סטטוס יישום נוכחי של סגסוגות טיטניום ברכבי מעבר
רכבי רכבת (קרונות רכבת, קרוואנים) הם כלי תחבורה הפועל על קווי רכבת. הם מתייחסים לרכבות המשתמשות במסילות רכבת או בקווי תחבורה עירוניים כרציפי ההפעלה שלהן. הם מורכבים ממערכות כוח, מערכות בלימה, מערכות משיכה ומערכות עזר אחרות. זהו מוצר טכנולוגי הנדסי בעל פונקציות ספציפיות העונה על הצרכים של ייצור תחבורה ויש לו השפעה על הסביבה.
רכבי מעבר רכבות משתמשים בחשמל כמקור אנרגיה וכוללים בעיקר קטרים, קרונות נוסעים, משאיות וקרונות רכבת. נכון להיום, למדינה שלנו יש את רשת הרכבות הגדולה בעולם והיא המדינה היחידה בעולם עם ארבעה מצבי תחבורה מודרניים עיקריים: רכבת תחתית, רכבת קלה, רכבת מהירה וקו ייעודי לנוסעים.
בכלי תחבורה רכבת, החומרים המבניים החשובים ביותר כיום הם סגסוגת אלומיניום ופלדה. ביניהם, סגסוגת אלומיניום נמצאת בשימוש נרחב בחומרים מבניים לרכבות בשל יתרונותיה כגון משקל קל, חוזק גבוה ועמידות טובה בפני קורוזיה; פלדה נמצאת בשימוש נרחב בחומרים מבניים של מרכבי רכב בשל יתרונותיה כגון חוזק גבוה ועמידות טובה בפני קורוזיה.
עם האצת העיור בארצנו, מעבר הרכבות העירוני התפתח במהירות, מה שהציב גם דרישות גבוהות יותר לחומרים מבניים לרכב.
לכן, חומרים כגון סגסוגות אלומיניום ופלדה המשמשים ברכבי תחבורה עירוניים צריכים להיות קלים בעיצוב במידה מסוימת. בשנים האחרונות, סגסוגות טיטניום נמצאות בשימוש נרחב בכלי תחבורה מסילה בשל הצפיפות הנמוכה, החוזק הספציפי הגבוה שלהן, עמידותן בפני קורוזיה, עמידותן בטמפרטורה גבוהה ובטמפרטורה נמוכה ותכונות אחרות.
סטטוס מחקר של סגסוגות טיטניום ברכבי מעבר
היישום של סגסוגות טיטניום החל לראשונה בשנות הארבעים. בשל יתרונותיו כגון חוזק גבוה, משקל קל ועמידות בפני קורוזיה, היישום של סגסוגות טיטניום ברכבי מעבר מתרכז בעיקר במערכות מתיחה ובלימה.
בשנות ה-60, מדענים צרפתים השתמשו בסגסוגות טיטניום במערכות מתיחה של רכבי מעבר, בעיקר ב-CRH2 EMUs עם מקדם חיכוך נמוך, TGV EMUs עם חיכוך נמוך ורכבי רכבת תחתית TGV בעלי חיכוך נמוך.
מערכת המתיחה לרכבת CRH2 שפותחה על ידי מהנדסים צרפתים עשויה מסגסוגת טיטניום. זו הפעם הראשונה בעולם בה נעשה שימוש בסגסוגת טיטניום.
בשנות ה-70, מחלקות הרכבת הגרמנית והאיטלקית השתמשו בסגסוגות טיטניום במערכות בלימה של רכבי מעבר, בעיקר בהתקני בלימה של רכבת, לרבות בלמים ראשיים, דיסקי בלמים ורפידות בלמים.
במהלך תהליך בלימת הרכבת, סגסוגת טיטניום יכולה לספוג כמות גדולה של אנרגיית חום, ובכך למעשה להפחית את מקדם החיכוך בין הגלגלים למסילות; יחד עם זאת, סגסוגת טיטניום לא תייצר ניצוצות במהלך תהליך הבלימה, תוך הימנעות מסכנות אש הנגרמות מחיכוך.
לאחר שנות ה-80, מדינות ברחבי העולם הבינו בהדרגה את היתרונות והערך של סגסוגות טיטניום ברכבי מעבר, והחלו ליישם אותן על רכבות מעבר.
צרפת, גרמניה, איטליה, יפן ומדינות אחרות חוקרים באופן פעיל את טכנולוגיית היישום ואת סיכויי הפיתוח של סגסוגות טיטניום ברכבי מעבר. צרפת החלה במחקר על היישום של סגסוגות טיטניום ברכבות מעבר ברכבות בסוף שנות ה-80.
יפן החלה לערוך מחקר על טכנולוגיית היישום של סגסוגות טיטניום ברכבי תחבורה באמצע ה-1980. אוניברסיטת טוקיו, אוניברסיטת הוקאידו, אוניברסיטת וואסדה וכו', וחברות לייצור רכבות ביצעו יחד מחקר על טכנולוגיית היישום של סגסוגות טיטניום ברכבי מעבר.
מאז אמצע ה-1990, מדינות ברחבי העולם עשו התקדמות גדולה יותר במחקר על טכנולוגיית היישום של סגסוגות טיטניום בכלי תחבורה ציבורית. ארצות הברית, בריטניה, אוסטרליה, קנדה ומדינות אחרות משתמשות בסגסוגות טיטניום לייצור דיסקי בלמים ורפידות בלמים לרכבות מהירות.
אוניברסיטת טוקיו ביפן ביצעה עבודת מחקר מקיפה על חומרים ותהליכי ייצור של דיסק בלמים לרכבת במהירות גבוהה. גרמניה החלה בסגסוגת טיטניום של דיסקי בלמים לרכבות מהירות בתחילת שנות ה-90.
עם זאת, היישום של סגסוגות טיטניום ברכבי תחבורה מקומיים עדיין בחיתוליו. אם ברצוננו לקדם את השימוש בסגסוגות טיטניום ברכבות מעבר רכבות בקנה מידה גדול, יש לפתור את הבעיות הבאות:
כדי לשפר את יעילות היישום והאיכות של סגסוגות טיטניום ברכבי מעבר ברכבת, זה בעיקר לפתור את הבעיות כגון סדקים, נקבוביות ותכלילי סיגים המועדים להתרחש בסגסוגות טיטניום במהלך תהליך הריתוך, ולנסח מאוחד, סטנדרטי ו מפרטי תהליך ריתוך מסגסוגת טיטניום מדעית ושיטות בדיקה להנחות ולשיפור איכות ריתוך סגסוגת טיטניום.
על פי המאפיינים המבניים של רכבי מעבר מסילה ודרישות סביבת השירות, הוקמה מערכת סטנדרטית מתאימה כדי להנחות את היישום של סגסוגות טיטניום ברכבי מעבר מסילה במדינה שלי. כמובן, המדינה שלי עדיין מתמודדת עם אתגרים רבים ביישום סגסוגות טיטניום ברכבות מעבר.
הפניות
לי פנג "מחקר ויישום של סגסוגות אלומיניום חזקות ועמידות בחום עבור רכבות מהירות גבוהות של רכבת מהירה EMU" כתב העת של אוניברסיטת בייג'ינג Jiaotong, 2009.
סו יונגג'ון "התקדמות המחקר על היישום של סגסוגות טיטניום חדשות ברכבות מעבר" הלאומית לפיקוח ופיקוח על איכות ציוד מעברי רכבת ושות', בע"מ, 2017.
Liu Lifeng "שיטת עיצוב קלת משקל ויישום של רכבות תחתית המבוססות על טכנולוגיית הדמיית מחשב" Journal of Engineering Materials, 2012.
Liu Shihui "התקדמות המחקר בטכנולוגיית עיצוב וייצור של סגסוגות טיטניום חזקות ועמידות בחום לרכבות מהירות" מדע וטכנולוגיה של רכבת, 2014.
Xie Keqiang "דיון על התקדמות מחקר וכיוון פיתוח יישומים של חומרים מסגסוגת טיטניום בעלי ביצועים גבוהים וטכנולוגיית ייצור" כתב העת של מתכות לא ברזליות סיניות, 2016.
