由中國鋁業(yè)西南鋁研制生產(chǎn)的、用于時速350公里高鐵的鋁合金裝備軸箱體模鍛件，將在年底接受驗收。此前，該模鍛件樣品的各項性能檢測都已順利完成。如果此次能夠順利通過驗收，中鋁公司將再一次填補我國高鐵材料研發(fā)工程的技術(shù)空白，實現(xiàn)進(jìn)口材料的又一次國產(chǎn)突破，為國家?guī)砜捎^的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效益。
　　時下，高鐵在中國早已成為熱詞，但是高鐵技術(shù)尤其是其材料的研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)卻仍然是困擾許多發(fā)達(dá)國家的技術(shù)難關(guān)。近年來，我國軌道交通實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，客運高速化已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)軌道交通發(fā)展的主要方向，在極大地滿足了國內(nèi)運輸需求的同時，也對軌道交通提速提出了更高的要求，這就對于高速列車的型材、板材提出了更高的要求——不僅要求高速列車車體減重，以減輕對軌道的壓力，達(dá)到節(jié)能的效果，還要提高列車的機動性，同時還要求客車車廂具有良好的密封性，保證乘客的舒適感。鋁，一直被稱為“會飛的金屬”，如今在高速軌道交通建設(shè)上也有了廣闊的應(yīng)用空間。鋁合金以其重量輕、耐腐蝕等優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)材料自重大、易腐蝕等缺點，在經(jīng)過中鋁公司技術(shù)團(tuán)隊的持續(xù)攻關(guān)后，鋁合金被廣泛應(yīng)用于高速列車材料上。
　　技術(shù)創(chuàng)新需要具有高度責(zé)任感的企業(yè)和一流的科技人才隊伍。中鋁公司自2008年接到高鐵型材、板材項目后，公司從領(lǐng)導(dǎo)到一線員工對該項目都高度重視，充分發(fā)揮所屬企業(yè)東北輕合金有限責(zé)任公司、西南鋁業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司的技術(shù)優(yōu)勢，集中一批高精人才通過不懈努力，順利研制完成了高速列車結(jié)構(gòu)件用鋁合金材料，改變了我國軌道交通用鋁材大部分依靠進(jìn)口的局面，為我國高速鐵路的快速發(fā)展提供了技術(shù)支撐，不僅填補了國內(nèi)空白，而且整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
　　先進(jìn)技術(shù)成就高鐵用材
　　一直以來，中鋁西南鋁堅持致力于保障我國航空、航天和國防建設(shè)。近年來隨著高鐵的發(fā)展，西南鋁在高鐵材料技術(shù)開發(fā)方面也位居前沿。相繼開發(fā)出鋁合金軸箱體模鍛件和聲屏障板等高鐵建設(shè)的高技術(shù)鋁合金材料。2004年,西南鋁自行生產(chǎn)研制的首批軌道交通用特種鋁型材成功下線。同年,國務(wù)院常務(wù)會議討論并原則通過歷史上第一個《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》,以大氣魄繪就了超過1.2萬公里“四縱四橫”快速客運專線網(wǎng)。
　　據(jù)中鋁西南鋁技術(shù)質(zhì)量部副主任方清萬介紹，他預(yù)計至2015年,我國高鐵建設(shè)將達(dá)到1.6萬公里,時速200公里以上的運營動車組將達(dá)到1500列。這些動車組的很多部位都將采用鋁合金制造,僅鋁合金軸箱體模鍛件數(shù)量就將達(dá)近10萬件,重量將達(dá)6300余噸。在這場高鐵建設(shè)“盛宴”中,蘊藏著鋁合金材料的巨大商機。
　　“軸箱體是動車組轉(zhuǎn)向架上的關(guān)鍵零件,起連接定位作用,幾乎承受整個車體的重量,相當(dāng)于人的膝關(guān)節(jié)。”方清萬說。中鋁西南鋁繼2008年成功開發(fā)了第一種鋁合金軸箱體模鍛件后,2010年又與高校等聯(lián)合攻關(guān),共同研發(fā)第二種新規(guī)格軸箱體模鍛件。這兩種鋁合金軸箱體模鍛件將分別用于時速在300公里和350公里的高鐵車輛箱體中。
　　筆者還了解到,動車組運行時,軸箱體受縱、橫、高三個方向振動和沖擊,受力巨大,如果軸箱體損壞,會造成車毀人亡的重大事故,組織性能要求極為嚴(yán)格。中鋁西南鋁開發(fā)的第二種鋁合金軸箱體模鍛件,組織性能完全滿足用戶技術(shù)條件要求。與第一種軸箱體模鍛件相比，由于與高校聯(lián)合攻關(guān)，并積累了第一種軸箱體經(jīng)驗，其設(shè)計效率提高了3倍,開坯生產(chǎn)效率提高了10倍,切邊修傷效率提高了5倍,基本實現(xiàn)了零試模、零修傷,大大縮短了開發(fā)周期和交貨進(jìn)度。
　　與此同時,中鋁公司東輕、西南鋁、河南鋁業(yè)等企業(yè)制造的聲屏障板也成功應(yīng)用到高鐵建設(shè)中。聲屏障板的生產(chǎn)嚴(yán)格按照歐盟標(biāo)準(zhǔn),對性能、幾何尺寸、板型精度要求非常高。2010年以來,中鋁西南鋁已簽訂1萬多噸聲屏障板的訂單,目前已大部分交付使用。中鋁西南鋁還成功研發(fā)出高速列車用結(jié)構(gòu)板、內(nèi)裝飾板等配套鋁材。截至目前,中鋁西南鋁已成功交付重慶輕軌共23個品種、300余噸特種鋁型材,為今后大規(guī)模裝備城市軌道交通奠定了技術(shù)和裝備基礎(chǔ)。
　　合金板材填補國內(nèi)空白
　　鋁合金高速列車車體除了主要用寬斷面大型擠壓鋁型材通長拼焊,使車體整體化外，在車體底架和車體端部還需要大量用較高強度板材焊接和彎折制備并連接在車體上的異形承力件，約占車體重量的10％。我國從國外引進(jìn)的動車就采用了大量的中強可焊特種合金板材用于制造高速列車結(jié)構(gòu)件。為了擺脫國外的控制和降低成本，我國動車生產(chǎn)廠迫切需求國內(nèi)能提供滿足時速200km/h以上的高速列車用的中強可焊特種合金板材。
　　在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目的支持下，東北輕合金有限責(zé)任公司承擔(dān)了863計劃新材料技術(shù)領(lǐng)域軌道交通用關(guān)鍵材料項目高速列車結(jié)構(gòu)件用鋁合金板材研制的課題研究開發(fā)任務(wù)。在兩年的研制周期內(nèi)，東輕公司大力開展了高速列車用特種合金板材的成分設(shè)計、熔體質(zhì)量控制、控制彌散相成分、形態(tài)和尺寸的鑄錠均勻化處理技術(shù)、軋制與熱處理工藝優(yōu)化匹配的組織控制技術(shù)及中強可焊特種板材焊接技術(shù)的研究。
　　“該合金要求嚴(yán)格控制化學(xué)成分，減少熔煉污染，充分精煉、過濾、除氣、除渣，確保熔體質(zhì)量。”東輕公司新產(chǎn)品開發(fā)科科長羅建華對筆者說。在熔煉鑄造過程中，東輕公司投入了大量工程技術(shù)和研發(fā)人員，對化學(xué)成分嚴(yán)格控制，經(jīng)過反復(fù)試制，終于成功鑄出符合要求的該合金鑄錠。
　　在軋制過程中，東輕公司研究人員連續(xù)開展了專項熱軋、冷軋工藝研究，研究組織對成品力學(xué)性能及成品組織的影響，嚴(yán)格控制變形程度。在熱處理上，研究制訂出獲得最佳力學(xué)性能與組織的退火制度，保證了合金的耐應(yīng)力腐蝕性能。隨后，東輕公司通過開展分項研究，重點解決了國產(chǎn)7N01板材焊接強度系數(shù)低、折彎易開裂等關(guān)鍵問題。
　　“板材的綜合性能達(dá)到進(jìn)口同類產(chǎn)品的水平，打破了高速列車結(jié)構(gòu)件用特種板材大量依賴進(jìn)口的局面。”羅建華說。目前，東輕公司生產(chǎn)的特種板材已用于制造時速200km/h高速列車鋁合金車體中的底架減震器座、枕梁與牽引樑連接等關(guān)鍵部位。
　　自2009年1月至今，東輕公司已陸續(xù)為南車青島四方機車車輛有限公司提供多批合格的特種合金板材，其應(yīng)用量也正在隨著該板材生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步完善逐年提高。東輕公司高速列車結(jié)構(gòu)件用鋁合金材料的研制成功，填補了國內(nèi)中強可焊特種合金板材的研制空白。
　　目前南車集團(tuán)所制造的動車組的底架減震器座、枕梁與牽引梁連接等關(guān)鍵部位全部采用該項目所研制成功的特種合金板材。由于材料綜合性能優(yōu)良，特別是焊接性能的大幅提高，該系列材料還應(yīng)用到時速350km/h的高速列車，為我國的高速列車的快速發(fā)展起到了巨大支持作用。該材料的應(yīng)用，不但降低高速列車制造廠商的材料成本，也為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，近三年來新增產(chǎn)值3億多元。
　　“該項目的試制成功將為我國鐵路第四次提速提供硬件支持，為我國正在試制鐵路動車組提供材料保障，不僅可以滿足目前國家軌道交通用鋁的需求，同時也極大的提高東輕公司在軌道交通用鋁材方面的市場競爭力，為東輕公司實現(xiàn)跨越式發(fā)展新戰(zhàn)略目標(biāo)打造新的支撐。”羅建華不無自豪地說。
　　防雪耐寒鋁材奏響高寒地鐵“好聲音”
　　東輕公司研制的合金新型板材不僅可在高速客運列車上應(yīng)用，而且可以應(yīng)用到城際列車、輕軌列車、地鐵列車以及貨運列車車廂等，應(yīng)用前景廣闊。
　　近日，由中國北車長春軌道客車股份有限公司承制的我國首列寒地地鐵列車運抵哈爾濱，這標(biāo)志著哈爾濱地鐵工程1號線建設(shè)工程進(jìn)入到最后的聯(lián)調(diào)沖刺階段。而在北車長客制造的我國首列高寒地鐵列車上，大量使用了東輕公司生產(chǎn)的不同規(guī)格和合金牌號的鋁合金材料。
　　據(jù)了解，根據(jù)城市總體規(guī)劃，未來15年哈爾濱市將建設(shè)一個國際區(qū)域中心區(qū)、4個副中心區(qū)、4大產(chǎn)業(yè)基地，而軌道交通將引導(dǎo)這一次哈爾濱城市發(fā)展布局的改變。2008年，哈爾濱地鐵工程啟動，該項工程是中國首個高寒地鐵系統(tǒng)。北車長客集團(tuán)承擔(dān)了哈爾濱地鐵列車制造任務(wù)。而北車長客是東輕公司的重點用戶和長期合作伙伴，多年來東輕為北車集團(tuán)在軌道交通列車上提供了大量的高精尖鋁合金材料。
　　哈爾濱地鐵1號線采用新型標(biāo)準(zhǔn)B2型鋁合金車體，“四動兩拖”6輛編組，最高運行速度每小時80公里。在生產(chǎn)這批高寒地鐵車輛過程中，長客股份公司大量采購了東輕研發(fā)生產(chǎn)的從2毫米到50毫米厚的各種規(guī)格鋁合金板材，主要應(yīng)用于地鐵車廂、地板等主要部位。東輕公司在該批鋁合金材料研制過程中，充分發(fā)揮技術(shù)和人才優(yōu)勢，投入大量工程技術(shù)人員，選派了最優(yōu)秀的鑄造工人和軋機主操縱手，克服了裝備陳舊、經(jīng)驗不足、性能要求高等諸多困難，經(jīng)過熔鑄、壓延等多道工序，成功試制生產(chǎn)出了在低溫環(huán)境下保持良好綜合性能的鋁合金材料，使該地鐵列車突破了低溫條件下車輛安全穩(wěn)定運行的技術(shù)難關(guān)，具備超強的防雪、抗寒性能，可在零下38攝氏度的低溫環(huán)境下持續(xù)運行，該項性能達(dá)到了國際先進(jìn)水平。該地鐵列車單體車廂比普通地鐵車廂減重4.2噸，能夠有效降低列車牽引能耗，是目前國內(nèi)自重最輕的鋁合金地鐵列車。正在入軌調(diào)試的哈爾濱地鐵1號線，承載著冰城人的激情夢想，東輕鋁材為冰城圓夢唱響了高寒地鐵“好聲音”。
　　在可預(yù)期的將來,將有更多的“中鋁造”鋁材助力高鐵。中鋁公司憑借其強大的鋁合金材料研發(fā)實力,成功研發(fā)出高技術(shù)含量鋁材,在高鐵建設(shè)中搶得先機,“中鋁造”將成為助推“中國速度”強有力的支撐之一。