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镁业要闻

日本新型阻燃镁合金高铁车辆座椅开发及商业化

发布时间：2024-05-13 作者：综合管理部

项目详情业务概况


在进一步加快运输设备速度的同时，也需要节能减排，车辆的轻量化是必不可少的。作为目前高铁车辆凳架用铝合金的替代品，填充金属是全球首款带Ga的新型阻燃镁合金，基材为高速挤压新型阻燃镁合金，焊接工艺为热输入控制，将开发AI技术，将具有轻量化、疲劳强度和抗冲击性的凳架商业化。



实实在在的成果


[1] 新型阻燃镁合金含Ga填充金属最佳组分量的测定。拉伸试验表明，最大接合强度超过240.3 MPa金属强度的90%的目标值。高速挤压型新型阻燃Mg合金凳架构件采用挤压成型实心和空心型材。型材轮廓的公差±0.50 mm以内，型材壁厚的公差±15%以内。


使用含Ga的新型阻燃镁合金填充金属制造焊接接头，并通过拉伸试验评估确定合适的焊接条件范围等。在约40000次循环的低循环次数范围内明确了疲劳特性改善因子，用小试件达到疲劳试验的目标值。大型试样还具有与目标值几乎相同的疲劳特性。获得使用含有Ga的新型阻燃Mg合金填充金属MIG焊接的焊接接头的抗冲击性和韧性值。


[2] 通过用新的阻燃Mg合金代替人均座椅重量，铝合金凳架具有与铝合金相同的刚度，重量减轻了6.7公斤，即23%。阐明了新型阻燃镁合金的焊接条件的适当范围。确认在适当的焊接条件下，在焊缝附近可以测量红外热成像的位置，温度为500±20°C。


加工过程中出现的缺陷

试验探索出的焊接参数


[3] 确认新型阻燃镁合金焊接过程中的电流、电压、气流、图像、温度和声音数据与焊缝内部缺陷之间没有相关性。图像数据在检测熔化方面是有效的，激光3D轮廓仪已经发现有可能用激光3D轮廓仪替换铝合金外观测试的通过/失败标准中描述的某些类型的缺陷。


为此构建了一种人工智能分析技术来检测熔化。发现可以构建一种AI分析技术，通过电弧声检测珠子中的干扰。在可靠性测试中，除靠背外，腿托、底架、座椅表面的部件在座椅旋转重复测试中通过了4万次以上的耐久性要求。在座椅负载测试中，脚凳、底架、靠背和座椅表面的所有部件均满足每个座椅 100 kg 或更多的耐久性要求。在项目完成后的补充研究中，重新制作了靠背，并进行了额外的加固，并进行了反复的座椅旋转测试，结果，靠背、腿托、底架和座椅表面的所有部件都通过了40,000次以上的耐久性要求。


商业化情况详情

车用凳架


在高铁车厢的凳架上，可靠性试验的反复座椅旋转试验中耐久性要求超过40000次，座椅载荷试验中每个座椅的耐久性要求为100公斤以上。专家认为，镁焊接技术的精密性是制造镁结构的基础技术，包括此在内的各种条件的积累将导致问题的解决，并专注于实现高度可靠的接头。JIS中没有规定Mg合金的焊接技术，也没有公开知识和信息。由于没有标准这样的东西，所以目标是根据从该补贴项目中获得的知识来建立镁合金的焊接技术。


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