CN103587541B - 轻量化磁悬浮列车司机室外罩及整体成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轻量化磁悬浮列车司机室外罩及其整体成型工艺。该种轻量化磁悬浮客车司机室外罩包括外罩本体，所述外罩本体包括右侧面罩板、正面罩板、车钩罩板、左侧面罩板和底面罩板，所述外罩本体采用玻璃纤维及碳纤维作为增强体、热固性树脂作为基体的混杂纤维复合材料制成。并通过使用上述五个部分的分体组合模具，将传统的列车司机室与导流罩整体成型。成型的混杂纤维复合材料司机室比现在的玻璃钢司机室重量减轻30%以上，同时具有强度高、损伤容限高、缺口敏感性低，以及抗冲击性、阻燃性、耐腐蚀性、老化与疲劳性能优越的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种轻量化磁悬浮列车司机室外罩及整体成型工艺。
背景技术
磁悬浮列车分为中低速和高速两种类型，中低速磁悬浮主要面对城市轨道交通等短途轨道交通，时速80～150公里。我国1992年在上海建成了第一条中低速磁悬浮列车，目前基本采用是铝合金或玻璃钢材质的司机室。近年来，磁悬浮技术进入了快速发展阶段，在全球倡导“节能环保”理念下，即要求列车轻量化以实现更低的能耗、更强的运输能力，又能保障其运行过程的安全性和运行的较长寿命。
以此，需要解决磁悬浮列车司机室轻量化的问题，同时应当满足列车司机室对强度、刚度、阻燃和抗撞击的要求。上述问题是在磁悬浮列车司机室的设计与生产过程中应当予以考虑并解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种轻量化磁悬浮列车司机室外罩及整体成型工艺解决解决磁悬浮列车司机室轻量化的问题，同时满足列车司机室对强度、刚度、阻燃和抗撞击的要求的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种轻量化磁悬浮客车司机室外罩，包括外罩本体，所述外罩本体包括右侧面罩板、正面罩板、车钩罩板、左侧面罩板和底面罩板，所述外罩本体采用玻璃纤维及碳纤维作为增强体、热固性树脂作为基体的混杂纤维复合材料制成。
优选地，所述外罩本体为多层复合结构，所述外罩本体包括依次设置的表面阻燃胶衣层、阻燃玻璃纤维外层、主结构层、阻燃玻璃纤维内层。
优选地，所述主结构层包括碳纤维增强层和玻璃纤维增强层，所述碳纤维增强层的厚度在2.0~5.0mm之间。
优选地，所述阻燃玻璃纤维外层和/或所述阻燃玻璃纤维内层采用阻燃树脂或添加有无机阻燃填料的阻燃树脂或添加有有机阻燃剂的阻燃树脂。
优选地，所述阻燃玻璃纤维外层和阻燃玻璃纤维内层的厚度均在0.5mm~2mm之间。
优选地，所述混杂纤维复合材料中树脂的质量分数在20%~55%之间，所述增强体中玻璃纤维与碳纤维的重量比在0.6~1.5之间。
优选地，所述热固性树脂基体采用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂。
优选地，所述增强体采用单向布、双向布、多轴向布或三维织物。
一种轻量化磁悬浮客车司机室外罩的整体成型工艺，包括以下步骤：
将部分模具组装为组合模具；
在组合模具表面喷涂表面阻燃胶衣层；
待喷涂的表面阻燃胶衣层凝胶后，在表面阻燃胶衣层上铺覆玻璃纤维阻燃层；
铺覆碳纤维和玻璃纤维织物，铺设树脂导入线路后，导入树脂；
固化成型；
将组合模具分体拆开脱模得到制品，将所得制品进行切割加工后，进行表面涂装处理，完成轻量化磁悬浮客车司机室外罩的整体成型。
优选地，包括以下步骤：
将部分模具组装为组合模具；
使用气动在组合模具表面喷涂表面阻燃胶衣层，在喷涂前使用丙酮调节粘度；
在灌注树脂中加入无机阻燃填料后调匀，待喷涂的表面阻燃胶衣层凝胶后，在表面阻燃胶衣层上以0.5mm~2mm的厚度手糊玻璃纤维阻燃外层，
待手糊玻璃纤维阻燃外层凝胶后，干法铺敷碳纤维织物至2.0~5.0mm厚度，形成外罩本体的主结构层，在与车体连接部位铺放碳纤维织物增强层，形成制品；
在所得制品的内表面分别铺设树脂导流系统与抽气系统；
在灌注树脂中加入无机阻燃填料后调匀，运用VaRTM工艺导入树脂，待树脂浸润后，进入加热固化工序；
在制品按固化制度加热固化后，待组合模具冷却至常温，去除外罩本体上铺设的树脂导流系统与抽气系统；
使用含无机阻燃填料的灌注树脂在罩体内表面手糊玻璃纤维阻燃内层，待玻璃纤维阻燃内层固化后，冷却脱模后，按照磁悬浮列车司机室外罩工程图纸对制品进行切割加工与表面涂装，完成轻量化磁悬浮客车司机室外罩的整体成型。
本发明的有益效果是：
一、该种轻量化磁悬浮列车司机室外罩及整体成型工艺，整体成型磁悬浮司机室外罩，简化装配工序、成型效率高、质量稳定；
二、采取VaRTM导入工艺，可以有效地控制制品的树脂含量，充分发挥碳纤维强度高的特点；
三、混杂纤维复合材料司机室外罩重量比铝合金材质降低50%、现在玻璃钢司机室降低30%以上；
四、通过选取适用该工艺的阻燃材料，复合材料司机室外罩满足防火要求符合DIN5510-2《轨道车辆的防火》要求；
五、碳纤维复合材料损伤容限高、缺口敏感性低、由于自身的导电性使之具有良好的电磁屏闭性能；
六、混杂复合材料司机室外罩冲击性能达到IEC13731B级，撞击性能满足UIC651-2002，司机室不穿透；
七、制品耐腐蚀、加速老化试验后强度保留率>80%，疲劳性能优越。
附图说明
图1是本发明实施例一种轻量化磁悬浮客车司机室外罩的结构示意图；
图2是本发明实施例一种轻量化磁悬浮客车司机室外罩的另一结构示意图；
图3是本发明实施例一种轻量化磁悬浮客车司机室外罩的材料结构示意图；
图4是本发明实施例一种轻量化磁悬浮客车司机室外罩整体成型工艺中真空导入体系铺设的示意图。
其中：101-右侧面罩板，102-正面罩板，103-车钩罩板，104-左侧面罩板，105-底面罩板；201-表面阻燃胶衣层，202-阻燃玻璃纤维外层，203-主结构层，204-阻燃玻璃纤维内层；301-真空袋膜，302-导气管，303-脱模布，304-带孔隔离膜，305-制品，306-导流网，307-抽气接口，308-导流管，309-进料口。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
如图1盒图2所示，本实施例提供一种轻量化磁悬浮客车司机室外罩，包括外罩本体，所述外罩本体包括右侧面罩板101、正面罩板102、车钩罩板103、左侧面罩板104和底面罩板105，所述外罩本体采用玻璃纤维及碳纤维作为增强体、热固性树脂作为基体的混杂纤维复合材料制成。如图3所示，所述外罩本体为多层复合结构，所述外罩本体包括依次设置的表面阻燃胶衣层201、阻燃玻璃纤维外层202、主结构层203、阻燃玻璃纤维内204。所述主结构层203包括碳纤维增强层和玻璃纤维增强层，所述碳纤维增强层的厚度为2.0~5.0mm，优选为2.7mm。所述阻燃玻璃纤维外层202和/或所述阻燃玻璃纤维内204采用添加有无机阻燃填料的阻燃树脂。所述阻燃玻璃纤维外层202和阻燃玻璃纤维内204的厚度均为0.5mm~2mm，优选为1.2mm。所述混杂纤维复合材料中树脂的质量分数为20%~55%，优选为34%，所述增强体中玻璃纤维与碳纤维的重量比为0.6~1.5，优选为1.2。所述热固性树脂基体采用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂。所述增强体采用单向布、双向布、多轴向布或三维织物。
一种轻量化磁悬浮客车司机室外罩的整体成型工艺，包括以下步骤：将部分模具组装为组合模具；使用气动在组合模具表面喷涂表面阻燃胶衣层201，在喷涂前使用丙酮调节粘度；在灌注树脂中加入无机阻燃填料后调匀，待喷涂的表面阻燃胶衣层201凝胶后，在表面阻燃胶衣层201上以0.5mm~2mm的厚度手糊玻璃纤维阻燃外层，待手糊玻璃纤维阻燃外层凝胶后，干法铺敷碳纤维织物至2.0~5.0mm厚度，形成外罩本体的主结构层203，在与车体连接部位铺放碳纤维织物增强层，形成制品305；在所得制品305的内表面分别铺设树脂导流系统与抽气系统；在灌注树脂中加入无机阻燃填料后调匀，运用VaRTM工艺导入树脂，待树脂浸润后，进入加热固化工序；在制品305按固化制度加热固化后，待组合模具冷却至常温，去除外罩本体上铺设的树脂导流系统与抽气系统；使用含无机阻燃填料的灌注树脂在罩体内表面手糊玻璃纤维阻燃内层，待玻璃纤维阻燃内层固化后，冷却脱模后，按照磁悬浮列车司机室外罩工程图纸对制品305进行切割加工与表面涂装，完成轻量化磁悬浮客车司机室外罩的整体成型。
本实施例使用VaRTM树脂导入整体成型基于碳纤和玻纤混杂复合材料磁悬浮客车司机室外罩的工艺。整体成型使用的模具包括成型上述五个部分的分体模块，组合装置除了定位装置及夹紧装置外，另设有安装硅橡胶密封条的方形凹槽，确保模具气密性后进行下一道工序。
该种轻量化磁悬浮客车司机室外罩的整体成型工艺，采用气动喷涂表面阻燃胶衣层201，为喷涂阻燃胶衣前使用丙酮调节粘度，保证喷涂胶衣均匀、无流挂、贫胶。待表面阻燃胶衣层201凝胶后，手糊玻璃纤维阻燃外层，增强阻燃效果的同时，在表面阻燃胶衣层201与碳纤维织物间起过渡和防止分层作用。待手糊玻璃纤维阻燃外层凝胶后，按照铺层设计顺序干法铺敷碳纤维织物至规定厚度为罩体主结构层203，在与车体连接部位铺放碳纤维织物增强层、对于曲率较大处的碳纤维织物层间用喷胶预固定，形成制品305。其中碳纤维织物的铺放厚度和顺序可确保罩体的强度、刚度、冲击、抗撞击等力学性能。
如图4所示，在所得制品305的内表面分别铺设脱模布303、带孔隔离膜304、导流网306、再设置导流管308、导气管302、抽气接口307、进料口309、用真空袋膜301包裹密封。树脂导流系统与抽气系统铺设确保导入的树脂浸润整个罩体。在灌注树脂中加入一定比例阻燃添加剂，运用VaRTM工艺导入树脂，待树脂浸润完整个体系后，进入加热固化工序。制品305按固化制度加热固化后，待模具冷却至常温，去除罩体上所有的真空辅助材料。运用富含无机阻燃填料的灌注树脂在罩体内表面手糊玻璃纤维层，确保外罩内表面的阻燃性能。待固化后，冷却脱模。最后按照磁悬浮列车司机室外罩工程图纸对制品305进行切割加工与表面涂装。
Claims (10)
1.一种轻量化磁悬浮客车司机室外罩，其特征在于：包括外罩本体，所述外罩本体包括右侧面罩板、正面罩板、车钩罩板、左侧面罩板和底面罩板，所述外罩本体采用碳纤维及玻璃纤维作为增强体、热固性树脂作为基体的混杂纤维复合材料制成；
具体采用以下步骤制成：
将部分模具组装为组合模具；
在组合模具表面喷涂表面阻燃胶衣层；
待喷涂的表面阻燃胶衣层凝胶后，在表面阻燃胶衣层上铺覆玻璃纤维阻燃层；
铺覆碳纤维和玻璃纤维织物，铺设树脂导入线路后，导入树脂；
固化成型；
将组合模具分体拆开脱模得到制品，将所得制品进行切割加工后，进行表面涂装处理，完成轻量化磁悬浮客车司机室外罩的整体成型。
2.如权利要求1所述的轻量化磁悬浮客车司机室外罩，其特征在于：所述外罩本体为多层复合结构，所述外罩本体包括依次设置的表面阻燃胶衣层、阻燃玻璃纤维外层、主结构层、阻燃玻璃纤维内层。
3.如权利要求2所述的轻量化磁悬浮客车司机室外罩，其特征在于：所述主结构层包括碳纤维增强层和玻璃纤维增强层，所述碳纤维增强层的厚度在2.0~5.0mm之间。
4.如权利要求1所述的轻量化磁悬浮客车司机室外罩，其特征在于：所述阻燃玻璃纤维外层和/或所述阻燃玻璃纤维内层采用阻燃树脂或添加有无机阻燃填料的阻燃树脂或添加有有机阻燃剂的阻燃树脂。
5.如权利要求1-4任一项所述的轻量化磁悬浮客车司机室外罩，其特征在于：所述阻燃玻璃纤维外层和阻燃玻璃纤维内层的厚度均在0.5mm~2mm之间。
6.如权利要求1-4任一项所述的轻量化磁悬浮客车司机室外罩，其特征在于：所述混杂纤维复合材料中树脂的质量分数在20%~55%之间，所述增强体中玻璃纤维与碳纤维的重量比在0.6~1.5之间。
7.如权利要求1-4任一项所述的轻量化磁悬浮客车司机室外罩，其特征在于：所述热固性树脂基体采用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂。
8.如权利要求1-4任一项所述的轻量化磁悬浮客车司机室外罩，其特征在于：所述增强体采用单向布、双向布、多轴向布或三维织物。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的轻量化磁悬浮客车司机室外罩的整体成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
将部分模具组装为组合模具；
在组合模具表面喷涂表面阻燃胶衣层；
待喷涂的表面阻燃胶衣层凝胶后，在表面阻燃胶衣层上铺覆玻璃纤维阻燃层；
铺覆碳纤维和玻璃纤维织物，铺设树脂导入线路后，导入树脂；
固化成型；
将组合模具分体拆开脱模得到制品，将所得制品进行切割加工后，进行表面涂装处理，完成轻量化磁悬浮客车司机室外罩的整体成型。
10.如权利要求9所述的整体成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
将部分模具组装为组合模具；
使用气动在组合模具表面喷涂表面阻燃胶衣层，在喷涂前使用丙酮调节粘度；
在灌注树脂中加入无机阻燃填料后调匀，待喷涂的表面阻燃胶衣层凝胶后，在表面阻燃胶衣层上以0.5mm~2mm的厚度手糊玻璃纤维阻燃外层，
待手糊玻璃纤维阻燃外层凝胶后，干法铺敷碳纤维织物至2.0~5.0mm厚度，形成外罩本体的主结构层，在与车体连接部位铺放碳纤维织物增强层，形成制品；
在所得制品的内表面分别铺设树脂导流系统与抽气系统；
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 212314 Danyang City, Zhenjiang Province, Hong Kong Road on the north side of the road No. 777, No. Applicant after: Jiangsu Heng Shen limited company Address before: 212314 Danyang City, Zhenjiang Province, Hong Kong Road on the north side of the road No. 777, No. Applicant before: Jiangsu Hengshen Fibre Materials Co., Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant |