碳纤维复合材料用于高铁部件生产制造

  由于轻量化优势尤为明显,碳纤维制品被应用到很多轻量化的领域中去,如今在轨道交通中就有很多应用案例,博实也曾为高铁动车生产过很多零部件,本文跟随小编一起来看下碳纤维材料能够用于哪些高铁部件的生产制造。

  一、在车辆前端车罩上进行使用

  传统的机车前端车罩是由玻璃纤维树脂基复合材料制成的,其平均厚度在8mm左右,而碳纤维复合材料是由碳纤维预浸料层压制作而成的,层板的厚度仅为2mm。为了增强材料的保温和隔噪性能,可采用碳纤维泡沫夹芯材质制作,内外蒙皮采用碳纤维板,在内部增加一层2mm的泡沫,其强度比传统的材料更高,但是其质量仅为传统材料的2/3,对于降低机车运行的耗能,可以发挥一定的作用。

  由于机车需要常年进行运行,因此对车辆的使用寿命要求较高,正常情况下,要求在30年左右,同时对材料的耐气候性和耐腐蚀性也提出了较高的要求。碳纤维复合材料化学成分十分稳定,具备较强的耐腐蚀性能,在酸碱盐的环境中,在保持优良性能的同时,能维持较长的工作时间。此外,由于碳纤维材料的硬度和轻度很高,在机车高速运行的过程中,高速的气流也不会对其造成什么影响。

  二、碳纤维复合材料在车体上的应用

  传统的车顶是由大截面的冷弯型钢制成的,在车辆的顶部空间中,一般会布置较多的设备,如空调、大型蓄电池等,如果其刚度不足,不仅会产生振动,还容易出现结构性损伤,行车安全得不到保障。此外,车顶材料对耐腐蚀性能也有较高的要求,由于车顶会经常接触雨水,如果车顶材料的抗腐蚀性能不强,往往就容易造成材料结构的穿孔,不仅影响车辆的密闭性,还会导致雨水渗漏入车厢中。目前碳纤维复合材料在车体上的应用,主要集中在车辆的上部结构当中,能够有效的改善上述情况。

  利用多个相同截面的碳纤维工字型材料制成纵向梁进行承载,为有效提高各个截面连接处的强度,可以在截面连接处布置一些横向纤维。这样可以保证车顶性能和传统钢制车顶的性能可以基本保持一致,但其刚度却比传统材料制成车顶的刚度高很多,行驶过程中的稳定性变得更强,而重量却只有传统车顶的一半左右,有效的减轻整体机车的重量,降低机车运行的能耗。为了测试其车顶的刚度,研究人员进行了挂负载测试实验,结果显示,在车顶负载4t的情况下,车顶的挠度仅为2mm左右,完全可以满足车顶对刚度的要求。此外,由于碳纤维复合材料具有耐腐蚀性能较好的优点,在长时间的雨淋下,依然保持原有的材料性能,有效提高了车辆使用的可靠性。

  三、在车内受力件上的使用

  轨道车辆的内部空间包含很多的受力件,如窗把手、写字板支架、门把手、推拉门导轨等。这些受力件在过去大部分是由金属材质制成,不仅质量大,并且在使用过程中会出现磨损、腐蚀等现象。不仅影响外观,甚至对使用寿命也会造成严重影响。

  利用碳纤维复合材料来代替传统的金属材料,来制成各种样式的受力件,我们可以将这些受力件的内部设计成中空的形式,能够大幅度的减少重量,且由于其强度比金属还高,中空的设计结构并不会这些受力件的性能造成影响。由于其耐腐蚀性更强,可以在长时间的使用后,还可以保持较为良好的外观,有效提高这些受力件的使用寿命和美观。碳纤维复合材料制品表面特有的花纹,具有较强的美观性,也可以将乘坐室内的一些装饰部件换成碳纤维复合材料的,不仅可以达到美观的作用,还能降低整车的质量。

  随着高性能碳纤维制品不断的被应用以来,越来越多的行业中,都能看到碳纤维制品的身影。如果您有碳纤维制品的定制需要,可以来咨询江苏博实技术或者销售,我们可以提供来图来样加工。