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        鋁蜂窩板的基本特性及其應用情況

        日期:2020-12-12

               鋁蜂窩板作為重要的輕量化材料廣泛應用于航空制造業,在國外的鐵道車輛上也早有應用,其用途相當廣泛,如法國TGV系列、意大利ETR系列高速列車。國內僅在最近幾年才開始使用鋁蜂窩板,雖然取得了一定的效果,其應用范圍還很有限,對蜂窩夾層材料的特性與應用范圍的認識還有待于進一步加強與擴大。

               鋁蜂窩板是由鋁蜂窩芯材與表面材料粘接而成的復合材料,概括起來講,鋁蜂窩板具有以下基本特性:

               (1)質量輕,比強度高,尤其是抗彎剛度高,同等質量的鋁蜂窩板其抗彎剛度約為鋁合金的5倍。

               (2)有極高的表面平面度和高溫穩定性,易成型且不易變形,鋁蜂窩板不僅能制成平面板,而且可以制造成雙曲、單曲面板,制成車輛零部件后拆裝方便。

               (3)優良的耐腐蝕性、絕緣性和環境適應性,可適應鐵路動車組和客車各種惡劣的運用環境;另外,根據需要,這類板材可以采用表面噴漆或表面粘貼防火板處理,達到良好的裝飾性、防火性。

               (4)獨特的回彈性,可吸收振動能量,具有良好的隔聲降噪效果。

               (5)防火等級高,滿足國際聯運防火標準UIC564-2-199l《鐵路客車或國際聯運用同類車輛的防火和消防規則》中的A級要求。

               (6)遭遇火災后煙密度符合高等級的國際鐵路防火標準,具有良好的自熄性;放熱值較低,能夠形成耐火層,能降低釋放出的煙霧和有毒氣體,具有優良的環保性能。

               (7)優異的成型制造工藝性,可以滿足鐵道車輛內裝零部件形狀復雜、穩定性要求高的要求。

                在國外,法國的TGV系列和意大利的ETR系列高速列車,很早就采用了蜂窩夾層結構復合材料制作車內墻板和頂板,隨后歐洲的許多鐵道車輛制造企業采用了鋁蜂窩板制造鐵道車輛零部件,應用的范圍遍及內裝結構中的側墻板、內頂板、間壁板、地板、內外車門的門板和行李架等零部件。其中,意大利在鋁蜂窩板的應用方面相對比較領先,意大利早就開始采用鋁蜂窩板制造形狀復雜的行李架和帶彎曲窗口的內側墻板等結構件。

               在國內,鋁蜂窩板最早的應用是制造25A型軟臥客車的包間間壁,由于當時對制造技術掌握的不到位,應用效果不是十分理想。因而未能在隨后的25型客車上繼續推廣應用。在20世紀末,由于在動車組開發過程中對車輛輕量化要求較高,首先在國產的動車組樣車上應用鋁蜂窩板制造了間壁、平頂板和車門門板,取得了良好效果。隨后,大面積地應用了鋁蜂窩板,當時不僅采用鋁鋁蜂窩板制造了間壁、平頂板、車下設備艙底板和各種車門門板。還用鋁蜂窩板制造了空調風道和空調機組導流罩,其中以問壁、平頂板、空調風道和空調機組導流罩的應用效果最為顯著,既大幅度地減輕了相關零部件的質量,實現了車輛的整體輕量化,又提高了零部件的制造精度和質量,進而提高了整車的制造質量。但是,真正使鋁蜂窩板的應用取得突破性進展的還是CRH系列動車組。此處所講的突破性進展主要體現在兩個方面:

               (1)在CRH系列動車組上應用鋁蜂窩板制造了形狀復雜、制造公差和外觀質量要求都非常高的內側墻板,突破了鋁蜂窩板只能應用于制造平面結構或只能在一個方向折彎的零部件設計理念,從而使其應用范圍突破了內裝地板、間壁、各種車內外門板和空調系統送風道等應用范圍界限。

               (2)在CRH系列動車組上應用鋁蜂窩板制造了不僅形狀復雜,而且有著較高承載和耐磨要求的行李架,突破了鋁蜂窩板不能應用于制造車輛內裝結構重要受力構件的傳統設計理念,從而使其應用范圍擴展到了一個新的領域,使國內的鋁蜂窩板應用技術進入到一個嶄新的階段。

               隨著近年來CRH系列動車組國產化進程的不斷深化,國內已經能夠運用鋁蜂窩板成型加工技術制造形狀復雜的零部件,在鋁蜂窩板成型制造和應用領域達到了較高的水平。但是,為了進一步提高鋁蜂窩板的應用水平和提高設計制造零部件的合理性、成熟性和可靠性,還應該對鋁蜂窩板的特性與適用性、應用設計方法、制造工藝性和具體的制造方法和手段進一步加強研究,真正掌握鋁蜂窩板的特性和應用設計方法,以進一步擴大鋁蜂窩板的應用范圍,促進鐵道車輛進一步的輕量化。

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