[發明專利]一種高速列車用碳纖維復合材料車體成型工藝及車體

有效

• 申請號: 202011382263.5
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112590248B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 叢立新;章慧鳴;吳靖;王蕾
• 申請（專利權）人: 中車長春軌道客車股份有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C35/02;B29L31/30
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務所(普通合伙) 22211
• 代理人: 余巖

本發明目的是提供一種高速列車用碳纖維復合材料車體成型工藝，通過預制車體結構，并共固化一體成型，制備復合材料夾芯結構車體，生產工藝采用無熱壓罐成型工藝，高效經濟，并提供一種采用碳纖維復合材料車體成型工藝生產的車體，重量輕，強度高。

技術領域

本發明屬于軌道車輛車體技術領域，尤其是涉及一種高速列車用碳纖維復合材料車體成型工藝及車體。

背景技術

高速列車由于車輛運行速度越來越高，車輛越重，車輛動力學、空氣動力學特性、牽引、制動性能及其車輛被動安全特性越差；亟待降低高速列車車輛的質量，輕量化結構是未來更高速列車的發展趨勢。

車體結構作為車輛重要部件之一，目前其普遍采用鋁合金型材、碳鋼板梁結構等制造，復合材料結構具有高比剛度、比強度特性，其在軌道交通領域應用主要集中在車體內部裝飾件，而高速車輛車體結構用復合材料的力學性能要求較高，板梁式、泡沫夾芯復合材料結構已不能滿足其性能要求，亟需一種新型的復合材料車體結構用于超高速車輛。

發明內容

本發明目的是提供一種高速列車用碳纖維復合材料車體成型工藝，通過預制車體結構，并共固化一體成型，制備復合材料夾芯結構車體，生產工藝采用無熱壓罐成型工藝，高效經濟，并提供一種采用碳纖維復合材料車體成型工藝生產的車體，重量輕，強度高。

為實現上述發明目的，本發明提供一種高速列車用碳纖維復合材料車體成型工藝，所述車體成型工藝包括如下步驟：

步驟一，芯子預成型：在“口”或者“⊿”形柔性芯子模具外表面依次附著一層真空袋Ⅰ、一層透氣氈Ⅰ和一層可剝布Ⅰ，所述可剝布Ⅰ外層鋪疊碳纖維預浸料至所需厚度，制成“口”或者“⊿”形芯子預成型體；

其中所述“口”或者“⊿”形柔性芯子模具為桶狀，由四個或三個模具板兩端固定組合而成；

步驟二，車體內殼預成型：車體內殼成型模具約束于車體兩端旋轉工裝，其表面用于約束車體的內表面形狀，表面依次附著一層真空袋Ⅱ、一層透氣氈Ⅱ和一層可剝布Ⅱ，所述可剝布外層鋪疊碳纖維預浸料至所需厚度，構成車體內殼預成型體；

步驟三，車體內殼與芯子預成型體連接：將步驟一芯子預成型體模具兩端約束于車體成型旋轉工裝，芯子預成型體通過剛性芯子預成型體模具粘接于車體內殼表面，多個芯子預成型體粘接在一起構成車體結構的芯層；

步驟四，車體外殼預成：在步驟三得到的所述芯層的外面鋪疊碳纖維預浸料至所需厚度，構成車體外殼預成型體，并在其外表面依次附著一層可剝布Ⅲ、一層透氣氈Ⅲ和一層真空袋Ⅲ；

步驟五，外殼成型模具裝夾在所述真空袋Ⅲ表面，其內側用于約束外殼預成型體外表面的形狀；；

步驟六，設置加熱裝置：采用清洗劑處理掉端部碳纖維表面樹脂，裸露的碳纖維連接電極夾，用于預成型體加熱，同時兩端工裝加持預成型體端部，用于控制預制件中纖維的平直度；

步驟七：芯子內填充石英砂：在芯子預成型體一端安裝封堵塊，在芯子內部空間內填充石英砂，石英砂和芯子模具內壁之間用真空袋Ⅳ隔開，并在芯子另一端安裝封堵塊；

步驟八，預成型體內部抽真空：真空袋Ⅰ、真空袋Ⅱ和真空袋Ⅲ每兩個相鄰真空袋之間都密封連接，僅留一個抽氣口，抽取腔體內部空氣至真空；

步驟九，芯子預成型體內加壓：車體兩端的成型工裝對芯子預成型體兩端的封堵塊施加壓力，使芯子預成型體之間以及芯子預成型體與車體內殼、車體外殼之間接觸緊密；

步驟十，預成型體固化：按照固化工藝曲線，采用電極夾加熱預成型體到預定溫度，端部成型工裝用于施加設定的壓力，并保持適當時間；

步驟十一，冷卻：固化后的車體在空氣中冷卻，達到室溫；

步驟十二，卸載成型工裝的載荷，移除封堵塊，排除掉中空芯子內部的石英砂；