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中车戚墅堰所《高铁列车用高可靠齿轮传动系统》项目荣膺国家科技进步二等奖

日期:2018-10-02 14:00

  中国机械工业联合会机经网发布时间:2018-01-25 14:03:49 来源:中铸协轨道交通铸造分会

  近期,中铸协轨道交通铸造分会会员单位中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司(以下简称戚墅堰所)主导完成的《高铁列车用高可靠齿轮传动系统》项目荣膺国家科技进步二等奖。

  该项目实施前,齿轮传动系统从技术和工艺都长期被国外公司垄断,进口价格昂贵,且质量问题频发,成为高铁列车的瓶颈零部件之一。2007年至今,短短十年间,戚墅堰所实现了齿轮传动系统全面自主研制,全面替代进口,在“复兴号”中国标准动车组占比90%。

  高铁齿轮箱箱体,铝合金铸件,相当于整个齿轮箱的“外衣”,齿轮传动系统的颜值担当,不仅起到支撑、传递载荷和保护齿轮箱内部零件的作用,并在轻量化、降噪减振等方面扮演了十分重要的角色,是关键零部件之一。

  在300多公里的高速状态下,任何一点瑕疵都可能酿成巨大的事故,箱体铸件的稳定性和一致性至关重要。箱体不仅要完成成分、力学、密封性能、无损探伤等各项测试,更需进行全工况模拟线路运行的综合性能试验验证。其中,箱体要执行100%比例DR射线探伤,并对关键区域拍片验证,验收要求严苛至极。

  然而,箱体铸件结构复杂,壁厚差异大,补缩通道不足,却又极易产生缩松、缩孔、气孔、针孔和夹渣等缺陷。在国产化之前,箱体市场份额长期被国外公司占据,但质量问题时有发生。自1996年开始,戚墅堰所(主体负责单位为铸造技术工程部)开始高强度铝合金材料的研究,并开拓创新采用树脂砂型低压铸造技术,经过20余年的研究和发展,已打造了专业的轨道交通用铝合金齿轮箱研发-制造平台,全面实现轨道交通用铝合金箱体铸件的国产化。

  组建强大的技术人才支撑团队,2名中车技术专家,1名博士研究生,硕士研究生占比75%以上,主要在材料基础性能研究、材料服役性能研究和铸造工艺数值模拟三个方向开展研究。

  通过优化成分配比、变质处理、晶粒细化、热处理工艺及材料工艺特性的研究,开发适合轨道交通用高强度、轻量化铝合金材料。

  探寻影响铝合金箱体服役性能的关键因素,指导铸造工艺优化,为设计和仿真提供参考依据,为装车应用和安全运行提供数据和理论支撑。

  基于MAGMA数值模拟软件,结合材料性能研究,建立起铝合金箱体铸造模拟仿真模型和数据平台,实现对铸造缺陷的有效预测,缩短最优工艺的开发时间,提高铸件内在质量。

  低压铸造具有充型平稳,成形性好,组织致密,工艺出品率高,性能优良,且易于实现自动化等优点。戚墅堰所坚持围绕该技术路线,不断摸索改进,成功搭建了适合不同速度等级铝合金箱体的低压砂型铸造批量生产平台,生产班组也在2015-2016年连续两年被评为全国质量信得过班组。

  身处铸造转型升级的浪潮中,戚墅堰所没有固步自封,近两年,将先进的ERP系统和质量信息管理平台导入生产制造平台,让产品的每一个工序都留下电子记录,管理软件与生产硬件的契合,为箱体的生产和质量提供了坚实的保障。

  相比于砂型低压铸造,金属型低压铸造工艺具有表面光洁度和尺寸精度高,致密度和机械性能更优等显著特点。目前,戚墅堰所已完成箱体金属型低压铸造工艺的开发,并已开始筹建自动化生产流水线。下一步将深入推进轨道交通用铝合金材料的服役性能研究,同时开展高寒、超重载等特殊工况下产品的适应性研究。

  作为轨道交通铸造分会秘书处挂靠单位,戚墅堰所将和所有轨道交通铸造企业一起,凝心聚力,共同为推动轨道交通铸造行业的不断进步和可持续发展,提升铸造产业整体水平和国际竞争力而不懈努力。

  中车戚墅堰所《高铁列车用高可靠齿轮传动系统》项目荣膺国家科技进步二等奖

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