Вспененный алюминий для железнодорожных пассажирских вагонов

Как уменьшить мертвый вес железнодорожных пассажирских вагонов, чтобы сэкономить кинетическую энергию тяги, снизить стоимость эксплуатации поездов, снизить шум в салоне и повысить комфорт пассажиров, всегда было важным направлением развития технологии железнодорожных пассажирских вагонов в стране и за рубежом, а также целью проектирования транспортных средств. Малый вес легковых автомобилей и шумоподавление пассажирских салонов часто реализуются с помощью новых материалов.

По сравнению с металлическим алюминием с удельным весом 2,7, используя в качестве пенообразователя гидрид титана, объем пеноалюмия можно увеличить в 13 раз от исходного, а удельный вес можно уменьшить до 0,2~0,4, что эквивалентно 1/3 древесины.   В дополнение к своим сверхлегким характеристикам, он также обладает отличными механическими, акустическими, тепловыми и другими свойствами. Он имеет широкие перспективы применения в области архитектуры, автомобилестроения, железнодорожного легкового автомобиля, военного дела и так далее, особенно в современном мире.

Во время пропаганды энергосбережения и сокращения выбросов это имеет более важное диахроническое значение.

На примере вспененной алюминиевой сэндвич-панели и алюминиевой сотовой сэндвич-панели общей толщиной 14,5 мм (сэндвич-слой 12 мм) сравнивались и анализировались свойства вспененного алюминия и алюминиевых сот.

Механические свойства. В целом, прочность вспененного алюминия составляет около 1% от прочности плотного алюминия, а модуль упругости составляет около 1 /50 ~ 1 / 100 от прочного алюминия. Отличные механические свойства вспененного алюминия отражаются на его компрессионных и усталостных свойствах. При сжатии вспененный алюминий показывает широкий срез напряжения при определенном уровне напряжения. Например, в

При той же нагрузке давления в 1000 кг сравнительные результаты испытаний 14,5 мм вспененной алюминиевой сэндвич-пластины и алюминиевой сотовой сэндвич-пластины показывают, что деформация алюминиевых сот составляет около 2,1 мм, в то время как деформации вспененного алюминия в основном нет.

Акустические характеристики. Отличные акустические характеристики вспененного алюминия отражаются на демпфировании, звукоизоляции и звукопоглощении. В качестве макроматериала вспененный алюминий состоит из алюминиевого металлического каркаса и пор (которые можно рассматривать как вторую фазу газа). Внутри присутствует большое количество микро- и макродефектов. Большое количество интерфейсов, образующихся между порами и матрицей, увеличивает зазор между двумя фазами

Дефекты взаимодействуют, создавая чрезвычайно неравномерную микроструктуру и напряженное состояние. Когда внешняя сила действует на организацию, она усиливает неравномерное напряженное состояние, вызывает дислокационное движение и пластическое скольжение в области дефекта, увеличивает плотность дислокации и создает большую разность фаз деформации между рамой и отверстием, образуя двухфазную границу раздела.

При этом создается внутреннее трение, которое преобразует механические свойства в тепловую энергию. Звукоизоляционные характеристики вспененного алюминиевого материала сердечника выше, чем у алюминиевой сотовой пластины с той же толщиной. По сравнению с другими звукоизоляционными материалами, вспененный алюминий не только обладает широкой полосой звукопоглощения, но и обладает хорошими низкочастотными показателями звукопоглощения.

Тепловые свойства. Температура плавления вспененного алюминия в основном такая же, как и у алюминия, но под влиянием оксидного слоя на поверхности пены температура плавления вспененного алюминия выше, чем теоретическая температура плавления. Когда оксидный слой достаточно толстый и температура выше, чем температура плавления алюминия без внешней силы, толстый оксидный слой может поддерживать пористую структуру вспененного алюминия. Если нагрев продолжать в окислительной среде, толщина оксидного слоя увеличится и вспененный алюминий станет более стабильным. пенящийся

В порах алюминиевого материала имеется воздушная среда с системой низкой теплопроводности. Теплопроводность вспененного алюминия значительно ниже, чем у металлического алюминия, что составляет около 1/60 от теплопроводности алюминия, а теплопроводность уменьшается экспоненциально с увеличением скорости клиренса пор. В тех же условиях было проведено сравнительное испытание горения алюминиевой сотовой пластины и вспененного алюминиевого материала сердечника. Поверхность алюминиевой сотовой сэндвич-пластины начала плавиться в 20-х годах, а газ начал генерироваться на поверхности алюминиевой сотовой сэндвич-пластины в 50-х годах, в то время как вспененный алюминий не имел явных изменений.

Легкая структура, поглощение энергии и контроль шума вспененного алюминия делают его широко используемым в автомобильной, железнодорожной и других транспортных областях. Немецкая компания Karmann Co., Ltd. выбрала вспененную алюминиевую сэндвич-пластину для производства верхней и нижней пластин для легковых автомобилей. Его жесткость в 7 раз больше, чем у оригинальных стальных компонентов, а его масса на 25% ниже, чем у оригинальных стальных компонентов. Южнокорейские железнодорожные пассажирские вагоны приняли вспененные алюминиевые сэндвич-панели для изготовления крыши.

Вспененный алюминий обладает сильным поглощением энергии столкновения, производит пластическую деформацию при ударе, поглощает силу удара внешней нагрузки и может эффективно защищать безопасность транспортных средств и персонала. При столкновении автомобиля массой 1500 кг на скорости 48 км/ч площадь удара рассчитывается как 1000 мм × Рассчитанная как толщина 150 мм и 20 мм, она может поглощать 84% от общей энергии удара. Поэтому передняя часть железнодорожного пассажирского вагона водителей

Вспененный алюминий используется для замены пенопласта или FRP для компонентов, что может улучшить срок службы и сократить техническое обслуживание. В то же время он также устраняет вредный газ, производимый традиционными материалами, чтобы значительно снизить потери и жертвы в дорожно-транспортных происшествиях. Железнодорожные пассажирские вагоны обычно используют стекловату в качестве основного звукопоглощающего материала. С продлением времени нанесения содержание влаги в стекловате будет продолжать увеличиваться, в результате чего образуется стекловата.

Внутренняя структура хлопка разрушается, образуя макропористую среду, а шепчущая способность постепенно снижается. Если вспененный алюминий может быть применен для внутреннего глушения железнодорожных пассажирских вагонов, он может быть установлен один раз и использоваться постоянно, и его эффект звукопоглощения не будет уменьшен с продлением времени, и нет потенциальной пожарной опасности. В целях улучшения противопожарных характеристик и эффекта снижения шума высокоскоростного поезда, вспененные алюминиевые материалы используются практически во всех внутренних частях поезда, таких как пол, боковая стенка, перегородка и крыша, в вагоне корейского высокоскоростного поезда км2. Японский экскурсионный автобус Синкансэн также выбирает вспененный алюминий в качестве звукоизоляционной стены, чтобы уменьшить шум, создаваемый генераторами, вентиляторами, кондиционерами и другим оборудованием. В настоящее время вспененные алюминиевые материалы успешно используются в метро Шанхая и пекинском метро Батонг в Китае.

Вспененный алюминий для железнодорожных пассажирских вагонов будет иметь широкие перспективы применения в развитии железнодорожных пассажирских вагонов в будущем из-за его превосходных свойств, таких как ультралегкость, звукопоглощение, огнестойкость, поглощение энергии и защита окружающей среды.