Šķiedru kompozīts ir kļuvis par neaizstājamu galveno materiālu dzelzceļa tranzīta jomā

Pēdējos gados, strauji attīstoties dzelzceļa transporta nozarei, arvien vairāk tiek pētīti jauni materiāli dzelzceļa transportlīdzekļiem, un jauno materiālu īpatsvars ir arvien lielāks. Starp tiem visievērojamākie ir šķiedru kompozītmateriālu izpēte un pielietojums. Tas ir tāpēc, ka šķiedru kompozītmateriālu pamatā var būt konstrukcijas prasības, izvēloties dažādus matricas un stiegrojuma materiālus, dažādas izvietošanas proporcijas un dažādus formēšanas procesus, ko var iegūt ar dažādām visaptverošām jaunu materiālu īpašībām, piemēram, laba siltumizolācija, izturība pret koroziju, nodilumizturība, augsts īpatnējais modulis, augsta īpatnējā izturība un citas īpašības, šī īpašība nespēj atbilst tradicionālajam atsevišķam materiālam.

Dzelzceļa transportlīdzekļu projektēšanā transportlīdzekļu interjerā plaši izmantoti kompozītmateriāli, zināmā mērā izmantotas arī iekšējās iekārtas un citas kravas konstrukcijas daļas. No kompozītmateriāliem izgatavotajām konstrukcijas daļām ir liela izturība, vieglums un augsta stingrība. Ražošanas procesā parasti tiek izmantota gandrīz galīgā formēšanas tehnoloģija, kurai nav nepieciešama turpmāka apstrāde un kas var ievērojami samazināt ražošanas izmaksas. Kompozītmateriālu izmantošana var arī efektīvi uzlabot dzelzceļa transportlīdzekļu komfortu un drošību, samazināt vibrāciju un troksni, kā arī samazināt ķermeņa svaru. Šķiedru kompozīts ir kļuvis par neaizstājamu galveno materiālu dzelzceļa tranzīta jomā.

Oglekļa šķiedras kompozītmateriālu īpatnējais modulis un stiprība ir visaugstākie starp parasti izmantotajiem materiāliem, un tiem ir acīmredzamas priekšrocības stiprības, stingrības un dūmu toksicitātes ziņā. Jaunajam FRP materiālam ir laba liesmas slāpētāja un skaņas izolācijas veiktspēja. Un aramīda kompozītmateriāliem ir liesmas slāpētāji, augsta izturība, izturība pret augstu temperatūru, augsta izolācijas pakāpe, mitruma izturība un izturība pret koroziju, stabilas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Visu veidu kompozītmateriāliem ir dažādas īpašības, un tos izmanto dažādās galvenajās dzelzceļa transportlīdzekļu daļās.

2.1 Labas mehāniskās īpašības

Kompozītmateriāls iemieso visaptverošu matricas materiāla un stiegrojuma materiāla veiktspēju, ar augstu izturību, vieglu svaru, lielu stingrību, vibrācijas un trokšņa samazināšanu, noguruma izturību, siltumizolāciju un citiem izciliem rādītājiem, kas nodrošina transportlīdzekļa vieglo dizainu, uzlabo drošību. un transportlīdzekļa komfortam ir liela nozīme.

2.2. Atbilst sliežu transportlīdzekļu vieglā svara attīstības prasībām

Pēdējos gados dzelzceļa tranzīta transportlīdzekļu darbības ātrums kļūst arvien lielāks, tāpēc dzelzceļa transportlīdzekļiem ir jāsasniedz viegls dizains, nesamazinot drošības rādītājus. Kompozītmateriāls ir visefektīvākā shēma dzelzceļa transportlīdzekļiem.

2.3 Var samazināt izmaksas

Uzlabojoties dzelzceļa tranzīta darbības ātrumam, cilvēki arvien vairāk pievērš uzmanību uzturēšanas un ekspluatācijas izmaksām, vienlaikus pievēršot uzmanību transportlīdzekļu drošībai un komfortam. Lai gan sākotnējās investīcijas dzelzceļa tranzīta nozarē ir lielas, kopējās izmaksas transportlīdzekļiem, kuros izmanto kompozītmateriālus, ir ievērojami augstākas nekā parastajiem materiāliem, jo ​​īpaši tāpēc, ka jaunu materiālu un jaunu procesu izpētei un izstrādei noteikti būs nepieciešami milzīgi ieguldījumi. Tomēr dzelzceļa tranzīta darbības cikls ir garš. No visas transportlīdzekļu dzīves cikla perspektīvas, no vienas puses, vieglie transportlīdzekļi var efektīvi samazināt transportlīdzekļu enerģijas patēriņu un samazināt ekspluatācijas izmaksas. No otras puses, kompozītmateriālu vibrācijas izturība, izturība pret nogurumu, izturība pret koroziju, izturība pret bojājumiem un sadursmes enerģijas absorbcija ir labāka nekā parastajiem metāla materiāliem, tāpēc transportlīdzekļa apkopes ciklu var pagarināt un uzturēšanas izmaksas var palielināt. ievērojami samazināties. Tāpēc ilgtermiņā kompozītmateriāli var efektīvi samazināt transportlīdzekļu dzīves cikla izmaksas.

2.4. Tam ir spēcīga projektējamība

Augsts īpatnējais modulis un augsta īpatnējā izturība ir šķiedru kompozītmateriālu visievērojamākie raksturlielumi, un mehāniskās īpašības var mainīties plašā diapazonā. Tāpēc, izvēloties kompozītmateriālu un stiegrojumu un mainot materiālu formēšanas procesu, var izpildīt dažādas dizaina prasības. Piemēram, stikla šķiedras stiepes izturība var sasniegt 3500 MPa, un elastības modulis ir 70 GPa. Augsta moduļa oglekļa šķiedras stiepes izturība var sasniegt 3900 MPa, un elastības modulis ir 600 GPa. Eksperimentos noskaidrots, ka konstrukciju detaļu formēšanas procesā atbilstoši projektēšanas prasībām var atrast labāko slāņveida struktūru, mainot kompozītmateriālus ar ļoti atšķirīgām matricas materiālu īpašībām.

2.5 Laba uzticamība un drošība

Svarīgākie faktori, kas ietekmē konstrukcijas daļu drošību, ir materiālu noguruma izturība un robu jutīgums. Iepriekš kompozītmateriālus plaši izmantoja augstas slodzes jomās, piemēram, aviācijā, tieši to izcilās noguruma izturības un zemas jutības dēļ.

Lai gan parastajiem metālu materiāliem ir augsta statiskā izturība, to izturība ievērojami samazinās smagos vibrācijas apstākļos. Piemēram, metāla materiāla konstrukcijas daļām noteiktā punktā ir sprauga. Vibrācijas un trieciena (mainīgas slodzes) ietekmē defekti ātri izplatīsies, līdz tiks bojātas konstrukcijas daļas. Tomēr atšķirība starp kompozītmateriālu statisko izturību un vibrācijas izturību ir gandrīz nulle. Pat ja konstrukcijas daļas ir iezāģētas, spriedze materiālā tiks pārnesta uz blakus esošo slāni un netiks iznīcināta ilgstošas ​​mainīgas slodzes dēļ. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc kompozītmateriālu detaļām ir daudz ilgāks kalpošanas laiks nekā metāla daļām.

3.1. Oglekļa šķiedras kompozītmateriāli

Lai gan oglekļa šķiedras materiālu izpēte un pielietošana Ķīnā sākās vēlu, tehnoloģija pēdējos gados ir strauji attīstījusies, īpaši transportlīdzekļu satiksmes jomā. Piemēram, CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Co., Ltd. izmantoja oglekļa šķiedras materiālus ložu vilciena aprīkojuma kabīnes projektēšanā. Transportlīdzekļa triecienizturība, izturība pret koroziju un mehāniskās īpašības ir garantētas, un aprīkojuma kabīnes svars ir par aptuveni 35 procentiem mazāks nekā alumīnija sakausējuma materiālam.

3.2 Stikla šķiedras kompozītmateriāli

Ar izcilām trokšņa samazināšanas un liesmas slāpēšanas īpašībām mehāniskās izturības un stingrības attiecības veiktspēja ir izcilāka. Tāpēc to bieži izmanto sliežu transportlīdzekļu sēdekļos, vadītāja kabīnes galvas pārsegā un citās daļās.

3.3. Aramīda šķiedru kompozītmateriāli

Salīdzinot ar tradicionālajiem metāla materiāliem, aramīda kompozītmateriāliem ir lieliskas īpašības, piemēram, liesmas slāpētājs, augsta izturība, augsta izolācijas pakāpe, mitruma izturība un izturība pret koroziju, kā arī stabilas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Tie tiek pilnībā izmantoti motoros, transformatoros un citās pozīcijās, un tiem var būt laba nozīme izolācijas svara samazināšanā.

Kompozītmateriālu pielietojums dzelzceļa transportlīdzekļos būs arvien plašāks, jo īpaši transportlīdzekļa virsbūves struktūrā ir labas pielietojuma perspektīvas.