一种中低速轨道交通用碳纤维复合材料车体结构制造技术

一种中低速轨道交通用碳纤维复合材料车体结构，包括外蒙皮(1)、内蒙皮(2)以及外蒙皮与内蒙皮之间的阻燃泡沫芯材(3)，所述外蒙皮与内蒙皮均采用碳纤维复合材料，且外蒙皮与内蒙皮所采用的碳纤维复合材料中的基体均为阻燃环氧树脂，外蒙皮与内蒙皮的厚度均等于3～8mm。本实用新型专利技术的车体采用碳纤维复合材料制作内外蒙皮，阻燃PET泡沫作为芯材，可使车体轻量化，降低车辆能量损耗，内外蒙皮与中间芯层可通过模具一体化成型制作，零件数量少，重要尺寸可由模具保证，利于控制装配尺寸链，本实用新型专利技术的复合材料车体整体性好，结构抗高速冲击性能强，抗震性能、隔音隔热性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种中低速轨道交通用碳纤维复合材料车体结构
本技术涉及轨道交通设备，特别的，涉及一种可专用于中低速轨道交通司机室的碳纤维复合材料车体结构，同时本技术的碳纤维复合材料车体结构也可用于中低速轨道交通车厢。
技术介绍
在轨道交通领域，复合材料正成为越来越重要的一类材料，复合材料对减轻车厢重量，降低噪声、振动，提高安全性、舒适性，减少维修等均有重要作用，除用作内部设备和装饰材料外，在承重结构上的应用也越来越广泛，用复合材料做成的构件，重量轻、强度高、刚性大，不需进行机械加工，生产效率高，制造成本低，是一种理想的结构件。此外，夹层结构的复合材料已经广泛地应用于列车的门板、地板、天花板等内饰件。为了进一步减轻重量，改善隔声性能，以及便于设计、制造，国外已开始尝试使用复合材料制造车体。欧洲和日本率先尝试使用纤维增强塑料夹层结构代替金属制造车体。从各国的试验情况来看，使用复合材料制造铁路车辆的车体成效是明显的：它比铝制或钢制车体的强度大，减重效果明显，并且复合材料车体在振动性能、透声性能和绝热性能等方面也全面优于金属材料车体。目前，高速车辆的车体材料主要有不锈钢、高强度耐候钢和铝合金。这些金属结构的车体的共同缺点是：重量大、耗能多、抗冲击性能差、零部件多且加工困难导致装配工序复杂，且易受环境腐蚀、成型过程中受焊接影响易导致变形。中国专利201510579742.9公开了一种碳纤维复合材料车体，该方案也只是提到将碳纤维复合材料用于车体，其碳纤维复合材料中碳纤维具体如何分布以及能达到什么技术性能要求均未提及，且机车两端的司机室比机车中间的车厢在防火、隔热、隔音、及抗高速冲击方面的要求均要高，因此，需要一种专门针对机车司机室的方案来解决这个问题，在减轻车体重量、减少成本的同时，又能满足机车司机室的性能要求。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种中低速轨道交通用机车碳纤维复合材料车体结构，以解决
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供了一种中低速轨道交通用碳纤维复合材料车体结构，包括外蒙皮1、内蒙皮2以及阻燃泡沫芯材3，所述外蒙皮与内蒙皮均采用碳纤维复合材料层板，且外蒙皮与内蒙皮所采用的碳纤维复合材料中的基体均为阻燃环氧树脂，外蒙皮与内蒙皮的厚度均等于3～8mm。所述中低速轨道交通指运行速度小于或等于120千米/小时的轨道交通车辆。进一步的，所述碳纤维复合材料层板中的碳纤维织物由面密度为400g/㎡、方向为(0°，90°)以及面密度为600g/㎡、方向为(+45°，-45°)的两种多轴碳纤维织物交替铺叠构成，外蒙皮中各层织物的铺层依次为(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)；内蒙皮中各层织物的铺层依次为(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)。进一步的，所述阻燃泡沫芯材3采用环氧树脂胶4与外蒙皮粘接，内蒙皮通过自身所含阻燃环氧树脂与阻燃泡沫芯材3粘接。优选的，所述阻燃泡沫芯材采用PET泡沫芯材(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。有益效果：本技术的车体采用碳纤维复合材料制作内外蒙皮，中间用阻燃PET泡沫芯材，可使车体轻量化，降低车辆运行时的能量损耗，适用于城轨这种停启频繁的轨道车辆，内外蒙皮与中间芯层可通过模具一体化成型制作，减少了零件数量，重要尺寸可由模具保证，利于控制装配尺寸链，本技术的复合材料车体整体性好，结构抗高速冲击性能强，抗震性能、隔音隔热性能好，能适用于速度在120千米/小时范围内的中低速轨道交通车辆。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是本技术优选实施例的车体结构立体视图；图2是本技术优选实施例的车体结构主视图；图3是本技术图2中的G-G剖面图；图4是本技术图3中的I处局部放大图。图中：1-外蒙皮，2-内蒙皮，3-阻燃泡沫芯材，4-环氧树脂胶。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例进行详细说明，但是本技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图1～图4的一种轨道交通用中低速碳纤维复合材料车体结构，包括外蒙皮1、内蒙皮2以及阻燃PET泡沫芯材3，外蒙皮与内蒙皮均采用碳纤维复合材料层板，且外蒙皮与内蒙皮所采用的碳纤维复合材料中的基体均为阻燃环氧树脂，外蒙皮与内蒙皮的厚度均等于5mm，碳纤维复合材料层板中的增强材料均为铺叠层数等于10层的多轴碳纤维织物。多轴碳纤维织物由面密度为400g/㎡、方向为(0°，90°)以及面密度为600g/㎡、方向为(+45°，-45°)的两种多轴碳纤维织物交替铺叠构成，外蒙皮中各层织物的铺层次序从外蒙皮到内蒙皮的方向依次为(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)；内蒙皮中各层织物的铺层次序从外蒙皮到内蒙皮的方向依次为(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)；即内蒙皮与外蒙皮各为10层碳纤维织物，且外蒙皮各层织物与内蒙皮各层织物一一对称铺设在阻燃泡沫芯材厚度方向两侧。本实施例中，阻燃泡沫芯材3采用环氧树脂胶4与外蒙皮1粘接，内蒙皮通过自身所含阻燃环氧树脂基体与阻燃泡沫芯材3粘接。本技术碳纤维复合材料车体结构制作工艺大致如下：1、将车体模具清洁，擦拭脱模剂，晾干后在模具表面涂刷透明胶衣；2、透明胶衣固化后，铺设外蒙皮碳纤维织物，铺层次序为：(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)，采用VARI工艺注阻燃环氧树胶成型；3、外蒙皮表面固化后，将阻燃PET泡沫用自制的环氧树脂胶粘结在外蒙皮上，使用真空袋压工艺成型；4、环氧树脂胶固化后，铺设内蒙皮碳纤维织物，铺层次序为：(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)/(0°，90°)/(+45°，-45°)(0°，90°)，通过VARI工艺注阻燃环氧树胶成型；5、室温固化24小时后，将整个车体和模具放置在烘箱中80℃保温5小时，模具温度达到40℃时，可以拆卸模具，得到碳纤维增强泡沫芯材结构的复合材料车本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中低速轨道交通用碳纤维复合材料车体结构，其特征在于，包括外蒙皮(1)、内蒙皮(2)以及阻燃泡沫芯材(3)，所述外蒙皮与内蒙皮均采用碳纤维复合材料层板，且外蒙皮与内蒙皮所用基体均为阻燃环氧树脂，外蒙皮与内蒙皮厚度均等于3～8mm。

【技术特征摘要】
1.一种中低速轨道交通用碳纤维复合材料车体结构，其特征在于，包括外蒙皮(1)、内蒙皮(2)以及阻燃泡沫芯材(3)，所述外蒙皮与内蒙皮均采用碳纤维复合材料层板，且外蒙皮与内蒙皮所用基体均为阻燃环氧树脂，外蒙皮与内蒙皮厚度均等于3～8mm。2.根据权利要求1所述的一种中低速轨道交通用碳纤维复合材料车体结构，其特征在于，所述阻燃泡沫芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭艳，施峰，尹力，罗乐，廖庆华，张虎，
申请(专利权)人：株洲联诚集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43