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鋁蜂窩板的基本特性及其在國內(nèi)外鐵道車輛上的應(yīng)用情況

文章作者:admin 人氣:1168發(fā)表時(shí)間:2018-07-13 08:42:27
鋁蜂窩板作為重要的輕量化材料廣泛應(yīng)用于航空制造業(yè),在國外的鐵道車輛上也早有應(yīng)用,其用途相當(dāng)廣泛,如法國TGV系列、意大利ETR系列高速列車。國內(nèi)僅在最近幾年才開始使用鋁蜂窩板,雖然取得了一定的效果,其應(yīng)用范圍還很有限,對(duì)蜂窩夾層材料的特性與應(yīng)用范圍的認(rèn)識(shí)還有待于進(jìn)一步加強(qiáng)與擴(kuò)大。
 
    鋁蜂窩板是由鋁蜂窩芯材與表面材料粘接而成的復(fù)合材料,概括起來講,鋁蜂窩板具有以下基本特性:
 
    (1)質(zhì)量輕,比強(qiáng)度高,尤其是抗彎剛度高,同等質(zhì)量的鋁蜂窩板其抗彎剛度約為鋁合金的5倍。
 
    (2)有極高的表面平面度和高溫穩(wěn)定性,易成型且不易變形,鋁蜂窩板不僅能制成平面板,而且可以制造成雙曲、單曲面板,制成車輛零部件后拆裝方便。
 
    (3)優(yōu)良的耐腐蝕性、絕緣性和環(huán)境適應(yīng)性,可適應(yīng)鐵路動(dòng)車組和客車各種惡劣的運(yùn)用環(huán)境;另外,根據(jù)需要,這類板材可以采用表面噴漆或表面粘貼防火板處理,達(dá)到良好的裝飾性、防火性。
 
    (4)獨(dú)特的回彈性,可吸收振動(dòng)能量,具有良好的隔聲降噪效果。
 
    (5)防火等級(jí)高,滿足國際聯(lián)運(yùn)防火標(biāo)準(zhǔn)UIC564-2-199l《鐵路客車或國際聯(lián)運(yùn)用同類車輛的防火和消防規(guī)則》中的A級(jí)要求。
 
    (6)遭遇火災(zāi)后煙密度符合高等級(jí)的國際鐵路防火標(biāo)準(zhǔn),具有良好的自熄性;放熱值較低,能夠形成耐火層,能降低釋放出的煙霧和有毒氣體,具有優(yōu)良的環(huán)保性能。
 
    (7)優(yōu)異的成型制造工藝性,可以滿足鐵道車輛內(nèi)裝零部件形狀復(fù)雜、穩(wěn)定性要求高的要求。
 
    在國外,法國的TGV系列和意大利的ETR系列高速列車,很早就采用了蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制作車內(nèi)墻板和頂板,隨后歐洲的許多鐵道車輛制造企業(yè)采用了鋁蜂窩板制造鐵道車輛零部件,應(yīng)用的范圍遍及內(nèi)裝結(jié)構(gòu)中的側(cè)墻板、內(nèi)頂板、間壁板、地板、內(nèi)外車門的門板和行李架等零部件。其中,意大利在鋁蜂窩板的應(yīng)用方面相對(duì)比較領(lǐng)先,意大利早就開始采用鋁蜂窩板制造形狀復(fù)雜的行李架和帶彎曲窗口的內(nèi)側(cè)墻板等結(jié)構(gòu)件。
 
    在國內(nèi),鋁蜂窩板最早的應(yīng)用是制造25A型軟臥客車的包間間壁,由于當(dāng)時(shí)對(duì)制造技術(shù)掌握的不到位,應(yīng)用效果不是十分理想。因而未能在隨后的25型客車上繼續(xù)推廣應(yīng)用。在20世紀(jì)末,由于在動(dòng)車組開發(fā)過程中對(duì)車輛輕量化要求較高,首先在國產(chǎn)的動(dòng)車組樣車上應(yīng)用鋁蜂窩板制造了間壁、平頂板和車門門板,取得了良好效果。隨后,大面積地應(yīng)用了鋁蜂窩板,當(dāng)時(shí)不僅采用鋁鋁蜂窩板制造了間壁、平頂板、車下設(shè)備艙底板和各種車門門板。還用鋁蜂窩板制造了空調(diào)風(fēng)道和空調(diào)機(jī)組導(dǎo)流罩,其中以問壁、平頂板、空調(diào)風(fēng)道和空調(diào)機(jī)組導(dǎo)流罩的應(yīng)用效果最為顯著,既大幅度地減輕了相關(guān)零部件的質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了車輛的整體輕量化,又提高了零部件的制造精度和質(zhì)量,進(jìn)而提高了整車的制造質(zhì)量。但是,真正使鋁蜂窩板的應(yīng)用取得突破性進(jìn)展的還是CRH系列動(dòng)車組。此處所講的突破性進(jìn)展主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:
 
    (1)在CRH系列動(dòng)車組上應(yīng)用鋁蜂窩板制造了形狀復(fù)雜、制造公差和外觀質(zhì)量要求都非常高的內(nèi)側(cè)墻板,突破了鋁蜂窩板只能應(yīng)用于制造平面結(jié)構(gòu)或只能在一個(gè)方向折彎的零部件設(shè)計(jì)理念,從而使其應(yīng)用范圍突破了內(nèi)裝地板、間壁、各種車內(nèi)外門板和空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)道等應(yīng)用范圍界限。
 
    (2)在CRH系列動(dòng)車組上應(yīng)用鋁蜂窩板制造了不僅形狀復(fù)雜,而且有著較高承載和耐磨要求的行李架,突破了鋁蜂窩板不能應(yīng)用于制造車輛內(nèi)裝結(jié)構(gòu)重要受力構(gòu)件的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念,從而使其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到了一個(gè)新的領(lǐng)域,使國內(nèi)的鋁蜂窩板應(yīng)用技術(shù)進(jìn)入到一個(gè)嶄新的階段。
 
    隨著近年來CRH系列動(dòng)車組國產(chǎn)化進(jìn)程的不斷深化,國內(nèi)已經(jīng)能夠運(yùn)用鋁蜂窩板成型加工技術(shù)制造形狀復(fù)雜的零部件,在鋁蜂窩板成型制造和應(yīng)用領(lǐng)域達(dá)到了較高的水平。但是,為了進(jìn)一步提高鋁蜂窩板的應(yīng)用水平和提高設(shè)計(jì)制造零部件的合理性、成熟性和可靠性,還應(yīng)該對(duì)鋁蜂窩板的特性與適用性、應(yīng)用設(shè)計(jì)方法、制造工藝性和具體的制造方法和手段進(jìn)一步加強(qiáng)研究,真正掌握鋁蜂窩板的特性和應(yīng)用設(shè)計(jì)方法,以進(jìn)一步擴(kuò)大鋁蜂窩板的應(yīng)用范圍,促進(jìn)鐵道車輛進(jìn)一步的輕量化
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