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胶粘技术何以实现轨道交通轻量化?
军工资源网    2020-03-27 01:31:10    文字:【】【】【
轨道交通行业正聚焦轨道交通设备轻量化问题,轻量化对于车辆减重、提速、降噪、降低能源消耗等方面意义重大。国家“十三五”规划中也明确对轨道交通装备明确要求:减重3%~5%,减阻5%~8%,单位公里能耗低10%。


而新材料及相关技术正是轨道交通设备轻量化的主要途径。


复合材料作为新一代高速轨道列车车体选材的重点,可以满足轨道列车车体轻量化要求,但复合材料的连接技术难题也随之而来。


“相对于焊接、螺钉、卡扣等连接技术,粘接技术则显示出更加优异的综合优势。”在由国家先进轨道交通装备创新中心、寻材问料®、中国先进轨道交通装备创新联盟、《电力机车和城轨车辆》期刊、智慧轨道交通产业观察共同举办的“轨道交通装备产业线上直播大讲堂”上,3M中国有限公司铁路行业专家王新介绍了粘接技术在铁路轻量化的突出优势及如何助力轻量化的实现等内容。



3M中国有限公司铁路行业专家王新


轻量化整体解决方案


胶带和胶粘剂粘接的优势在于:不破坏复合材料的长纤增强结构;均匀应力分布减少震动;提供更好的外观和允许独特的设计;减重,可使用更薄的金属基板;只需更少的人工,免去钻孔和焊缝磨削等流程。


王新表示,胶粘剂技术可以助力轻量化的实现。轻量化技术包括“结构设计与优化”和“轻质材料与工艺”两条主要路线。粘接作为先进的连接工艺是轻质材料与工艺的一环。


复合材料在轨道交通行业应用较广,胶粘剂则可以提供轻量化设计的整体解决方案。如在表面保护上,聚氨酯保护胶带可以实现车头、裙板、转向架的保护作用;在碳纤维防寒材料安装、侧墙板,顶板,加强筋安装固定等粘接与复合技术方面,可以通过薄型双面胶带、水性胶及VHB™胶带、结构胶等实现。他还介绍了密封、防火封堵保护、降震减噪及复合材料工艺加工过程中胶粘技术的实用案例。


“3M公司在复合材料结构粘接技术上形成了复合材料和金属粘接技术、复合材料和热塑性塑料粘接技术、低模量需求的粘接技术、广谱的复合材料和多种材料粘接技术等技术平台。” 针对复合材料的车体设计,3M 可配合进行模拟仿真的工作。


王新举例了3M胶粘剂在西门子项目的轻量化应用案例。从原来的11吨重铝合金焊接框架、无功能设计到经过轻量化设计后,采用3M复合材料粘接技术帮助实现了轻量化三明治结构板材设计和功能集成设计,最终重量为8吨,实现了30%的减重。


“通过静态载荷测试、大型液压测试系统及在线监测等车厢载荷测试表明,3M胶粘剂粘接效果完全满足不同载荷下的测试要求。”


推动可持续发展


3M在1925年发明了遮蔽胶带,之后推出了一系列的创新的胶黏产品,形成了丰富的产品线。今年2020年,恰逢是其VHB™ 产品的四十周年,在过去的40年里其生产的VHB™产品达25亿英尺,是地球到月球距离的20倍。今年3M 又推出了针对难粘的低表面能材料不需要任何表面处理直接粘接的LSE系列产品。



王新介绍了3M粘接技术,从3M薄型双面胶带、3M™ VHB™胶带到3M™ Scotch-Weld™结构胶黏剂等产品。“只有3M拥有这样完善的全套胶接解决方案。”


据悉,3M™ Scotch-Weld™结构胶粘剂包括了环氧、丙烯酸酯、聚氨酯、氰基丙烯酸酯和厌氧胶等。与焊接、螺钉、卡扣等其他连接方式的对比,3M™ Scotch-Weld™结构胶粘剂具有强度、可靠性、材料适用性、生产效率、工艺简单性、外观、密封效果等多项综合优异性能表现。



他表示,未来胶粘剂将帮助实现轨道交通全寿命周期的技术创新,可达到降低成本、节能环保、提高品质等综合效果,从而推动轨道交通的可持续发展。


为交流、促进中国城市智慧轨道交通的建设与创新,提升轨道交通业的全行业水平,由国家先进轨道交通装备创新中心、寻材问料®、中国先进轨道交通装备创新联盟、《电力机车和城轨车辆》期刊、智慧轨道交通产业观察共同组织的“轨道交通装备产业线上直播大讲堂” 系列将于近期陆续与大家见面。


大讲堂将围绕“先进材料”、“智能制造”等行业热点,邀请来自机车制造商、材料供应商、检验检测机构、高校、科研院所及相关业界领军人物通过线上培训、提问交流等形式,针对轨道交通领域的政策标准、新材料、新问题、新技术、新产品、解决方案、典型案例等进行经验交流和分享。

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