用中成为可能。具体要求有：要具有以下几个方面的特性：结构强度、刚度、振动特性等。高机械特性更是车体强度得到提升的主要原因，高机械特性一般包括：纵弹性模量、拉伸强度、冲击动态强度、0.2%屈服强度即弹性极限应力、抗冲击断裂、疲劳特性特性。同时，在铁道车辆的高速运行状态下，与外界产生的极大摩擦必定会引起温度的急剧上升，这也就要求使用材料还要具有一定的阻燃性，另一方面，材料在应用中必定要经过一定的加工过程，这便要求使用材料有一定的塑造性。其它方面如易于维修、耐腐蚀、可再生等等这些节约成本、有益于环保的特性也是铁道车辆材料选用时必须要考虑的。

2钢铁在铁道车辆中的应用

第一辆钢制车辆的制造是在1927年开始得以实现的，随着对车速的不断要求，我们逐步地要求钢制车辆进一步轻量化，现在在一般的铁道车辆中均是由钢制材料所制成的。一般来说，普通钢铁一般具有容易成形、高强度、易于加工、焊接、维修、价格合理等有点。其形成和制造工艺是在铁的基础上控制碳元素的含量，然后经过热处理的加工，得到了强度便于控制的钢。在铁道车辆上我们以往使用的有普通结构的轧制钢材、普通冷轧钢

板、轻质材料、高耐候性轧制钢、高强度钢等等。不同种类的钢有不同的特点，故其使用范围也不尽相同。比如普通钢容易锈蚀，所以在车辆车体的使用上一般不会将其应用于外部直接接触空

气的外围结构上。对于钢铁的焊接方法上，由于其制材及成型比较容易，一般采用电弧焊等一般技术就能满足钢铁焊接的条件。当然还有TCS不锈钢脉冲MAG焊工艺。

3铝合金在铁道车辆中的应用

在世界范围内，铝的存储量在金属中居第一位，在通过一系列加工的情况下，其强度和抗拉强度会得到很大的提高，从物理特性方面考虑，相对于其它金属材质其密度要小，这也为铁道车辆的轻便提供了很好的原料。铝合金因为其显著特点在铁道车辆车体上的应用越来越广泛，动车在我国得到了空前的发展，而动车车体普遍来讲都是对采用铝合金的焊接结构，就焊接方法来讲，在铁道车辆上主要采用的是长纵焊缝连接，这种对于焊缝焊接的方法，长期以来得到普遍的应用。在科技进步神速的现代，已经有专业的焊接机器人在这之上的应用，相比于人工焊接来说，机器人焊接有更高的焊接效率，保证了焊接质量、劳动强度得到了降低、工艺成本也更低。

4 CFRP复合材料的应用

碳纤维增强复合材料，显著特点表现为轻质量以及高强度。这种材料应用于高规格的科技产品上，如F1赛车、波音181客机等等。在实际的工程中如：桥梁加固、维修等都用到了这种新

生的材料。在工程中使用的一般材料由于时间的积累，外界不可测因素的影响，多少都会产生损坏，利用碳纤维结构进行固定、修整是现代工艺常用的方法。CFRP首先由美国开始制造，它是由美国空军基地在两千摄氏度以上的高温下抽取人造丝而得到的，其融合程度非常高。日本在碳纤维方面的发展也非常迅速，当今时代，碳纤维主要由日本生产，其次为美国，其他国家次之。

5 现代铁道车辆制造材料的主流趋势

复合材料通俗来讲也就是塑料，在现代的货车制造业中得到了迅猛发展，而在实际中如何选择合适的复合材料也是非常关键的。其轻便性是其它材质无法比拟的，也许现代工艺技术来讲，复合材料的合成成本远远高于铝制材料，但是在未来的发展空间内来看，复合材料作为铁道车辆的制造材料其发展前景远远高于铝制材料。当然就目前复合材料的影响力度来讲，由于传统理解上人们对复合材料能否应付险恶的作业环境存在很大的质疑（主要是温度以及压力等环境因素），故而其应用并不广泛，但是随着复合材料的不断革新，在不断的实验下，肯定能找到符合要求的新型材料，这也是我们要为之努力的。