碳纤维材料在轨道交通应用可行性分析

  近些年,随着国内轨道交通行业的快速发展,轨道车辆轻量化的要求越来越高。碳纤维复合材料凭借低密度、高强度、隔热、耐疲劳、阻燃、耐腐蚀、可设计性强等优点,受到越来越多的关注,而且随着技术的发展在轨道交通方面的用量将持续上升。碳纤维复合材料为何如此广受轨道交通行业的欢迎?本文由博实碳纤维小编带大家来解读一下。

  一、轨道交通车辆为什么要选择碳纤维复合材料?

  轨道交通车辆应用碳纤维复合材料,最主要还是因为轻量化。为了达到轻量化的目的,目前除了CRH1采用的是不锈钢的车身外,其余的车型采用的都是高强度的铝合金材料。即便如此,一节动车组车体的重量还是高达十几吨,而动车组在启动加速阶段的耗能是最大的,根据著名的F=ma公式,减轻重量不仅可以大幅降低运行能耗,同时对车轴和车轮的磨耗也会减小。

  李工说,目前国内几家知名的轨道交通车辆厂家对实现轨道车辆的轻量化投入大量的心血。目前主要分为两个研究方向:一是实现设计上的轻量化,二是实现选材上的轻量化。目前铝合金的轻量化设计已到达瓶颈,再进行减重势必会影响到其他性能,所以,碳纤维复合材料成了众多设计人员新的选择。

  二、轨道交通轻量化是必然趋势

  从博实碳纤维接触的轨道交通车辆生产的客户来看,目前各单位对碳纤维轻量化的应用决心还是很大的,碳纤维复合材料本身的性能优势还是很明显的,不仅可以满足轨道交通车辆轻量化需求,在强度、耐冲击性、防火等其他性能方面表现也比较出色。

  三、距离碳纤维在轨道交通的应用普及还有段时日

  据了解,在过去的几年的时间,国内的轨道交通车辆企业在碳纤维复合材料零部件上也投入了不少的精力和资源,博实碳纤维就曾为国内某轨道交通车辆厂商定制碳纤维部件。就目前为止,碳纤维部件多为轨道交通车辆的内饰件,在车身和车体外壳上的应用几乎没有,除了成本之外,技术工艺也是一个很重要的原因。

  首先,要考虑如何保证碳纤维复合材料是否能够达到轨道交通车辆的力学要求,是否能用最少的材料满足性能需求。这就需要复合材料结构设计所需的原材料性能要可靠,通过试样(单层板和层合板)、元件、组合件、全尺寸部件等多个层次的结构进行验证,才能放心使用。

  其次是在安全性能。目前高铁动车组跑到一定的公里数要进行不同等级的维护,到最高5级修的时候,需要把车体油漆全部脱离掉,检查车体是否含有裂纹等缺陷。如果换成碳纤维复合材料车体,那么维护周期多久?使用寿命有多长?万一内部出现缺陷该如何检测、该如何去修复?

  最后,轨道交通领域目前还未建立起一套标准的应用体系。面对诸多不确定因素,缺乏和碳纤维企业一致的对接理由。其实很多轨道交通车辆厂商遇到的问题,在碳纤维企业都能找到解决方案,但受制于产业链的不完整、碳纤维企业水平层次不齐等诸多因素,导致轨道交通企业跟碳纤维制品定制企业之间缺少相互的沟通。

  江苏博实碳纤维科技有限公司是长三角地区一家集汽车工业、航天航空、医疗器戒、轨道交通于一体的多领域碳纤维制品制造商,致力于为客户带来高品质碳纤维产品。