CN108357506B - 一种轨道交通碳纤维构件结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料成型技术领域，尤其涉及一种轨道交通碳纤维构件结构，包括芯体和表层结构；所述芯体至少包括并列设置的若干条状的泡沫结构，所述表层结构包括至少两层碳纤维布，用于包裹所述芯体，其中，所述芯体和表层结构通过真空灌注工艺实现连接。通过所述芯体的设置，可使得胶液渗透深度有效减小，从而使得大尺寸的碳纤维构件的真空灌注工艺得到实现，有效的保证了构件的质量；同时通过所述泡沫结构的设置，有效的降低了碳纤维构件的质量，符合轨道交通轻量化的发展方向；还有一点需要强调的是，胶液渗透至各所述泡沫结构之间，其凝固后会形成加强筋类结构，对表层结构起到支撑作用，提高整个碳纤维构件的强度。
Description
技术领域
本发明属于复合材料成型技术领域，尤其涉及一种轨道交通碳纤维构件结构。
背景技术
碳纤维复合材料以其高比强度和高比模量广泛应用在航天、航空、风电叶片等各领域，厚尺寸碳纤维复合材料件作为结构部件可以大大减轻制件重量。
真空灌注工艺作为复合材料最主要的成型工艺，以其成型快速，污染低和适用于制备大型部件等优点近几年被广泛研究和应用。真空灌注成型时主要使用玻璃纤维进行灌注体的灌注成型，玻璃纤维单丝直径在18-25μm 之间，真空压实后堆砌的纤维体内有较大空隙，这样的空隙如同一个导流系统，有利于胶液流动灌注；传统灌注方法借助导流网使胶液沿注胶管方向在导流网上流动，然后在流动的过程中再进行纵向渗透，而此种方法不适用碳纤维灌注，因为碳纤维单丝直径在6-8μm，在真空压实碳纤维体后体系内空隙远小于玻璃纤维体，这样的条件在进行薄板灌注小件尚可进行，若是进行大制件厚板灌注则不能实现真空灌注工艺。用于真空灌注的胶液粘度普遍在160mPa.s-300mPa.s，使用目前普遍使用的流道和铺层设计在灌注厚度小于10mm的碳纤维薄板能够实现小制件灌注，但若用到厚尺寸的大型结构部件的碳纤维复合材料灌注就很难实现真空灌注工艺成型。
鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种轨道交通碳纤维构件结构，使其更具有实用性。
发明内容
本发明中所提供的轨道交通碳纤维构件结构，通过芯体的设置，可使得胶液渗透深度有效减小，从而使得大尺寸的碳纤维构件的真空灌注工艺得到实现，有效的保证了构件的质量。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
一种轨道交通碳纤维构件结构，包括芯体和表层结构；
所述芯体至少包括并列设置的若干条状的泡沫结构，所述表层结构包括至少两层碳纤维布，用于包裹所述芯体，其中，所述芯体和表层结构通过真空灌注工艺实现连接。
进一步地，所述泡沫结构外部包裹有碳纤维经遍布。
进一步地，所述泡沫结构垂直于其长度方向的截面形状为矩形。
进一步地，还包括有碳纤维块，所述碳纤维块嵌设于轨道交通碳纤维构件上，且沿构件厚度方向贯穿碳纤维构件。
进一步地，所述碳纤维块垂直于碳纤维构件厚度方向的截面形状为矩形。
进一步地，所述碳纤维块在各所述泡沫结构并列方向上的宽度大于所述泡沫结构的宽度。
进一步地，位于碳纤维构件的边缘待连接处设置有金属包边，所述金属包边成U型包裹于所述表层结构的边缘。
进一步地，所述金属包边的材料为金属铝。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：
本发明的上述实施例中，通过芯体的设置，可使得胶液渗透深度有效减小，从而使得大尺寸的碳纤维构件的真空灌注工艺得到实现，有效的保证了构件的质量；同时通过泡沫结构的设置，有效的降低了碳纤维构件的质量，符合轨道交通轻量化的发展方向；还有一点需要强调的是，胶液渗透至各泡沫结构之间，其凝固后会形成加强筋类结构，对表层结构起到支撑作用，提高整个碳纤维构件的强度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为轨道交通碳纤维构件结构的结构示意图；
图2为轨道交通碳纤维构件结构的局部剖视图；
附图标记：芯体1、泡沫结构11、碳纤维经遍布12、碳纤维布2、碳纤维块3、金属包边4。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本发明的实施例采用递进的方式撰写。
如图1和2所示，一种轨道交通碳纤维构件结构，包括芯体和表层结构；所述芯体1至少包括并列设置的若干条状的泡沫结构11，所述表层结构包括至少两层碳纤维布2，用于包裹所述芯体1，其中，所述芯体1和表层结构通过真空灌注工艺实现连接。
本发明的上述实施例中，通过所述芯体1的设置，可使得胶液渗透深度有效减小，从而使得大尺寸的碳纤维构件的真空灌注工艺得到实现，有效的保证了构件的质量；同时通过所述泡沫结构11的设置，有效的降低了碳纤维构件的质量，符合轨道交通轻量化的发展方向；还有一点需要强调的是，胶液渗透至各所述泡沫结构11之间，其凝固后会形成加强筋类结构，对表层结构起到支撑作用，提高整个碳纤维构件的强度，其中各所述泡沫结构11之间的缝隙宽度根据碳纤维构件的具体使用情况设定，宽度越大，构件的强度越大。表层结构的碳纤维布2优选设置3~5层，这样可在保证强度的基础上控制成本。
作为上述实施例的优选，所述泡沫结构11外部包裹有碳纤维经遍布。在将所述芯体1和表层结构通过真空灌注工艺实现连接之前，通过碳纤维经遍布对所述泡沫结构11进行包裹，可使得芯体1和表层结构之间的连接更加紧密，从而使得结构更加稳定。
作为上述实施例的优选，所述泡沫结构11垂直于其长度方向的截面形状为矩形。通过矩形的设置，可在保证碳纤维构件整体强度的同时，使得胶液的使用量达到最小，从而使得产品更加环保且成本更低；圆柱体的结构可能够实现本发明的主要目的，也在本发明的保护范围内。
作为上述实施例的优选，还包括有碳纤维块3，碳纤维块3嵌设于轨道交通碳纤维构件上，且沿构件厚度方向贯穿碳纤维构件。在轨道交通碳纤维构件使用的过程中，当其板材尺寸较大时，不可避免的会出现需对其进行支撑的情况，当此类情况出现时，需要通过连接件将支架类结构与碳纤维构件连接，而由于所述芯体1的设置，使得连接处的强度较低，为了保证整个碳纤维构件的固定稳定性，设置所述碳纤维块3，其中所述碳纤维块3与所述芯体1和表层结构通过真空灌注工艺成型连接，其中连接件与所述碳纤维块3连接，可有效的保证碳纤维构件的在使用过程中的牢固性。
作为上述实施例的优选，所述碳纤维块3垂直于碳纤维构件厚度方向的截面形状为矩形，从而使得加工较为简单；同时所述碳纤维块3在各所述泡沫结构11并列方向上的宽度大于所述泡沫结构11的宽度，所述碳纤维块3整体呈长方体结构，为了保证其与整个构件的连接更加可靠，其在各所述泡沫结构11并列方向上的宽度需大于所述泡沫结构11的宽度，通过这样的方式，可使得整个构件在成型后，所述碳纤维块3可通过上述加强筋类结构和表层结构有更多的连接面积，其与所述泡沫结构11的连接面积并不能对其稳定性起到任何贡献。
作为上述实施例的优选，位于碳纤维构件的边缘待连接处设置有金属包边4，所述金属包边4成U型包裹于所述表层结构的边缘。由于表层结构包裹所述芯体1，因此整个碳纤维构件的边缘位置处强度较高，但是此处的连接与碳纤维构件的非边缘位置处的连接不同，非边缘位置更加注重的是碳纤维构件的安装稳定性，而边缘处则涉及到各部分的连接强度，会影响到整个轨道交通工具的整体强度，因此即使此处的强度已经相对较高，但是为了保证产品的安全性，需在待连接处安装所述金属包边4，来对强度进行增强，其中，边缘位置包括所开设的槽体，在槽体的边缘处需包覆所述金属包边4，还包括嵌设的所述碳纤维块3，所述碳纤维块3也需包覆在内。其中金属材料优选铝，因为其良好的导电性，可将轨道交通带电导入地下，保证运行安全。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种轨道交通碳纤维构件结构，其特征在于，包括芯体（1）和表层结构；
所述芯体（1）至少包括并列设置的若干条状的泡沫结构（11），所述表层结构包括至少两层碳纤维布（2），用于包裹所述芯体（1），其中，所述芯体（1）和表层结构通过真空灌注工艺实现连接；
所述泡沫结构（11）外部包裹有碳纤维经遍布（12）；
所述泡沫结构（11）垂直于其长度方向的截面形状为矩形；
还包括有碳纤维块（3），所述碳纤维块（3）嵌设于轨道交通碳纤维构件上，且沿构件厚度方向贯穿碳纤维构件；
所述碳纤维块（3）垂直于碳纤维构件厚度方向的截面形状为矩形；
所述碳纤维块（3）在各所述泡沫结构（11）并列方向上的宽度大于所述泡沫结构（11）的宽度。
2.根据权利要求1所述的轨道交通碳纤维构件结构，其特征在于，位于碳纤维构件的边缘待连接处设置有金属包边（4），所述金属包边（4）成U型包裹于所述表层结构的边缘。
3.根据权利要求2所述的轨道交通碳纤维构件结构，其特征在于，所述金属包边（4）的材料为金属铝。
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