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铝蜂窝板的基本特性及其在国内外铁道车辆上的应用情况

文章作者:admin 人气:发表时间:2018-07-13 16:42
铝蜂窝板作为重要的轻量化材料广泛应用于航空制造业,在国外的铁道车辆上也早有应用,其用途相当广泛,如法国TGV系列、意大利ETR系列高速列车。国内仅在最近几年才开始使用铝蜂窝板,虽然取得了一定的效果,其应用范围还很有限,对蜂窝夹层材料的特性与应用范围的认识还有待于进一步加强与扩大。
 
    铝蜂窝板是由铝蜂窝芯材与表面材料粘接而成的复合材料,概括起来讲,铝蜂窝板具有以下基本特性:
 
    (1)质量轻,比强度高,尤其是抗弯刚度高,同等质量的铝蜂窝板其抗弯刚度约为铝合金的5倍。
 
    (2)有极高的表面平面度和高温稳定性,易成型且不易变形,铝蜂窝板不仅能制成平面板,而且可以制造成双曲、单曲面板,制成车辆零部件后拆装方便。
 
    (3)优良的耐腐蚀性、绝缘性和环境适应性,可适应铁路动车组和客车各种恶劣的运用环境;另外,根据需要,这类板材可以采用表面喷漆或表面粘贴防火板处理,达到良好的装饰性、防火性。
 
    (4)独特的回弹性,可吸收振动能量,具有良好的隔声降噪效果。
 
    (5)防火等级高,满足国际联运防火标准UIC564-2-199l《铁路客车或国际联运用同类车辆的防火和消防规则》中的A级要求。
 
    (6)遭遇火灾后烟密度符合高等级的国际铁路防火标准,具有良好的自熄性;放热值较低,能够形成耐火层,能降低释放出的烟雾和有毒气体,具有优良的环保性能。
 
    (7)优异的成型制造工艺性,可以满足铁道车辆内装零部件形状复杂、稳定性要求高的要求。
 
    在国外,法国的TGV系列和意大利的ETR系列高速列车,很早就采用了蜂窝夹层结构复合材料制作车内墙板和顶板,随后欧洲的许多铁道车辆制造企业采用了铝蜂窝板制造铁道车辆零部件,应用的范围遍及内装结构中的侧墙板、内顶板、间壁板、地板、内外车门的门板和行李架等零部件。其中,意大利在铝蜂窝板的应用方面相对比较领先,意大利早就开始采用铝蜂窝板制造形状复杂的行李架和带弯曲窗口的内侧墙板等结构件。
 
    在国内,铝蜂窝板最早的应用是制造25A型软卧客车的包间间壁,由于当时对制造技术掌握的不到位,应用效果不是十分理想。因而未能在随后的25型客车上继续推广应用。在20世纪末,由于在动车组开发过程中对车辆轻量化要求较高,首先在国产的动车组样车上应用铝蜂窝板制造了间壁、平顶板和车门门板,取得了良好效果。随后,大面积地应用了铝蜂窝板,当时不仅采用铝铝蜂窝板制造了间壁、平顶板、车下设备舱底板和各种车门门板。还用铝蜂窝板制造了空调风道和空调机组导流罩,其中以问壁、平顶板、空调风道和空调机组导流罩的应用效果最为显著,既大幅度地减轻了相关零部件的质量,实现了车辆的整体轻量化,又提高了零部件的制造精度和质量,进而提高了整车的制造质量。但是,真正使铝蜂窝板的应用取得突破性进展的还是CRH系列动车组。此处所讲的突破性进展主要体现在两个方面:
 
    (1)在CRH系列动车组上应用铝蜂窝板制造了形状复杂、制造公差和外观质量要求都非常高的内侧墙板,突破了铝蜂窝板只能应用于制造平面结构或只能在一个方向折弯的零部件设计理念,从而使其应用范围突破了内装地板、间壁、各种车内外门板和空调系统送风道等应用范围界限。
 
    (2)在CRH系列动车组上应用铝蜂窝板制造了不仅形状复杂,而且有着较高承载和耐磨要求的行李架,突破了铝蜂窝板不能应用于制造车辆内装结构重要受力构件的传统设计理念,从而使其应用范围扩展到了一个新的领域,使国内的铝蜂窝板应用技术进入到一个崭新的阶段。
 
    随着近年来CRH系列动车组国产化进程的不断深化,国内已经能够运用铝蜂窝板成型加工技术制造形状复杂的零部件,在铝蜂窝板成型制造和应用领域达到了较高的水平。但是,为了进一步提高铝蜂窝板的应用水平和提高设计制造零部件的合理性、成熟性和可靠性,还应该对铝蜂窝板的特性与适用性、应用设计方法、制造工艺性和具体的制造方法和手段进一步加强研究,真正掌握铝蜂窝板的特性和应用设计方法,以进一步扩大铝蜂窝板的应用范围,促进铁道车辆进一步的轻量化
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