[发明专利]一种高速列车地板和厢体结构材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速列车地板和厢体结构材料，尤其涉及到以超轻多孔金属为夹芯的复合板的制备方法。

背景技术

泡沫铝是一种含有大量无序均匀分布气孔的铝基金属材料，由于其独特的物理结构而具备许多优异性能，具有轻质（比重ρ＜1），高比强度和比刚度的结构特性，同时又具备隔声、隔热、阻燃、阻尼减振、冲击能量吸收和电磁屏蔽等多种功能，实现了结构材料的轻质多功能化，因而具有广泛的应用前景。特别在轨道交通领域，泡沫铝夹芯结构作为超轻材料已成为国内外材料研究的热点之一。

泡沫铝或泡沫铝合金由于孔隙率很高，在熔化焊过程中无法形成熔池，也不能承受压力焊的拘束作用力，因而熔化焊和压力焊方法很难实现泡沫铝或泡沫铝合金与铝实体面板的大面积复合连接。同时，泡沫铝或泡沫铝的胞壁表面被致密氧化膜包裹，在钎剂作用下很难去除，粗糙表面和大比表面积也使钎料熔体很难铺展流布，因而传统的钎焊方法存在接头服役温度低，焊接接头连接强度低，面板与芯层焊接界面耐腐蚀性能差等问题。目前用于高速列车地板和厢体结构的泡沫铝夹芯板主要采用胶接方法制备。

高速列车由于快捷、高效、节能、舒适和安全，在日、韩、欧洲等国家和地区以及中国得到竞相发展。高速列车多采用动力分散的牵引模式（动力装置分散安装在每节车厢），追求舒适安全，加之速度快，动力噪声、轮噪和空噪大，对高速列车地板和厢体结构的吸能能力和吸能效率等安全性能，刚度、强度和密度等结构性能和隔噪、阻燃等功能性以及握钉力等装配性能提出了更高要求。

以低密度材料为芯层，实体板材为上下面板的夹芯板材料是目前高速列车常见的地板和厢体结构材料，所使用的主要采用铝蜂窝夹芯结构材料和点阵栅格夹芯结构材料，铝蜂窝夹芯结构材料是以铝蜂窝为芯材与铝合金上下面板胶接而成，点陈栅格夹芯结构则与由栅格或压型板为芯与面板采用胶接或焊接等方法连接而成，以上两种类型的夹芯结构材料存在着较多的技术缺陷，主要有以下几个方面：1）各向异性的物理特点，蜂窝夹芯结构和点阵栅格夹芯结构在垂直于地板方向的隔噪性能远低于水平方向；在服役过程中，在受到垂直于地板方向作用力作用时表现出较好的刚度和强度，但在受到与板材水平方向一致的剪切作用力时，芯体容易发生失稳，导致夹芯板因惯性矩减小而发生变形；2）传统的铝蜂窝夹芯结构和纸蜂窝夹芯结构、聚胺酯等有机泡沫塑料夹芯和金属包覆木质材料以及点阵栅格夹芯的吸能能力和吸能效率均比较低，一旦发生交通事故，高速列车动能无法得到有效吸收而得到缓冲，破坏程度相对严重；3）铝蜂窝夹芯和点阵栅格夹芯由于握钉力差，前者作为高速列车地板和厢体结构材料时需要在结构内部衬布实体铝型材并在车厢地板横梁预埋相应连接件，显著增大了整体地板结构质量，降低了地板功能性；4）传统夹芯结构材料芯层和面板之间的有机胶黏剂因受热、紫外射线辐照、大气氧化等作用而老化和脆化，在一定服役年限后需要更换；在受热作用时，蜂窝夹芯和泡沫塑料夹芯等地板无法耐受较高温度，在高温下有机胶黏剂和夹芯自身甚至会燃烧并释放出有毒气体，地板内部衬布的实体铝型材在更高温度时会发生剧烈氧化，这些都对列车安全构成隐患，增大回收成本，不能实现完全回收；5）铝蜂窝夹芯、纸蜂窝夹芯、泡沫塑料夹芯和金属包覆木质材料等地板的面板与芯材之间物理绝缘，不耐水浸和油浸，耐化学腐蚀性能较差；6）点阵栅格夹芯结构材料制作成本较高，特别是采用芯层与面板采用焊接方法连接时，需要配用大型昂贵的加热和保温设备；7）蜂窝夹芯结构材料不能与车体结构实现冶金连接，影响车体结构的密封性，点阵栅格夹芯结构中的夹芯具有通透性，面板一旦破坏，也会影响整体结构的密封性；8）压型板夹芯结构材料比重大，阻尼减振效果不明显。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的提供一种轻质、吸能能力和吸能效率高、抗侵彻性能好、可燃、隔噪性能高、服役寿命长、密封性能好、耐腐蚀、可热加工和完全回收的高速列车地板和厢体结构材料制备方法。

本发明的技术方案：一种高速列车地板和厢体结构材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

第1步：选取孔隙率为45～95%、屈服强度在1～30MPa的芯层材料切割成厚度为15mm～25mm的板材，清洗干燥，备用；

第2步：在熔池槽的A区内加入钎料，启动加热器将钎料加热至450～480℃，使钎料熔化铺展并填充熔池槽A区，钎料熔体在池槽中的高度不超过芯层材料的厚度；

第3步：将步骤1中处理过的所述芯层材料放入钎料熔体中，推动所述芯层材料在钎料熔体内做往复运动，使所述芯层材料的底部与熔池槽A区内的底部紧密接触并发生机械摩擦；