Alumínio espumado para vagões de passageiros ferroviários

Como reduzir o peso morto dos vagões de passageiros ferroviários, de modo a economizar energia cinética de tração, reduzir o custo de operação do trem, reduzir o ruído do compartimento de passageiros e melhorar o conforto dos passageiros sempre foi uma direção importante do desenvolvimento da tecnologia de automóveis de passageiros ferroviários em casa e no exterior, e o objetivo do design do veículo. O peso leve dos carros de passeio e o controle de ruído dos compartimentos dos passageiros são frequentemente realizados usando novos materiais.

Comparado com o alumínio metálico com gravidade específica de 2,7, utilizando o hidreto de titânio como agente de espuma, o volume de alumínio de espuma pode ser expandido para 13 vezes do original, e a gravidade específica pode ser reduzida para 0,2 ~ 0,4, o que equivale a 1/ 3 de madeira. Além de suas características ultraleves, também possui excelentes propriedades mecânicas, acústicas, térmicas e outras. Tem amplas perspectivas de aplicação nos campos de arquitetura, automóvel, vagão de passageiros ferroviários, militares e assim por diante, especialmente no mundo de hoje

Na época de defender a conservação da energia e a redução das emissões, tem um significado diacrônico mais importante.

Tomando como exemplo o painel sanduíche de alumínio espumado e o painel sanduíche de favo de mel de alumínio com uma espessura total de 14,5 mm (camada de sanduíche de 12mm) como exemplo, as propriedades do alumínio espumado e do favo de mel de alumínio foram comparadas e analisadas.

Propriedades mecânicas. Em geral, a força do alumínio espumado é de cerca de 1% do de alumínio denso, e o módulo elástico é de cerca de 1 / 50 ~ 1 / 100 do de alumínio denso. As excelentes propriedades mecânicas do alumínio espumado são refletidas em suas propriedades de compressão e fadiga. Quando comprimido, o alumínio espumado mostra uma grande seção de estresse em um certo nível de estresse. Por exemplo, em

Sob a mesma carga de pressão de 1000 kg, os resultados dos testes comparativos de 14,5 mm de sanduíche de alumínio espumado e placa de sanduíche de favo de mel de alumínio mostram que a deformação do favo de mel de alumínio é de cerca de 2,1 mm, enquanto basicamente não há deformação de alumínio espumado.

Performance acústica. O excelente desempenho acústico do alumínio espumado se reflete no amortecimento, isolamento acústico e desempenho de absorção de som. Como material macro, o alumínio espumado é composto por estrutura metálica de alumínio e poros (que pode ser considerado como gás de segunda fase). Há um grande número de defeitos micro e macro dentro. Um grande número de interfaces formadas entre poros e matriz aumentam a distância entre as duas fases

Os defeitos interagem para produzir microestrutura e estado de estresse extremamente desigual. Quando a força externa atua na organização, intensifica o estado de estresse desigual, causa movimento de deslocamento e deslizamento plástico na área de defeito, aumenta a densidade de deslocamento e produz uma grande diferença de fase de tensão entre o quadro e o orifício, de modo a formar uma interface de duas fases

O atrito interno é gerado no, que converte propriedades mecânicas em energia térmica. O desempenho de isolamento acústico do material do núcleo de alumínio espumado é maior do que o da placa do núcleo do favo de mel de alumínio com a mesma espessura. Comparado com outros materiais de isolamento acústico, o alumínio espumado não só tem banda de absorção de som larga, mas também tem bom desempenho de absorção de som de baixa frequência.

Propriedades térmicas. O ponto de fusão do alumínio espumado é basicamente o mesmo que o de alumínio, mas afetado pela camada de óxido na superfície da espuma, a temperatura do ponto de fusão do alumínio espumado é maior do que o ponto de fusão teórico. Quando a camada de óxido é espessa o suficiente e a temperatura é maior do que o ponto de fusão do alumínio sem força externa, a camada de óxido espesso pode suportar a estrutura porosa de alumínio espumado. Se o aquecimento continuar em um ambiente oxidante, a espessura da camada de óxido aumentará e o alumínio espumado se tornará mais estável. formação de espuma

Há meio de ar com sistema de baixa condutividade térmica nos poros de material de alumínio. A condutividade térmica do alumínio espumado é muito menor do que a do metal de alumínio, que é cerca de 1/60 do alumínio, e a condutividade térmica diminui exponencialmente com o aumento da taxa de desembaraço dos poros. Sob as mesmas condições, foi realizado o teste de comparação de combustão da placa de favo de mel de alumínio e do material do núcleo de alumínio espumado. A superfície da placa de sanduíche de favo de mel de alumínio começou a derreter aos 20 anos, e o gás começou a ser gerado na superfície da placa sanduíche de favo de mel de alumínio aos 50 anos, enquanto o alumínio espumado não teve nenhuma mudança óbvia.

A estrutura leve, a absorção de energia e o controle de ruído do alumínio espumado fazem com que seja amplamente utilizado em automóveis, ferrovias e outros campos de transporte. A German Karmann Co., Ltd. selecionou placa de sanduíche de alumínio espumado para fabricar placa de cobertura superior e placa inferior do carro de passeio. Sua rigidez é 7 vezes maior que os componentes originais de aço, e sua massa é 25% menor que os componentes originais de aço. Vagões de passageiros da ferrovia sul-coreana adotaram painéis de sanduíches de alumínio espumado para fazer telhado.

O alumínio espumado tem forte absorção de energia de colisão, produz deformação plástica quando impactado, absorve a força de impacto da carga externa e pode efetivamente proteger a segurança dos veículos e do pessoal. Quando um carro com uma massa de 1500 kg colide à velocidade de 48 km/h, a área de impacto é calculada como 1000 mm × Calculada como 150 mm e 20 mm de espessura, pode absorver 84% da energia de impacto total. Portanto, a parte dianteira dos motoristas de vagões de passageiros da ferrovia

O alumínio espumado é usado para substituir plástico espumado ou FRP por componentes, o que pode melhorar a vida útil e reduzir a manutenção. Ao mesmo tempo, também elimina o gás nocivo produzido pelos materiais tradicionais, de modo a reduzir consideravelmente as perdas e baixas nos acidentes de trânsito. Os vagões de passageiros ferroviários geralmente usam lã de vidro como o principal material absorvente de som. Com a extensão do tempo de aplicação, o teor de umidade na lã de vidro continuará aumentando, resultando em lã de vidro

A estrutura interna do algodão entra em colapso, formando um ambiente macropooso, e o desempenho sussurrante diminui gradualmente. Se o alumínio espumado puder ser aplicado ao silenciamento interno dos vagões de passageiros ferroviários, ele pode ser instalado uma vez e usado permanentemente, e seu efeito de absorção sonora não será reduzido com a extensão do tempo, e não há perigo potencial de incêndio. Para melhorar o desempenho de prevenção contra incêndios e o efeito de redução de ruído do trem de alta velocidade, materiais de alumínio espumado são usados em quase todas as partes internas do trem, como piso, parede lateral, parede de partição e telhado, no vagão do trem coreano km2 de alta velocidade. O ônibus turístico Shinkansen do Japão também seleciona o alumínio espumado como a parede de isolamento acústico para reduzir o ruído gerado por geradores, ventiladores, condicionadores de ar e outros equipamentos. Atualmente, materiais de alumínio espumado têm sido usados com sucesso no metrô de Xangai e no metrô de Pequim Batong, na China.

Alumínio espumado para vagões de passageiros ferroviários terá amplas perspectivas de aplicação no desenvolvimento de vagões de passageiros ferroviários no futuro devido às suas excelentes propriedades como ultra luz, absorção de som, resistência a chamas, absorção de energia e proteção ambiental.