鉄道客車用発泡アルミニウム

牽引運動エネルギーを節約し、列車の運転コストを削減し、車室の騒音を減らし、乗客の快適性を向上させるために、鉄道客車のデッドウェイトを減らす方法は、常に国内外の鉄道乗用車技術開発の重要な方向であり、車両設計の目標です。乗用車の軽量化や車室内の騒音制御は、新素材の採用で実現されることが多い。

比重2.7の金属アルミニウムと比較して、水素化チタンを発泡剤に用いることにより、発泡アルミニウムの体積を元の13倍に膨張させることができ、比重を0.2~0.4に低減することができ、これは木材の 1/3に相当する。 その超軽量特性に加えて、それはまた、優れた機械的、音響的、熱的および他の特性を有する。建築、自動車、鉄道乗用車、軍事などの分野で、特に今日の世界では幅広い応用の見通しがあります

省エネルギー・排出削減を提唱する上で、より重要な通時的意義を持つ。

総厚14.5mmの発泡アルミニウムサンドイッチパネル及びアルミニウムハニカムサンドイッチパネル(サンドイッチ層12mm)を例にとり、発泡アルミニウムとアルミニウムハニカムの特性を比較分析した。

機械的特性。一般に、 発泡アルミニウム の強度は緻密アルミニウムの強度の約1%であり、弾性率は緻密アルミニウムの強度の約1/50~1/100である。発泡アルミニウムの優れた機械的特性は、その圧縮および疲労特性に反映されている。圧縮されると、発泡アルミニウムは、ある応力レベルで広い応力断面を示す。たとえば、

1000kgの同じ圧力荷重下で、14.5mm発泡アルミニウムサンドイッチ板とアルミニウムハニカムサンドイッチ板の比較試験結果は、アルミニウムハニカムの変形が約2.1mmであるのに対し、発泡アルミニウムの変形は基本的にないことを示している。

音響性能。 発泡アルミニウム の優れた音響性能は、減衰、遮音、吸音性能に反映されています。マクロ材料として、発泡アルミニウムは、アルミニウム金属フレームと細孔(第二相ガスとみなすことができる)から構成される。内部には多数のミクロおよびマクロの欠陥があります。細孔とマトリックスの間に形成される多数の界面は、2つの相間のギャップを増加させる

欠陥が相互作用して、非常に不均一な微細構造と応力状態を生成します。外力が組織に作用すると、不均一な応力状態が強まり、欠陥領域に転位運動と塑性滑りを引き起こし、転位密度を高め、フレームと穴との間に大きなひずみ位相差を生じさせ、二相界面を形成する。

)で内部摩擦が発生し、機械的性質を熱エネルギーに変換する。発泡アルミニウム芯材の遮音性能は、同じ厚さのアルミニウムハニカム芯板よりも高い。他の遮音材と比較して、発泡アルミニウムは吸音帯域が広いだけでなく、良好な低周波吸音性能も有する。

熱特性。発泡アルミニウムの融点は基本的にアルミニウムの融点と同じであるが、発泡体表面の酸化物層の影響を受け、発泡アルミニウムの融点温度は理論融点よりも高い。酸化物層が十分に厚く、温度が外力なしでアルミニウムの融点よりも高い場合、厚い酸化物層は発泡アルミニウムの多孔質構造を支持することができる。酸化性環境で加熱を続けると、酸化物層の厚さが増加し、発泡アルミニウムがより安定する。発泡

アルミニウム材の細孔内には熱伝導率の低い空気媒体がある。発泡アルミニウムの熱伝導率は、アルミニウム金属の熱伝導率(アルミニウムの約1/60)よりもはるかに低く、熱伝導率は細孔クリアランス率の増加とともに指数関数的に低下する。同条件で、アルミニウムハニカム板と発泡アルミニウム芯材の燃焼比較試験を行った。アルミハニカムサンドイッチ板の表面は20代で溶け始め、アルミハニカムサンドイッチ板の表面は50代でガスが発生し始めたが、発泡アルミニウムは目立った変化はなかった。

発泡アルミニウムの軽量構造、エネルギー吸収、騒音制御により、自動車、鉄道、その他の輸送分野で広く使用されています。ドイツのKarmann有限公司は、乗用車のトップカバープレートとボトムプレートを製造するために発泡アルミニウムサンドイッチプレートを選択しました。その剛性は元の鋼部品の7倍で、その質量は元の鋼部品よりも25%低くなっています。韓国の鉄道乗用車は、屋根を作るために発泡アルミニウムサンドイッチパネルを採用している。

発泡アルミニウム は、衝突エネルギーの強い吸収を有し、衝撃を受けると塑性変形を生じ、外部荷重の衝撃力を吸収し、車両および人員の安全を効果的に保護することができる。質量1500kgの自動車が48km/hの速度で衝突すると、衝撃面積は1000mmと計算され×厚さは150mmと20mmと計算され、総衝撃エネルギーの84%を吸収することができる。そのため、鉄道客車運転士のフロントエンド

発泡アルミニウム は、部品の発泡プラスチックまたはFRPを置き換えるために使用され、耐用年数を改善し、メンテナンスを減らすことができます。同時に、伝統的な材料によって生成される有害ガスを排除し、交通事故の損失と死傷者を大幅に削減します。鉄道客車は、一般にグラスウールを主な吸音材として用いている。施用時間の延長に伴い、グラスウール中の含水率は増加し続け、グラスウールが

綿の内部構造が崩壊してマクロポーラス環境を形成し、ささやき声の性能は徐々に低下する。発泡アルミニウムを鉄道客車の室内消音に適用できれば、一度設置して永久に使用することができ、その吸音効果は時間の延長とともに低下せず、潜在的な火災の危険はありません。高速鉄道の防火性能と騒音低減効果を向上させるために、韓国のkm2高速鉄道の台車において、床、側壁、仕切り壁、屋根など、列車のほぼすべての内装部品に発泡アルミニウム材が使用されています。日本の新幹線観光バスも、発電機や扇風機、エアコンなどの騒音を低減するため、遮音壁に発泡アルミニウムを選定しています。現在、発泡アルミニウム材料は、中国の上海地下鉄と北京バトン地下鉄で首尾よく使用されています。

鉄道乗用車用発泡アルミニウムは、超軽量、吸音性、難燃性、エネルギー吸収性、環境保護などの優れた特性により、今後の鉄道乗用車開発において幅広い用途が期待されます。