軌道交通開啟復(fù)合材料新空間

1、軌道交通開啟復(fù)合材料新空間 隨著我國(guó)軌道交通建設(shè)進(jìn)入繁榮期，世界上最大的城市軌道交通市場(chǎng)已經(jīng)形成，并為復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)提供了一個(gè)大有可為的嶄新空間。記者從中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)了解到，復(fù)合材料正在成為國(guó)內(nèi)外航天、航空、交通運(yùn)輸、基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域產(chǎn)品性能提高和升級(jí)換代的關(guān)鍵材料。材料地位迅速竄升中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹，用復(fù)合材料做成的構(gòu)件重量輕、強(qiáng)度高、剛性大，對(duì)減輕車廂重量，降低噪聲、振動(dòng)，提高安全性、舒適性，減少維修等均有重要作用，已成為理想的高速軌道交通用結(jié)構(gòu)件。除用作軌道交通內(nèi)部設(shè)備和裝飾材料外，其在承重結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用也越來越廣泛。復(fù)合材料由基體材料(聚合物材料、金屬、陶瓷)和增強(qiáng)體(纖維、晶

2、須、顆粒)復(fù)合而成，是具有優(yōu)異綜合性能的新型材料。由于它的各種性能和功能可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過選擇合適的基體和增強(qiáng)體，合適的組成配比和排列分布，即可充分發(fā)揮復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì)，獲得單一材料難以達(dá)到的綜合性能，如高比強(qiáng)度、高比模量、耐腐蝕、隔熱、耐磨等，因此為復(fù)合材料制品提供了很大的設(shè)計(jì)自由度。國(guó)外全方位普及應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家最新研發(fā)的軌道交通設(shè)備上，大到車體，小到便池都能見到復(fù)合材料的影子。法國(guó)最新推出的新一代高速列車裝上了用FRP(纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料)制造的可折疊式茶桌，其重量只有鋁茶桌的一半。德國(guó)新型空調(diào)客車和高速運(yùn)輸客車是由FRP層壓板制造的。日本新干線高速客車的臥鋪、茶桌、行李架均由FR

3、P制作。在車廂內(nèi)飾件方面，日本新干線采用GFRP(玻璃纖維增強(qiáng)塑料)復(fù)合材料制作車窗內(nèi)飾、洗漱間、廁所、小便池、水箱、集便箱、車前頭蓋板；雙層客車兩端頂兼作空調(diào)風(fēng)道的天花板、餐車空調(diào)蓋板的天花板等部位也采用了復(fù)合材料。車體結(jié)構(gòu)對(duì)保證安全、快速運(yùn)送旅客起著重要作用，須具備足夠的強(qiáng)度、剛性、輕量化和不燃性，且應(yīng)容易維修或不需維修，制造費(fèi)用低，氣密性高。用FRP制造軌道的車體，全部滿足這些要求。目前國(guó)外高速客車車門主要采用玻璃鋼制作，如英國(guó)客車安裝了聚酯玻璃鋼門；法國(guó)客車采用玻璃鋼夾層模制整體車門。同時(shí)，先進(jìn)國(guó)家已開始使用聚碳酸酯(PC)板材作為車窗材料。它不僅有良好的透光性，易加工，還有突出的抗沖

4、擊強(qiáng)度和抗蠕變性能。高速客車的座椅過去采用鋼制骨架，現(xiàn)在國(guó)外玻璃鋼座椅已較為普遍。此外，在軌道交通的站臺(tái)、軌線設(shè)施中，發(fā)達(dá)國(guó)家也應(yīng)用了大量絕緣、耐腐蝕的復(fù)合材料型材構(gòu)件和制品。國(guó)內(nèi)應(yīng)用尚有局限據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹，目前復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)應(yīng)用尚局限于車內(nèi)裝修裝飾件、座椅和車頭罩等，且只在“藍(lán)箭”動(dòng)車組及“中華之星”高速列車上得到應(yīng)用。前者機(jī)車的車頭蓋是采用RTM工藝成型的前鼻端，由手糊工藝整體成型導(dǎo)流罩；后者動(dòng)力車的車頭端蓋為手糊成型。上述高速列車的一部分輔助件也采用了復(fù)合材料，如司機(jī)臺(tái)儀表框、車門窗框、車頂罩、蓄電池箱等，鑒于國(guó)外復(fù)合材料在高速列車上的應(yīng)用發(fā)展方向已從復(fù)合材料裝飾件邁向全

5、復(fù)合材料高速列車，國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)已開始應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)和工藝，為高速軌道車輛研發(fā)配套車門和整體衛(wèi)生間等車體設(shè)備及裝飾件，今后還將深入研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)合材料制造技術(shù)及其產(chǎn)品，提高復(fù)合材料在高速軌道領(lǐng)域的應(yīng)用水平，促進(jìn)我國(guó)高速軌道交通事業(yè)的發(fā)展。抓住三個(gè)突破口針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀，中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人提出，復(fù)合材料要在高速軌道交通領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用，尤其在大型、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用，尚需解決一系列問題。首先要優(yōu)化設(shè)計(jì)，這是復(fù)合材料拓展應(yīng)用的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)減重和安全性的保證。國(guó)內(nèi)復(fù)合材料的強(qiáng)度、剛度、耐疲勞等性能均可滿足軌道列車的需求，制約其應(yīng)用推廣的關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、各部位對(duì)載荷的要求、鋪層的設(shè)計(jì)、接

6、頭的設(shè)計(jì)。美國(guó)、日本和歐洲等國(guó)家和地區(qū)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)成熟，水平較高而且專業(yè)化，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件己經(jīng)商業(yè)化。近年來我國(guó)復(fù)合材料工業(yè)雖然取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面還存在著設(shè)計(jì)不合理、適用性差和原材料浪費(fèi)嚴(yán)重等現(xiàn)象。大型、復(fù)雜、通用的復(fù)合材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件有待研究開發(fā)。其次，大力研發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定、生產(chǎn)效率更高、成型加工費(fèi)用更低的新材料和新工藝。國(guó)際上復(fù)合材料成型工藝已不僅限于手糊、模壓、纏繞等，新的工藝方法，如RTM、樹脂傳遞模塑、RRIM、滾動(dòng)模壓SMC成型、拉擠、熱壓罐等相繼出現(xiàn)。國(guó)內(nèi)科研單位亟須突破傳統(tǒng)工藝的制約。再次，基體樹脂應(yīng)由傳統(tǒng)樹脂向高性能的環(huán)氧乙烯基酯樹脂發(fā)展，增強(qiáng)材料也需由玻璃纖維向高性能的碳纖維、芳綸纖維等發(fā)展。這些高性能材料的使用，將大大改善復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、性能，提高成型速度和制造質(zhì)量，加速?gòu)?fù)合材料在車輛上的實(shí)用化進(jìn)程。我國(guó)研究開發(fā)、