隨著復(fù)合材料制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展,也伴隨著鐵道車輛制造業(yè)對(duì)復(fù)合材料的不斷深化的認(rèn)識(shí)和了解,以及鐵道車輛制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,復(fù)合材料在鐵道車輛中的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大,所應(yīng)用的復(fù)合材料的種類、檔次和技術(shù)水平也在不 斷提高。
玻璃鋼在鐵道車輛上的應(yīng)用
1. 玻璃鋼在鐵道車輛上早期的應(yīng)用
玻璃鋼在鐵道車輛上的應(yīng)用始于上世紀(jì)80年代,首次應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)140km/h速 度級(jí)低速電動(dòng)車組。應(yīng)用的范圍主要包括:
● 內(nèi)側(cè)墻板;
● 內(nèi)側(cè)頂板;
● 拼裝式玻璃鋼衛(wèi)生間;
當(dāng)時(shí)的主要應(yīng)用目標(biāo)是節(jié)木代木。所應(yīng)用的玻璃鋼的種類為不飽和聚酯樹脂玻璃鋼。
2. 玻璃鋼在鐵道車輛上的批量應(yīng)用
玻璃鋼在鐵道車輛上的批量應(yīng)用,并逐漸成熟化發(fā)生于上世紀(jì)90年代,主要用于制造鐵路客車和城軌車輛的:
● 客室內(nèi)側(cè)墻板;
● 內(nèi)側(cè)頂板;
● 拼裝式玻璃鋼衛(wèi)生間;
● 整體玻璃鋼衛(wèi)生間;
● 整體玻璃鋼洗面間;
● 玻璃鋼空調(diào)風(fēng)道、廢排風(fēng)道;
● 座椅或座椅骨架。
此時(shí)的主要應(yīng)用目標(biāo)已由節(jié)木代木轉(zhuǎn)向了提高車輛的檔次;所應(yīng)用的玻璃鋼的種類仍以不飽和聚酯樹脂玻璃鋼為主。
3. 近年來(lái),玻璃鋼在鐵道車輛上的應(yīng)用
從本世紀(jì)初開始,玻璃鋼在鐵道車輛上得到了更加廣泛的應(yīng)用,除應(yīng)用于制造前述的各種產(chǎn)品之外,還被廣泛地應(yīng)用于制造:
● 車頂導(dǎo)流罩;
● 車頂新風(fēng)道;
● 車內(nèi)各種造型復(fù)雜的零部件,包括三維曲面形狀的內(nèi)側(cè)墻板和側(cè)頂板;各種特殊形狀的罩板;玻璃鋼蜂窩間壁板;裝飾件。
這一階段玻璃鋼應(yīng)用的主要目標(biāo)是制造有特殊功能要求或有復(fù)雜造型要求的零部件。而且這一階段應(yīng)用的玻璃鋼的防火性能也有所提高,反應(yīng)型和添加型阻燃不飽和聚酯樹脂玻璃鋼得到了大量應(yīng)用,酚醛樹脂玻璃鋼的應(yīng)用逐漸減少。
4. 玻璃鋼在高速動(dòng)車組中的應(yīng)用
玻璃鋼在高速鐵路動(dòng)車組中的應(yīng)用,使其真正進(jìn)入到了成熟階段。因?yàn)椋?/span>
(1) 玻璃鋼被應(yīng)用于制造具有特殊功能、造型與結(jié)構(gòu)復(fù)雜、承受較大載荷的綜合性能優(yōu)良的零部件,如玻璃鋼整體流線型車頭、前端開閉機(jī)構(gòu)模塊、車頂空氣動(dòng)力學(xué)導(dǎo)流罩等。
(2) 模壓玻璃鋼(SMC)得到了廣泛應(yīng)用
采用模壓玻璃鋼批量制造高速動(dòng)車組客室內(nèi)側(cè)墻板,具有以下優(yōu)點(diǎn):
● 零部件的尺寸精度高;
● 制造質(zhì)量和產(chǎn)品檔次,
● 實(shí)現(xiàn)了輕量化;
● 適合工程化批量生產(chǎn)。
(3) 提高了其它部位應(yīng)用的玻璃鋼的水平
● 可以根據(jù)需要制成具有各種不同質(zhì)感的零部件;
● 外觀質(zhì)量更好,零部件形狀與尺寸精度更高;
● 表面顏色與花紋同時(shí)可調(diào)。
此時(shí),玻璃鋼應(yīng)用包括了實(shí)現(xiàn)特殊功能與造型,并承受一定載、輕量化等更高層次的目標(biāo)。
5. 玻璃鋼在現(xiàn)代鐵道車輛中應(yīng)用展望
(1) 玻璃鋼材料的特性
●密度小、比強(qiáng)度高:相對(duì)密度在1.6~2.1g/cm3之間,只有碳鋼的1/4~1/5,可是拉伸強(qiáng)度卻接近碳鋼;
●耐腐蝕性能好:對(duì)大氣、水、一般的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力;
●熱性能良好:導(dǎo)熱率低,室溫下為1.25~1.67KJ/mhK,只有金屬的1/100~1/1000,隔熱性好,適應(yīng)瞬時(shí)超高溫情況,是理想的熱防護(hù)材料。
●工藝性優(yōu)良:可根據(jù)需要靈活地選擇成型工藝,工藝簡(jiǎn)單,可以一次成型,對(duì)形狀復(fù)雜、不易成型、數(shù)量少的產(chǎn)品,工藝性優(yōu)越。
● 各向異性:不同方向上的力學(xué)性能有明顯差異,與其它工程結(jié)構(gòu)材料還有一定的差距;
● 環(huán)保性差:現(xiàn)階段應(yīng)用的玻璃鋼材料還難以降解、回收,廢棄零部件形成不易處理的垃圾,污染環(huán)境。
(2) 展望
●任何一種材料都不可能完全取代其它材料,占領(lǐng)全部或者過(guò)大的市場(chǎng)份額;
●玻璃鋼材料在現(xiàn)代鐵道車輛上最大的應(yīng)用空間還是制造內(nèi)裝結(jié)構(gòu)和車內(nèi)設(shè)備零部件,要重點(diǎn)解決的問(wèn)題依然是質(zhì)量、輕量化、防火性和環(huán)保性;
●在特定的應(yīng)用工況下,作為次重要的承載部件是玻璃鋼在現(xiàn)代鐵道車輛上應(yīng)用的擴(kuò)展空間;
● 每一種材料都有其各自的特點(diǎn)和適應(yīng)性,挖掘和充分分會(huì)潛力,是每一種材料尋求應(yīng)用的方向,也是材料行業(yè)和鐵道車輛制造業(yè)健康發(fā)展的必由之路。
● 一點(diǎn)非常最要的說(shuō)明是,在不斷提高性能的前提下還要降低成本,同時(shí)為材料行業(yè)和鐵道行業(yè)共同帶來(lái)效益,才有繼續(xù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。
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