一說到高鐵,估計全世界的目光都會聚焦到咱們中國,畢竟我國高鐵有接近90條線、近3萬公里總長,而高鐵車輛就有3000多組,世界上2/3的高鐵都在咱們中國。那中國高鐵后續(xù)如何發(fā)展呢?碳纖維材料提供了一個新的方向。
碳纖維高鐵應(yīng)用的非凡意義在哪?
1、輕量化:高鐵想要提速,一個方面是減輕自身重量,一個方面是提高動力,無論哪個都不簡單。相比之下,通過合理設(shè)計,選用合適的材料,減少自重可能會簡單一些,碳纖維復(fù)合材料就是當(dāng)下一個非常不錯的解決方案。碳纖維復(fù)合材料的密度只有1.7g/cm3,比鋁合金還輕,但是提供的強(qiáng)度確實鋼材的7倍以上,加上耐腐蝕、抗蠕變、抗沖擊等優(yōu)良性能,在高鐵持續(xù)發(fā)展中可以起到良好的作用,幫助高鐵降低阻力,減輕二氧化碳排放,提高速度等多個效果。
2、安全性:目前國內(nèi)的普通高鐵的車速可以達(dá)到300km/h,而復(fù)興號高鐵的速度甚至可以達(dá)到350km/h,如此高速狀態(tài)下,對于材料的要求很高,背后更多的考量其實還是安全問題。碳纖維復(fù)合材料所具備的輕量化、減沖擊、提載重、高耐候、高可靠、高可用、高壽命、少維護(hù)等優(yōu)勢在目前改善高鐵性能上具有更高的安全系數(shù)。
碳纖維高鐵應(yīng)用的4個實例
1、彎梁:彎梁是設(shè)備艙中的主承力構(gòu)件,截面為矩形,可以選擇碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料較差鋪覆設(shè)計,采用袋壓成型工藝進(jìn)行制造,可有效提升成品合格率,并降低制造成本。
2、橫梁:橫梁是設(shè)備艙中的另一種承力結(jié)構(gòu)件,與彎梁相輔相成,截面為“工”字型,選用T300品級的碳纖維復(fù)合材料就可以制造,采用真空導(dǎo)入工藝,配以鉚接和膠接,提升整體的穩(wěn)固性。
3、轉(zhuǎn)向架:轉(zhuǎn)向架是高鐵上非常重要的支撐部件,負(fù)責(zé)撐起車體、轉(zhuǎn)向和制動,在高鐵行駛時,還需要保證車廂平穩(wěn)運(yùn)行。因此高鐵轉(zhuǎn)向架需要具備較大的強(qiáng)度和較高的承載能力。碳纖維復(fù)合材料制成的轉(zhuǎn)向架比普通的鋼材轉(zhuǎn)向架更輕更強(qiáng)力,在運(yùn)行舒適性和穩(wěn)定性上更好。
4、車體外殼:高鐵車廂外殼并不是一個空架子,是安裝內(nèi)部基礎(chǔ)配件和承載骨架的依托,高鐵車廂外殼一般選用鋼結(jié)構(gòu)或合金金屬結(jié)構(gòu),需要自身夠輕,強(qiáng)度夠大。
碳纖維材料不僅可以在高鐵上應(yīng)用,同時在其他的軌道和非軌道交通上起到重要作用,地鐵、汽車、飛機(jī)、磁懸浮列車等等這些與我們?nèi)粘3鲂邢嚓P(guān)的領(lǐng)域都是碳纖維材料的舞臺,相信未來碳纖維復(fù)合材料還會有更大的應(yīng)用價值。