冷弯型钢在我国铁路货车上的应用现状及存在问题
2003-09-30 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
冷弯型钢以其尺寸精确、外表美观、性能稳定、与热轧产品比较重量轻，并能以较复杂断面尺寸满足用户要求而广泛应用于各类建筑、桥梁、机械制造等行业，但在铁路货车上的应用进程比较缓慢。随着铁路货车的重载和提速，要求设计部门在设计车辆时要不断地优化车体结构，在不降低车辆性能的前提下合理减轻自重，以提高载重和车辆综合性能，而车辆结构设计中采用冷弯型钢就是一个有效的手段。
一、铁路敞车上冷弯型钢使用情况
铁路敞车上到目前共开发并应用三种冷弯型钢。在1985年开发了两种，分别为端墙横带带和帽型钢侧柱，在1993年开发了尖角矩形管上侧梁，材质为耐候钢09CuPTiRE-A，屈服强度为295MPa。
以上三种冷弯型钢自开发应用以来，经多年使用验证，产品质量一直比较稳定，特别是尖角矩形管的开发，保证了上侧梁角部与侧板的连接焊缝质量。
二、铁路棚车上冷弯型钢使用情况
铁路棚车上冷弯型钢开发应用较敞车要晚，在没汁新型P64A大容积棚车时，于1994年同期开发了车顶侧梁与冷弯波纹门板，在1997年开发了左门右框和右门左框。为了适应铁路货车重载的要求，齐车集团公司在2001年下半年又开发研制了新型的P64G型减轻自重棚车。该公司同时还开发了四种冷弯型钢，分别为冷弯变Z型车顶侧梁、矩形空心型钢上侧梁、上边框和U型冷弯型钢侧柱，其材质为高耐候结构钢09CuPCrNi-A，屈服强度为345MPa。
三、冷弯型钢所用材料情况
冷弯型钢能够满足车辆设计者的合理的设计结构；可以代替较厚重的热轧型钢。但是由于采用的较复杂断面以及厚度有所减薄，带来了腐蚀和强度、刚度等问题。以P64G型棚车上侧梁为例，用新型冷弯型钢代替了原先的等边角钢，为了增加其刚度，就要求设计出一种类似于汽车上用的上边框形状，这种形状最大的缺点是易于存水和污物，增加了表面的腐蚀速度。因此，冷弯型钢所用材料要具有一定的耐腐蚀性。
从1987年开始，我国的铁路货车成批使用了耐候钢，其材质多为09CuPTiRE。最初开发的敞车上用的三种冷弯型钢都采用了这种铜磷系列的耐候钢。科学试验及运用试验都说明：这种耐候钢。耐腐蚀性一般相当于普通碳素钢的2倍左右，在恶劣环境中相当于2-3倍。到2001年为止，铁路主型货车、敞棚车上都采用的是这种耐候钢，随着重载、提速的铁路主要技术政策的制定，选用高耐候、高强度的结构钢以降低车辆自重、提高整车性能问题显得尤为突出和迫切。为了适应这一大方向，冷弯型钢在选材上也要以此为出发点进行开发研制。结合铁路客车在耐候钢上的使用情况及未来铁路用钢的要求，耐腐蚀性和强度等级上应当在原有使用钢材基础上提高一个等级，这就是现在通用型减轻自重棚车上采用的材料——09CuPCrNi—A，其屈服强度为345Mpa，其耐腐蚀性相当于普通碳素钢的2-3倍，在恶劣环境下相当于3倍以上。
在刚度上，由于冷弯型钢的断面可由设计者自行设计，不像定型的热轧型材那样受到局限。以P64G型棚车开发的四种冷弯型钢为例，其截面弹性抗弯模量都接近或等于其替代的热轧型钢，而在结构设计上可具有较大的灵活性。
四、冷弯型钢开发使用中存在的问题
我国铁路货车上应用冷弯型钢虽然已有十多年的历史，但与俄罗斯、美国等国家相比，在品种和数量上都相差很多，在冷弯型钢的制造工艺和产品装车使用上存在以下问题：
一是冷弯型钢作为成品存在较大的内应力。在冷弯型钢加工前期，开卷、滚剪、闭卷再开卷、平板后进行冷弯，增加了内应力。在冷弯过程中，其加工方式属于机械强制变形，成形后势必存在很大的内应力。冷弯后虽然有校正工序，但也只是对型钢外形尺寸予以精确，对消除内应力效果并不大。其成品存放一段时间后时效变形很明显，这说明冷弯型钢确实有很大的内应力存在。
二是装车前的处理使冷弯型钢产生较大变形。由于冷弯型钢交货状态下是没有预涂底漆的，这就要求装车前要进行抛丸除锈处理。在除锈、钝化了冷弯型钢表面的同时，也将其内应力进行了释放，造成了弯曲和扭转变形。对那些开口不对称结构，变形尤为明显。
三是虽然我国研制的耐候钢力学性能、抗腐蚀性及焊接性良好，但其冲压性能不如普通碳素钢。其制件在弯曲后回弹较大，因此在冷弯时应研究采用合理的工艺参数，以保证产品质量。
四是应尽快完善新型冷弯型钢的技术条件。铁路货车在应用冷弯型钢时，应针对各种冷弯型钢的加工制造、使用工况、变形特点等制定相应的技术标准，以适应生产、使用及检验。在现行铁路货车的检验标准上目前还没有针对冷弯型钢的规范。这在一定程度上阻碍了冷弯型钢在铁路货车上应用及开发的进程。
冷弯型钢在我国铁路货车上的应用才刚刚起步，从铁路业发达的国外货车发展方向来看，冷弯型钢在我国货车上的应用会越来越多。虽然目前确实存在不少问题，如生产工艺的急待提高、货车上的应用如何定型以及如何制定相应的行业标准等。有关专家提出，作为冷弯型钢制造厂与货车生产厂应当紧密联系、加强交流、互相沟通，这样才能更好地推动冷弯型钢在货车上的广泛应用；也可以使铁路货车结构更合理地优化，使货车产品的整机性能迈上一个新的台阶。
一、铁路敞车上冷弯型钢使用情况
铁路敞车上到目前共开发并应用三种冷弯型钢。在1985年开发了两种，分别为端墙横带带和帽型钢侧柱，在1993年开发了尖角矩形管上侧梁，材质为耐候钢09CuPTiRE-A，屈服强度为295MPa。
以上三种冷弯型钢自开发应用以来，经多年使用验证，产品质量一直比较稳定，特别是尖角矩形管的开发，保证了上侧梁角部与侧板的连接焊缝质量。
二、铁路棚车上冷弯型钢使用情况
铁路棚车上冷弯型钢开发应用较敞车要晚，在没汁新型P64A大容积棚车时，于1994年同期开发了车顶侧梁与冷弯波纹门板，在1997年开发了左门右框和右门左框。为了适应铁路货车重载的要求，齐车集团公司在2001年下半年又开发研制了新型的P64G型减轻自重棚车。该公司同时还开发了四种冷弯型钢，分别为冷弯变Z型车顶侧梁、矩形空心型钢上侧梁、上边框和U型冷弯型钢侧柱，其材质为高耐候结构钢09CuPCrNi-A，屈服强度为345MPa。
三、冷弯型钢所用材料情况
冷弯型钢能够满足车辆设计者的合理的设计结构；可以代替较厚重的热轧型钢。但是由于采用的较复杂断面以及厚度有所减薄，带来了腐蚀和强度、刚度等问题。以P64G型棚车上侧梁为例，用新型冷弯型钢代替了原先的等边角钢，为了增加其刚度，就要求设计出一种类似于汽车上用的上边框形状，这种形状最大的缺点是易于存水和污物，增加了表面的腐蚀速度。因此，冷弯型钢所用材料要具有一定的耐腐蚀性。
从1987年开始，我国的铁路货车成批使用了耐候钢，其材质多为09CuPTiRE。最初开发的敞车上用的三种冷弯型钢都采用了这种铜磷系列的耐候钢。科学试验及运用试验都说明：这种耐候钢。耐腐蚀性一般相当于普通碳素钢的2倍左右，在恶劣环境中相当于2-3倍。到2001年为止，铁路主型货车、敞棚车上都采用的是这种耐候钢，随着重载、提速的铁路主要技术政策的制定，选用高耐候、高强度的结构钢以降低车辆自重、提高整车性能问题显得尤为突出和迫切。为了适应这一大方向，冷弯型钢在选材上也要以此为出发点进行开发研制。结合铁路客车在耐候钢上的使用情况及未来铁路用钢的要求，耐腐蚀性和强度等级上应当在原有使用钢材基础上提高一个等级，这就是现在通用型减轻自重棚车上采用的材料——09CuPCrNi—A，其屈服强度为345Mpa，其耐腐蚀性相当于普通碳素钢的2-3倍，在恶劣环境下相当于3倍以上。
在刚度上，由于冷弯型钢的断面可由设计者自行设计，不像定型的热轧型材那样受到局限。以P64G型棚车开发的四种冷弯型钢为例，其截面弹性抗弯模量都接近或等于其替代的热轧型钢，而在结构设计上可具有较大的灵活性。
四、冷弯型钢开发使用中存在的问题
我国铁路货车上应用冷弯型钢虽然已有十多年的历史，但与俄罗斯、美国等国家相比，在品种和数量上都相差很多，在冷弯型钢的制造工艺和产品装车使用上存在以下问题：
一是冷弯型钢作为成品存在较大的内应力。在冷弯型钢加工前期，开卷、滚剪、闭卷再开卷、平板后进行冷弯，增加了内应力。在冷弯过程中，其加工方式属于机械强制变形，成形后势必存在很大的内应力。冷弯后虽然有校正工序，但也只是对型钢外形尺寸予以精确，对消除内应力效果并不大。其成品存放一段时间后时效变形很明显，这说明冷弯型钢确实有很大的内应力存在。
二是装车前的处理使冷弯型钢产生较大变形。由于冷弯型钢交货状态下是没有预涂底漆的，这就要求装车前要进行抛丸除锈处理。在除锈、钝化了冷弯型钢表面的同时，也将其内应力进行了释放，造成了弯曲和扭转变形。对那些开口不对称结构，变形尤为明显。
三是虽然我国研制的耐候钢力学性能、抗腐蚀性及焊接性良好，但其冲压性能不如普通碳素钢。其制件在弯曲后回弹较大，因此在冷弯时应研究采用合理的工艺参数，以保证产品质量。
四是应尽快完善新型冷弯型钢的技术条件。铁路货车在应用冷弯型钢时，应针对各种冷弯型钢的加工制造、使用工况、变形特点等制定相应的技术标准，以适应生产、使用及检验。在现行铁路货车的检验标准上目前还没有针对冷弯型钢的规范。这在一定程度上阻碍了冷弯型钢在铁路货车上应用及开发的进程。
冷弯型钢在我国铁路货车上的应用才刚刚起步，从铁路业发达的国外货车发展方向来看，冷弯型钢在我国货车上的应用会越来越多。虽然目前确实存在不少问题，如生产工艺的急待提高、货车上的应用如何定型以及如何制定相应的行业标准等。有关专家提出，作为冷弯型钢制造厂与货车生产厂应当紧密联系、加强交流、互相沟通，这样才能更好地推动冷弯型钢在货车上的广泛应用；也可以使铁路货车结构更合理地优化，使货车产品的整机性能迈上一个新的台阶。
