Alluminio espanso per autovetture ferroviarie

Come ridurre il peso morto delle autovetture ferroviarie, in modo da risparmiare energia cinetica di trazione, ridurre i costi operativi dei treni, ridurre il rumore dell'abitacolo e migliorare il comfort dei passeggeri è sempre stata una direzione importante dello sviluppo della tecnologia delle autovetture ferroviarie in patria e all'estero e l'obiettivo della progettazione del veicolo. La leggerezza delle autovetture e il controllo del rumore degli abitacoli sono spesso realizzati utilizzando nuovi materiali.

Rispetto all'alluminio metallico con peso specifico di 2,7, utilizzando l'idruro di titanio come agente schiumogeno, il volume di alluminio espanso può essere espanso a 13 volte l'originale e il peso specifico può essere ridotto a 0,2 ~ 0,4, che equivale a 1 / 3 di legno. Oltre alle sue caratteristiche ultra leggere, ha anche eccellenti proprietà meccaniche, acustiche, termiche e di altro tipo. Ha ampie prospettive di applicazione nei settori dell'architettura, dell'automobile, dell'autovettura ferroviaria, militare e così via, specialmente nel mondo di oggi.

Al momento di sostenere il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni, ha un significato diacronico più importante.

Prendendo come esempio il pannello sandwich in alluminio espanso e il pannello sandwich a nido d'ape in alluminio con uno spessore totale di 14,5 mm (strato sandwich di 12 mm), le proprietà dell'alluminio espanso e del nido d'ape in alluminio sono state confrontate e analizzate.

Proprietà meccaniche. In generale, la resistenza dell'alluminio espanso è di circa l'1% di quella dell'alluminio denso e il modulo elastico è di circa 1 / 50 ~ 1 / 100 di quello dell'alluminio denso. Le eccellenti proprietà meccaniche dell'alluminio espanso si riflettono nelle sue proprietà di compressione e fatica. Quando compresso, l'alluminio espanso mostra un'ampia sezione di stress a un certo livello di stress. Ad esempio, in

Sotto lo stesso carico di pressione di 1000 kg, i risultati dei test comparativi della piastra sandwich in alluminio espanso da 14,5 mm e della piastra sandwich a nido d'ape in alluminio mostrano che la deformazione del nido d'ape in alluminio è di circa 2,1 mm, mentre non vi è praticamente alcuna deformazione dell'alluminio espanso.

Prestazioni acustiche. Le eccellenti prestazioni acustiche dell'alluminio espanso si riflettono nelle prestazioni di smorzamento, isolamento acustico e assorbimento acustico. Come materiale macro, l'alluminio espanso è composto da telaio e pori metallici in alluminio (che possono essere considerati come il gas di seconda fase). Ci sono un gran numero di micro e macro difetti all'interno. Un gran numero di interfacce formate tra pori e matrice aumentano il divario tra le due fasi

I difetti interagiscono per produrre microstrutture e stati di stress estremamente irregolari. Quando la forza esterna agisce sull'organizzazione, intensifica lo stato di sollecitazione irregolare, provoca il movimento di dislocazione e lo scivolamento della plastica nell'area del difetto, aumenta la densità di dislocazione e produce una grande differenza di fase di deformazione tra il telaio e il foro, in modo da formare un'interfaccia bifase

L'attrito interno viene generato al, che converte le proprietà meccaniche in energia termica. Le prestazioni di isolamento acustico del materiale del nucleo in alluminio espanso sono superiori a quelle della piastra del nucleo a nido d'ape in alluminio con lo stesso spessore. Rispetto ad altri materiali di isolamento acustico, l'alluminio espanso non solo ha un'ampia banda di assorbimento acustico, ma ha anche buone prestazioni di assorbimento acustico a bassa frequenza.

Proprietà termiche. Il punto di fusione dell'alluminio espanso è fondamentalmente lo stesso di quello dell'alluminio, ma influenzato dallo strato di ossido sulla superficie della schiuma, la temperatura del punto di fusione dell'alluminio espanso è superiore al punto di fusione teorico. Quando lo strato di ossido è abbastanza spesso e la temperatura è superiore al punto di fusione dell'alluminio senza forza esterna, lo spesso strato di ossido può supportare la struttura porosa dell'alluminio espanso. Se il riscaldamento continua in un ambiente ossidante, lo spessore dello strato di ossido aumenterà e l'alluminio espanso diventerà più stabile. schiumogeno

C'è un mezzo d'aria con un sistema a bassa conduttività termica nei pori del materiale di alluminio. La conduttività termica dell'alluminio espanso è molto inferiore a quella del metallo alluminio, che è circa 1/60 di quella dell'alluminio, e la conduttività termica diminuisce esponenzialmente con l'aumento del tasso di gioco dei pori. Nelle stesse condizioni, è stato effettuato il test di confronto della combustione della piastra a nido d'ape in alluminio e del materiale del nucleo in alluminio espanso. La superficie della piastra sandwich a nido d'ape in alluminio ha iniziato a sciogliersi a 20 anni e il gas ha iniziato a essere generato sulla superficie della piastra sandwich a nido d'ape in alluminio a 50 anni, mentre l'alluminio espanso non ha avuto cambiamenti evidenti.

La struttura leggera, l'assorbimento di energia e il controllo del rumore dell'alluminio espanso lo rendono ampiamente utilizzato in ambito automobilistico, ferroviario e in altri settori dei trasporti. Tedesco Karmann Co., Ltd. ha selezionato piastra sandwich in alluminio espanso per la produzione di piastra di copertura superiore autovettura e piastra inferiore. La sua rigidità è 7 volte maggiore rispetto ai componenti originali in acciaio e la sua massa è inferiore del 25% rispetto ai componenti originali in acciaio. Le autovetture ferroviarie sudcoreane hanno adottato pannelli sandwich in alluminio espanso per realizzare il tetto.

L'alluminio espanso ha un forte assorbimento dell'energia di collisione, produce deformazioni plastiche quando viene urtato, assorbe la forza d'impatto del carico esterno e può proteggere efficacemente la sicurezza dei veicoli e del personale. Quando un'auto con una massa di 1500 kg si scontra alla velocità di 48 km / h, l'area di impatto viene calcolata come 1000 mm × Calcolata come 150 mm e 20 mm di spessore, può assorbire l'84% dell'energia totale dell'impatto. Pertanto, il frontale dei conducenti di autovetture ferroviarie

L'alluminio espanso viene utilizzato per sostituire la plastica espansa o FRP per i componenti, che possono migliorare la durata e ridurre la manutenzione. Allo stesso tempo, elimina anche il gas nocivo prodotto dai materiali tradizionali, in modo da ridurre notevolmente le perdite e le vittime negli incidenti stradali. Le autovetture ferroviarie utilizzano generalmente la lana di vetro come principale materiale fonoassorbente. Con l'estensione del tempo di applicazione, il contenuto di umidità nella lana di vetro continuerà ad aumentare, con conseguente lana di vetro

La struttura interna del cotone collassa, formando un ambiente macroporoso, e le prestazioni sussurrate diminuiscono gradualmente. Se l'alluminio espanso può essere applicato al silenziamento interno delle autovetture ferroviarie, può essere installato una volta e utilizzato in modo permanente e il suo effetto di assorbimento acustico non sarà ridotto con l'estensione del tempo e non vi è alcun potenziale rischio di incendio. Al fine di migliorare le prestazioni di prevenzione incendi e l'effetto di riduzione del rumore del treno ad alta velocità, i materiali in alluminio espanso vengono utilizzati in quasi tutte le parti interne del treno, come pavimento, parete laterale, parete divisoria e tetto, nel trasporto del treno ad alta velocità km2 coreano. L'autobus turistico giapponese Shinkansen seleziona anche l'alluminio espanso come parete di isolamento acustico per ridurre il rumore generato da generatori, ventilatori, condizionatori d'aria e altre apparecchiature. Allo stato attuale, i materiali in alluminio espanso sono stati utilizzati con successo nella metropolitana di Shanghai e nella metropolitana di Pechino Batong in Cina.

L'alluminio espanso per autovetture ferroviarie avrà ampie prospettive di applicazione nello sviluppo di autovetture ferroviarie in futuro a causa delle sue eccellenti proprietà come ultra leggero, assorbimento acustico, resistenza alla fiamma, assorbimento di energia e protezione ambientale.