Aluminio espumado para vagones de pasajeros de ferrocarril

Cómo reducir el peso muerto de los vagones de pasajeros de ferrocarril, a fin de ahorrar energía cinética de tracción, reducir el costo de operación del tren, reducir el ruido del compartimiento de pasajeros y mejorar la comodidad de los pasajeros siempre ha sido una dirección importante del desarrollo de la tecnología de automóviles de pasajeros ferroviarios en el país y en el extranjero, y el objetivo del diseño de vehículos. El peso ligero de los turismos y el control del ruido de los compartimentos de pasajeros a menudo se realizan mediante el uso de nuevos materiales.

En comparación con el aluminio metálico con una gravedad específica de 2.7, mediante el uso de hidruro de titanio como agente espumante, el volumen de espuma de aluminio se puede expandir a 13 veces el original, y la gravedad específica se puede reducir a 0.2 ~ 0.4, lo que equivale a 1 / 3 de madera. Además de sus características ultraligeras, también tiene excelentes propiedades mecánicas, acústicas, térmicas y de otro tipo. Tiene amplias perspectivas de aplicación en los campos de la arquitectura, el automóvil, el automóvil de pasajeros del ferrocarril, el ejército, etc., especialmente en el mundo de hoy.

A la hora de abogar por la conservación de la energía y la reducción de emisiones, tiene un significado diacrónico más importante.

Tomando como ejemplo el panel sándwich de aluminio espumado y el panel sándwich de nido de abeja de aluminio con un grosor total de 14,5 mm (capa sándwich de 12 mm), se compararon y analizaron las propiedades del aluminio espumado y el panal de aluminio.

Propiedades mecánicas. En general, la resistencia del aluminio espumado es aproximadamente el 1% de la del aluminio denso, y el módulo elástico es de aproximadamente 1 / 50 ~ 1 / 100 del del aluminio denso. Las excelentes propiedades mecánicas del aluminio espumado se reflejan en sus propiedades de compresión y fatiga. Cuando se comprime, el aluminio espumado muestra una amplia sección de tensión a un cierto nivel de tensión. Por ejemplo, en

Bajo la misma carga de presión de 1000 kg, los resultados de las pruebas comparativas de la placa sándwich de aluminio espumado de 14,5 mm y la placa sándwich de nido de abeja de aluminio muestran que la deformación del panal de aluminio es de aproximadamente 2,1 mm, mientras que básicamente no hay deformación del aluminio espumado.

Rendimiento acústico. El excelente rendimiento acústico del aluminio  espumado se refleja en el rendimiento de amortiguación, aislamiento acústico y absorción acústica. Como material macro, el aluminio espumado se compone de marco de metal de aluminio y poros (que pueden considerarse como el gas de la segunda fase). Hay una gran cantidad de micro y macro defectos en el interior. Un gran número de interfaces formadas entre los poros y la matriz aumentan la brecha entre las dos fases

Los defectos interactúan para producir una microestructura y un estado de estrés extremadamente desiguales. Cuando la fuerza externa actúa sobre la organización, intensifica el estado de tensión desigual, causa movimiento de dislocación y deslizamiento de plástico en el área del defecto, aumenta la densidad de dislocación y produce una gran diferencia de fase de deformación entre el marco y el orificio, a fin de formar una interfaz bifásica.

La fricción interna se genera en el, lo que convierte las propiedades mecánicas en energía térmica. El rendimiento de aislamiento acústico del material del núcleo de aluminio espumado es mayor que el de la placa del núcleo del nido de abeja de aluminio con el mismo grosor. En comparación con otros materiales de aislamiento acústico, el aluminio espumado no solo tiene una amplia banda de absorción de sonido, sino que también tiene un buen rendimiento de absorción de sonido de baja frecuencia.

Propiedades térmicas. El punto de fusión del aluminio espumado es básicamente el mismo que el del aluminio, pero afectado por la capa de óxido en la superficie de la espuma, la temperatura del punto de fusión del aluminio espumado es más alta que el punto de fusión teórico. Cuando la capa de óxido es lo suficientemente gruesa y la temperatura es más alta que el punto de fusión del aluminio sin fuerza externa, la capa de óxido grueso puede soportar la estructura porosa del aluminio espumado. Si el calentamiento continúa en un ambiente oxidante, el grosor de la capa de óxido aumentará y el aluminio espumado se volverá más estable. espumación

Hay aire medio con sistema de baja conductividad térmica en los poros del material de aluminio. La conductividad térmica del aluminio espumado es mucho menor que la del metal de aluminio, que es aproximadamente 1 / 60 de la del aluminio, y la conductividad térmica disminuye exponencialmente con el aumento de la tasa de holgura de los poros. En las mismas condiciones, se llevó a cabo la prueba de comparación de combustión de la placa de nido de abeja de aluminio y el material del núcleo de aluminio espumado. La superficie de la placa sándwich de nido de abeja de aluminio comenzó a derretirse a los 20 años, y el gas comenzó a generarse en la superficie de la placa sándwich de nido de abeja de aluminio a los 50 años, mientras que el aluminio espumado no tuvo un cambio obvio.

La estructura ligera, la absorción de energía y el control del ruido del aluminio espumado lo hacen ampliamente utilizado en automóviles, ferrocarriles y otros campos de transporte. German Karmann Co., Ltd. ha seleccionado la placa sándwich de aluminio espumado para fabricar la placa de cubierta superior y la placa inferior del automóvil de pasajeros. Su rigidez es 7 veces mayor que los componentes de acero originales, y su masa es un 25% más baja que los componentes de acero originales. Los vagones de pasajeros del ferrocarril de Corea del Sur han adoptado paneles sándwich de aluminio espumado para hacer el techo.

El aluminio espumado tiene una fuerte absorción de energía de colisión, produce deformación plástica cuando se impacta, absorbe la fuerza de impacto de la carga externa y puede proteger eficazmente la seguridad de los vehículos y el personal. Cuando un automóvil con una masa de 1500 kg choca a la velocidad de 48 km / h, el área de impacto se calcula como 1000 mm × Calculado como 150 mm y 20 mm de espesor, puede absorber el 84% de la energía total del impacto. Por lo tanto, la parte delantera de los conductores de automóviles de pasajeros ferroviarios

El aluminio espumado se utiliza para reemplazar el plástico espumado o FRP para los componentes, lo que puede mejorar la vida útil y reducir el mantenimiento. Al mismo tiempo, también elimina el gas nocivo producido por los materiales tradicionales, con el fin de reducir en gran medida las pérdidas y víctimas en accidentes de tráfico. Los vagones de pasajeros de ferrocarril generalmente usan lana de vidrio como el principal material absorbente del sonido. Con la extensión del tiempo de aplicación, el contenido de humedad en la lana de vidrio continuará aumentando, lo que resultará en lana de vidrio.

La estructura interna del algodón colapsa, formando un ambiente macroporoso, y el rendimiento susurrante disminuye gradualmente. Si el aluminio espumado se puede aplicar al silenciamiento interior de los vagones de pasajeros del ferrocarril, se puede instalar una vez y usar de forma permanente, y su efecto de absorción de sonido no se reducirá con la extensión del tiempo, y no hay peligro potencial de incendio. Con el fin de mejorar el rendimiento de prevención de incendios y el efecto de reducción de ruido del tren de alta velocidad, se utilizan materiales de aluminio espumado en casi todas las partes interiores del tren, como el piso, la pared lateral, la pared divisoria y el techo, en el vagón del tren de alta velocidad coreano km2. El autobús turístico Shinkansen de Japón también selecciona aluminio espumado como pared de aislamiento acústico para reducir el ruido generado por generadores, ventiladores, acondicionadores de aire y otros equipos. En la actualidad, los materiales de aluminio espumado se han utilizado con éxito en el metro de Shanghai y el metro de Beijing Batong en China.

El aluminio espumado para vagones de pasajeros de ferrocarril tendrá amplias perspectivas de aplicación en el desarrollo de vagones de pasajeros de ferrocarril en el futuro debido a sus excelentes propiedades, como ultraligera, absorción de sonido, resistencia a la llama, absorción de energía y protección del medio ambiente.