الأجزاء الهيكلية من الألومنيوم المبثوق في تصنيع المركبات

وفقا للمعلومات ، فإن حوالي 60٪ من الطلبات الحالية لمصنعي القاطرات والمركبات الأوروبية هي مركبات ذات جسم من الألومنيوم. قبل 20 عاما ، كانت هذه الطلبات 2٪ فقط - 3٪. الآن تم تطبيق هيكل الألومنيوم في الجليد ، tgv-2n ، etr460 ، etr500 ، قطار فندق Talgo وغيرها من القطارات عالية السرعة ، فضلا عن العديد من مركبات النقل بالسكك الحديدية في الضواحي والمناطق الحضرية.

بدأ اعتماد الأجزاء الهيكلية من الألومنيوم المقذوف في أوائل 1970s. في ذلك الوقت ، جعل التقدم العلمي والتكنولوجي في تطبيق مقاطع الألومنيوم من الممكن صنع مكونات الألومنيوم وفقا للشكل والحجم المطلوبين. تم تطبيق مكون الألومنيوم هذا على جسم السيارة المائل للقطارات المناسبة في بريطانيا. ومع ذلك ، في ذلك الوقت ، لم ينتج عن تطبيق مكونات الألومنيوم المبثوق فوائد كبيرة ، أي أن ارتفاع أسعار المواد لم يتم تعويضه عن تقليل عبء عمل التصنيع. في ذلك الوقت ، أدى استخدام الأجزاء الهيكلية كبيرة الحجم إلى تقليل عبء العمل الإنتاجي لجسم السيارة بنسبة 40٪ ، وتقليل الوزن الميت لجسم السيارة الذي يبلغ طوله 26 مترا إلى 7.5 طن ، في حين كان الوزن الميت لجسم السيارة الفولاذي الذي يبلغ طوله 26 مترا 11 طنا. في 1970s ، أولت إدارة السكك الحديدية المزيد من الاهتمام لحساب التكلفة الإجمالية لكامل عمر الخدمة للمركبات (تكلفة الشراء بالإضافة إلى تكلفة التشغيل والصيانة). لقد أدركوا أنه يجب الحفاظ على استهلاك طاقة جر القطار على نفس المستوى ، والذي يعتمد إلى حد كبير على الوزن الذاتي للمعدات المتداولة.

في وقت لاحق ، بعض التدابير التقنية والتكنولوجية الجديدة ، والتي تم تحقيق أهمها في منتصف 1980s ، مثل اعتماد طريقة البثق للأجزاء الهيكلية كبيرة الحجم من قذيفة مزدوجة الطبقة ، مما قلل من الحاجة إلى المثبتات العرضية إلى الحد الأدنى ، وخفض وقت إنتاج جسم الألومنيوم السيارة ، وانخفض بنسبة 50 ٪ مقارنة مع المركبات الفولاذية ، وقد أمكن عمل جسم أسطوانة مزدوج الطبقة وفقا للطريقة التقليدية، ومن ثم فتح فتحات النوافذ يتم الانتهاء من جميع عمليات اللحام في عملية العمليات الفنية الموحدة، فقط جزئيا باستخدام تكنولوجيا الروبوت والمعدات.

الآن ، عندما تقلل إدارات السكك الحديدية تدريجيا وأكثر من مشاركتها في تطوير مركبات جديدة وتنفيذ سياسات الشراء من أجل تقليل تكاليف التصنيع الأولية ونفقات التشغيل المستقبلية ، يتمتع المصنعون بحرية أكبر في اعتماد هياكل ومواد جديدة لتلبية المتطلبات الفنية للمشتركين والتكيف مع اتجاه تطوير السوق. تتمتع الأجزاء الهيكلية المصنوعة من الألومنيوم المبثوق أيضا بمزايا أخرى في تلبية بعض المتطلبات الصارمة لهيكل السيارة. على سبيل المثال ، يمكن أن تضمن صلابة هيكل بثق القشرة مزدوج الطبقة أن يكون للتأثير الديناميكي الهوائي الناتج عندما يلتقي القطار عالي السرعة قوة تأثير خاصة. ميزة أخرى مهمة لجسم السيارة مع هذا الهيكل هي صلابتها الطولية الكبيرة. يمكن أن تصل نسبة الصلابة الطولية والمستعرضة إلى 70: 30 ، في حين أن نسبة جسم السيارة الفولاذي هي 40: 60. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تلبي مقاطع الألومنيوم أيضا متطلبات الشكل الخارجي الجيد ، دون استخدام الحشو والكثير من العمل اليدوي. على سبيل المثال ، بالنسبة لبعض طرازات السكك الحديدية الفيدرالية الألمانية ، نظرا لعدم استخدام أي حشو ، بعد الحساب ، إلى جانب طلاء الطلاء ، يمكن أن يكون الوزن الذاتي 500 كجم.

كما أن استخدام الأجزاء الهيكلية من الألومنيوم المبثوق يجعل مصنعي السيارات يواجهون مهام معقدة. يجب أن تجد توازنا بين أسعار العمالة والمواد ، وأن تجعل المصممين يسعون جاهدين لتحقيق هذا التوازن. يجب توضيح أن المادة ليست سوى عامل واحد في المفهوم بأكمله. يجب أيضا صياغة عملية الإنتاج والعملية الفنية المعتمدة بالتفصيل لجعلها تتوافق مع الطاقة الإنتاجية للمؤسسة والتوازن مع الاستثمار.

على سبيل المثال ، بالنسبة لمعظم شركات تصنيع الآلات ، يعد تقليل احتياطيات وسائل الإنتاج أولوية قصوى. اختيار المواد والعمليات من قبل المصممين له تأثير كبير على هذا. تمتلك ABB خط إنتاج يمكنه إنتاج 8 مركبات ذات هيكل من الألومنيوم كل أسبوع ، مما يقلل من التكلفة الإجمالية لتخزين المواد بنسبة 8٪. ومع ذلك ، يتم تدمير هذا التوازن بسهولة بسبب التغييرات في العملية التقنية الناجمة عن استخدام المواد. على سبيل المثال ، عندما يتطلب الانتقال من اللحام إلى الترابط المزيد من الاحتياطيات اليومية للتعويض عن الوقت الكبير اللازم لتصلب الترابط.

مورد رئيسي آخر لمقاطع الألمنيوم لتصنيع العربات الدارجة هو شركة VAW الألمانية. يتوقع قادة الشركة أن هناك اتجاها كبيرا للتطوير في توحيد هيكل المركبات واعتماد طريقة تصميم الوحدات (تم تعزيز هذا الاتجاه بسبب الطلب في السوق ، لذلك يحظى بدعم الشركات المصنعة) ، ويعتقدون أنه بالنظر إلى الطلب في السوق على أقلمة النقل بالسكك الحديدية المحلية في ألمانيا ، ستولي بعض الشركات الخاصة مزيدا من الاهتمام لاستخدام هيكل وحدة نمطية موحد لتلبية متطلبات مقدمي الطلبات الفرديين إلى حد كبير. في الوقت الحاضر ، لدى العديد من الشركات المصنعة للقاطرات والمركبات الأوروبية عدد كبير من أفكار التصميم ، وتستند هذه الأفكار إلى تصميم الوحدة. هذا التحول إلى التوحيد القياسي والنمطية مفيد لكل من المنتجين والمستخدمين. إن التوسع في استخدام مقاطع الألمنيوم في تصنيع المركبات سيقلل بشكل كبير من دورة الإنتاج بسبب الاستخدام الأوسع للحام التلقائي.

من الواضح أيضا أن المركبات الملحومة ذات الجسم المصنوعة من الألومنيوم تتمتع بمقاومة عالية للحمل ، مما يؤدي إلى تحسين سلامة القيادة. استثمرت ABB 1 مليون جنيه إسترليني لتنظيم وتنفيذ اختبار تدمير هيكل الألومنيوم ، وحصلت على نتائج اختبار مرضية والأهم من ذلك ، نتائج الاختبار المتوقعة. كما راكمت الشركة خبرة عملية قيمة في إصلاح طرق الأعطال في مركبات الحوادث. في بداية عام 1994 ، أثبت اختبار الضرر على عينة اختبار سيارة الركاب ذات الطابقين لقطار tgv-2n الذي طلبته GEC Alstom في فرنسا أنه عندما كانت قوة التأثير 250 طن ، بسبب طاقة الاصطدام الممتصة البالغة 8 ميجا جول ، تم بثق الهيكل لما مجموعه 80 سم ، وظل جسم الألومنيوم سليما ككل.

في الوقت نفسه ، فإن الاعتراف بمزايا جسم السيارة الألومنيوم لا يخلو من المشاكل. أعرب مصنعو القاطرات والمركبات ذات الجسم الصلب عن قلقهم إزاء التركيز على الألومنيوم في عملية تصنيع قطارات الجليد في ألمانيا ، وأجروا دراسة لتأكيد تفوق الصلب في عام 1994. ومع ذلك ، كما كان من قبل ، فإن استخدام الهيكل الفولاذي يؤدي إلى زيادة حوالي 20 ٪ في الوزن الميت لجسم السيارة.