國內的復合材料經過40多年的發展,無論在數量還是質量上都得到了長足地進步。在汽車、火車等領域的制造技術和經驗將大大促進復合材料在高速軌道交通上的研發和應用。
國內在軌道交通領域開展深入研發工作還處于試驗階段,主要在以下幾個方面開展了工作:
1 阻燃技術
復合材料的阻燃技術主要包括材料技術和成型技術兩個內容。根據阻燃等級和使用要求不同,分為添加型阻燃材料和結構型阻燃材料。
(1)添加型阻燃材料
早期的聚酯復合材料是通過添加鹵素來提高阻燃等級的。但是鹵化樹脂在燃燒時會產生煙霧和毒性很高的氣體,煙霧會阻礙人們逃生,導致缺氧窒息或中毒而昏迷甚至死亡。通過添加阻燃劑和煙霧抑制劑解決制品阻燃和煙霧問題,并在伊朗地鐵支架制品中得到應用。地鐵支架最終達到德國設計標準。
(2)結構型阻燃材料
酚醛樹脂是典型的結構型阻燃樹脂。其阻燃性能極其出色。在倫敦地鐵火災發生后,酚醛制品是唯一獲得倫敦地鐵和海峽隧道公司批準使用的復合材料。其缺點是工藝性較差。
2 表面技術
國內表面技術研究較晚,技術水平不高,關鍵材料和應用水平仍處于國外1970年代水平。
1990年代以來,國家大力支持RTM (樹脂轉移模塑成型)、BMC (塊狀模塑成型)等工藝制各汽車復合材料制品的A級表面技術研究,取得了較火進展,解決了關鍵材料和工藝控制技術,目前已應用于汽車部件的開發。應用該技術開發的轎車車燈反光罩、富康轎車后舉升門、EQ6400轎車整體車身等制品均達到A級表面,得到了用戶認可。
3 車用大型構件成型技術
(1)拉擠技術
拉擠工藝是將預浸樹脂后的纖維拉過加熱的金屬模具,使之固化成型。其特點是連續成型,效率高;通過更換模具可以制造各種截面的型材。采用該工藝可生產CFRP曲面板,制造車體。
(2)RTM技術
RTM工藝將樹脂注入封閉模腔浸漬預鋪覆的增強材料,而后固化成型。其特點是初始投資少;產品尺寸穩定性好、兩面光潔:可以生產夾芯結構的產品;適于中等批量的制品生產。國內采用該工藝制造高速列車車頭前部。
(3)SCRIMP(樹脂注入模塑)技術
SCRIMP工藝是針對大型構件成型而開發的一種新型技術。其特點是成型效率高;產品的纖維質量分數可達到0.8,強度高:原材料使用范圍廣;適于制造大型結構件。
4 主要產品與應用車型
“藍箭”機車組及“中華之星”高速列車上已經成功應用復合材料,“藍箭”機車的車頭蓋是采用RTM工藝成型的前鼻端,手糊工藝整體成型導流罩:“中華之星”動力車的車頭端蓋是手糊成型。
復合材料還用來制作上述高速列車的輔助件,如司機臺儀表框、車門窗框、車頂罩、蓄電池箱等,目前還是較局限于車內裝修裝飾件、座椅和車頭罩等。