در جامعه امروزی، سیستمهای حملونقل ریلی شهری به طور فزایندهای پیچیدهتر میشوند و هم ماشینها و هم قطارهای پرسرعت بهعنوان روشهای کلیدی حملونقل در حال ظهور هستند. کاهش مصرف انرژی در این بخش منجر به کاهش هزینه ها می شود. مواد کامپوزیتی فیبر کربن که به دلیل استحکام استثنایی، مقاومت در برابر خوردگی، تحمل دمای بالا، مقاومت در برابر پیری و انعطافپذیری طراحی شناخته شدهاند، بهویژه به دلیل ماهیت سبکوزنشان مورد توجه قرار گرفتهاند. آنها به طور گسترده در حمل و نقل ریلی، از جمله دیوارهای واگن های قطار سریع السیر و سایر اجزاء مورد استفاده قرار می گیرند.
مواد کامپوزیتی فیبر کربن عمدتاً در سیستم های حمل و نقل ریلی در کجا استفاده می شود؟
1. مخروط بینی: قطارهای پرسرعت و قطارهای گلوله از مواد کامپوزیتی تقویت شده با فیبر کربن برای طراحی و لایه بندی مخروط های دماغه خود استفاده می کنند. استفاده از کامپوزیت های فیبر کربن در اتصالات، مقاومت بالایی در برابر ضربه و عملکرد مکانیکی برتر را تضمین می کند. علاوه بر این، بازدارندههای شعله قبل از قالبگیری در رزین گنجانده میشوند و مقاومت مخروطهای دماغه در برابر آتش را به طور قابل توجهی افزایش میدهند.
2. لنت ترمز: لنت های ترمز ساخته شده از فیبر کربن می توانند گرمای قابل توجهی از اصطکاک ترمز را تحمل کنند، صدای کم در هنگام ترمز ارائه دهند و مقاومت در برابر سایش عالی از خود نشان دهند. آنها نسبت به لنت ترمزهای فیبر فولادی ضریب سایش کمتری دارند و در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند که باعث افزایش طول عمر آنها می شود.
3. پوسته بدنه خودرو: بدنه خودرو به عنوان پایه نصب و اسکلت باربر عمل می کند. بدنه قطارهای پرسرعت مدرن با سازه های فلزی یکپارچه یا فلزی سبک وزن طراحی شده اند تا نیازهای استحکام و استحکام را با کمترین وزن ممکن برآورده کنند. استفاده از ساختارهای کامپوزیتی ساندویچی فیبر کربن با هسته های لانه زنبوری آلومینیومی کاهش وزن را تسهیل می کند. در مقایسه با بدنههای آلیاژ آلومینیومی سنتی، وزن کل پوستههای کامپوزیت بدنه خودرو تا 40 درصد کاهش مییابد، در حالی که هنوز مشخصات طراحی برای استحکام ساکن، مقاومت در برابر خستگی و ایمنی در برابر آتش را دارد.
4. دکوراسیون داخلی: اجزایی مانند پانل های تزئینی کالسکه، توالت ها، صندلی ها، مخازن آب، پانل های هود جلو و پانل های سقف اتوبوس های دو طبقه با لایه ای از مواد تقویت شده با فیبر کربن مقاوم در برابر شعله لمینت شده اند. این نه تنها مقاومت در برابر شعله را فراهم می کند، بلکه بهداشت و مقاومت در برابر خوردگی توالت ها، دستشویی ها، صندلی ها و مخازن آب را نیز افزایش می دهد.
5. بوژی ها: بوژی ها اجزای بسیار مهمی در قطارهای سریع السیر هستند که برای پشتیبانی از بدنه خودرو، تسهیل فرمان و ترمز، تضمین عملکرد ایمن و روان وسایل نقلیه قطار در ریل ها عمل می کنند. به عنوان اجزای اصلی باربر که بر ایمنی کل وسیله نقلیه تأثیر می گذارد، عملکرد بوژی باید الزامات مختلفی از جمله ایمنی، راحتی عملیاتی، مقاومت در برابر سایش و سهولت نگهداری را برآورده کند. بوژهای ساخته شده از مواد کامپوزیتی فیبر کربن 30 درصد سبک تر از سازه های فولادی معمولی هستند.
6. محفظه های تجهیزات: اجزای ساختاری باربر اصلی محفظه های تجهیزات، مانند تیرهای منحنی، با پیش آماده سازی کامپوزیت تقویت شده با فیبر کربن و لایه های متقاطع طراحی شده اند، که با استفاده از فرآیند قالب گیری کیسه ای تولید می شوند و در نتیجه نرخ تسلیم بالا و قابل کنترل است. هزینه های تولید یکی دیگر از اجزای ساختاری باربر اصلی، تیر متقاطع، با استفاده از کامپوزیت های فیبر کربنی با تزریق خلاء و ساختارهای هسته لانه زنبوری آرامید منحنی شکل می گیرد تا عملکرد را افزایش دهد.
این شش کاربرد، تطبیق پذیری مواد کامپوزیتی فیبر کربن را در حمل و نقل ریلی، به ویژه در قطارهای سریع السیر و قطارهای گلوله ای، نشان می دهد، جایی که آنها به کاهش وزن کمک می کنند و در عین حال ویژگی های استحکام و مقاومت در برابر شعله محصولات فیبر کربنی را حفظ می کنند.
