阅读说明：本技术 一种高铁用耐高温碳纤维过渡板及其复合工艺 (A kind of high-speed rail high-temperature resistance carbon fiber transition plates and its combination process ) 是由 汪华北 陈金琪 李志杰 于 2019-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高铁用耐高温碳纤维过渡板及其复合工艺,包括过度板体、金属封边框和安装孔,所述过度板体端部固定卡接有金属封边框,且金属封边框表面等距开设有安装孔,所述过度板体包括碳纤维面层、金属板和绝缘层,所述金属板呈平行设置的两层,且金属板之间粘贴有绝缘层,所述金属板外表面粘贴有碳纤维面层,此碳纤维过渡板抗拉强度、轴向强度和模量都有很大的提高,提升车体的安全,而且密度低,热膨胀系数小,重量较小,可以大大减轻车体重量,不仅减少车体运行的能源消耗,碳纤维面层配合中部夹层的绝缘层,极大的提高了装置的防火效果,使设备阻燃性、烟密度、熔滴性、烟毒性等方面得到极大改善。(The invention discloses a kind of high-speed rail high-temperature resistance carbon fiber transition platess and its combination process, including excessive plate body, metal sealed edges frame and mounting hole, the fixation of transition plate body end portion is connected with metal sealed edges frame, and metal sealed edges frame surface equidistantly offers mounting hole, the excessive plate body includes carbon fiber surface layer, metal plate and insulating layer, be set in parallel two layers of the metal plate, and insulating layer is pasted between metal plate, the metal sheet outer surface is pasted with carbon fiber surface layer, this carbon fiber transition plates tensile strength, axial strength and modulus all improve a lot, promote the safety of car body, and density is low, thermal expansion coefficient is small, weight is smaller, car body weight can be mitigated significantly, not only reduce the energy consumption of car body operation, the insulating layer of carbon fiber surface layer cooperation middle part interlayer, greatly improve the flameproof effect of device, make to set Standby anti-flammability, smoke density, molten drop, smoke toxicity etc. are greatly improved.)

一种高铁用耐高温碳纤维过渡板及其复合工艺

技术领域

本发明涉及碳纤维材料技术领域，具体为一种高铁用耐高温碳纤维过渡板及其复合工艺。

背景技术

从上世纪八十年代的日本新干线，到近几年作为制造业品牌化发展的中国高铁新技术，碳纤维复合材料应用于高铁制造中的步履缓慢，即便在发达的西欧，高铁中使用碳纤维复合材料的比重也不超过20％。这是因为，在材料选择与应用过程中，必须充分考虑高速列车强度要求高，抗疲劳强度大，需要耐碰撞、耐冲击、耐风沙磨损、耐温差和湿度变化，减振隔音效果好，隔热性和防电磁辐射性能优良，振动模态匹配复杂、寿命长等各种因素。

碳纤维是“中国速度”中当之无愧的“明星材料”，轨道交通工具正经历着从“钢铁时代”、“铝材时代”到“碳材时代”的跨越。据相关数据显示，到2025年，中国高铁里程将超过3.8万公里，且现役的高铁列车超过了2500辆。列车的节能性、环保性、舒适性、便利性已成为高铁列车未来的发展方向，碳纤维则因其优秀的性能越来越受到轨道车辆研制企业的关注及采用，发展潜力巨大。

现在的高铁的内风挡和高速列车之间的连接件配套设施采用的是铝质过渡板，此种过渡板不仅使高铁的整体重量增加，提高高铁的耗能，而且受力保护性、防火阻燃效果有待提高。为此，我们提出一种高铁用耐高温碳纤维过渡板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高铁用耐高温碳纤维过渡板及其复合工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高铁用耐高温碳纤维过渡板及其复合工艺，包括过度板体、金属封边框和安装孔，所述过度板体端部固定卡接有金属封边框，且金属封边框表面等距开设有安装孔，所述过度板体包括碳纤维面层、金属板和绝缘层，所述金属板呈平行设置的两层，且金属板之间粘贴有绝缘层，所述金属板外表面粘贴有碳纤维面层，所述金属板顶端长于碳纤维面层和绝缘层，所述金属封边框卡在金属板顶端。

优选的，所述金属封边框内部填充有填充体。

优选的，所述金属封边框内侧对称固定有凸条，所述金属板侧面端部开设有凹槽，且凸条与凹槽卡合。

优选的，所述金属封边框侧边卡在碳纤维面层外侧。

优选的，所述金属封边框与金属板均采用硬质铝合金制成。

优选的，所述金属板表面开设有粗糙纹。

优选的，所述碳纤维面层包括内碳纤维预浸布和外碳纤维预浸布，所述内碳纤维预浸布和外碳纤维预浸布粘接贴合，且内碳纤维预浸布和外碳纤维预浸布的纤维交错呈米字形。

优选的，所述内碳纤维预浸布和外碳纤维预浸布均采用碳纤维复合氰酸酯树脂制成。

1)将金属板按照图纸的要求加工好后放到模具准确的位置固定好，检查嵌件不得歪斜和松动，检查模具的各部位是否光滑平整，防止油污、异物和杂质粘在模具型腔内。

2)从冷库中拿出碳纤维面层平整的摆放到平台上，按照产品的尺寸和形状进行裁剪加料。

3)加料量的精确度会直接影响制品的尺寸与密度，应严格加以定量，将碳纤维面层和绝缘层均匀地加入型槽中，每铺好一层料后要及时做好记录，每贴满一层后用橡皮锤均匀的敲击施压保证每层之间紧密的贴合防止出现空洞和夹杂空气。

4)合模分为两步，上模未接触物料前，需低压3.0～5MPa快速合模，这样，可以缩短周期和避免物料发生变化，当上模接触物料之后，应开始放慢闭模速度，改用高压(5-10MPa)慢速下压，以免损坏嵌件，并使模内空气排出。

5)为了排除模内空气、水气及挥发物，在模具闭合后，需要将模具开启一段时间，排气操作应力求迅速，一定要在物料尚未固化时完成，否则物料硬化而失去可塑性，此时即使打开模具也排不了气。

6)根据产品厚度将机台温度设置在150±5℃，能够保证模具温度在120～150℃之间，在此温度下压力保持在5～10MPa让产品充分塑化120分钟左右。

7)等产品充分冷却后打开模具取出产品，并及时清理模具，由于模压时可能在模具里留有一些残存的物料及掉入废边，所以每次模压后必须将模具清理干净，清理后涂上脱模剂以便进行下一次模压。

8)为了进一步提高制品的质量，制品脱模后需要将废边及毛刺进行修平，并根据图纸要求进行开孔、安装附件并喷漆后包装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：装置通过双层金属板作为定型主架，金属板外表面通过冷压工艺便捷稳定的粘接碳纤维面层，使装置的抗拉强度、轴向强度和模量都有很大的提高，提升车体的安全，而且密度低，热膨胀系数小，重量较小，可以大大减轻车体重量，不仅减少车体运行的能源消耗，碳纤维面层配合中部夹层的绝缘层，极大的提高了装置的防火效果，使设备阻燃性、烟密度、熔滴性、烟毒性等方面得到极大改善。

附图说明

图1为本发明主视结构示意图；

图2为本发明侧视断面结构示意图；

图3为本发明过度板体结构示意图；

图4为本发明金属板结构示意图；

图5为本发明碳纤维面层结构示意图。

图中：1、过度板体；2、金属封边框；3、安装孔；4、碳纤维面层；5、金属板；6、绝缘层；7、凸条；8、凹槽；9、填充体；10、内碳纤维预浸布；11、外碳纤维预浸布。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种高铁用耐高温碳纤维过渡板及其复合工艺，包括过度板体1、金属封边框2和安装孔3，所述过度板体1端部固定卡接有金属封边框2，且金属封边框2表面等距开设有安装孔3，所述过度板体1包括碳纤维面层4、金属板5和绝缘层6，所述金属板5呈平行设置的两层，且金属板5之间粘贴有绝缘层6，所述金属板5外表面粘贴有碳纤维面层4，所述金属板5顶端长于碳纤维面层4和绝缘层6，所述金属封边框2卡在金属板5顶端。

所述金属封边框2内部填充有填充体9，增加金属封边框2对金属板5的卡接连接稳定性。

所述金属封边框2内侧对称固定有凸条7，所述金属板5侧面端部开设有凹槽8，且凸条7与凹槽8卡合，通过凸条7与凹槽8的卡接，使金属封边框2对金属板5封装紧固、精确。

所述金属封边框2侧边卡在碳纤维面层4外侧，使碳纤维面层4边缘封装紧密。

所述金属封边框2与金属板5均采用硬质铝合金制成，质量轻，受力强度大，起到了稳定的主干定性作用。

请参阅图4，所述金属板5表面开设有粗糙纹，提高碳纤维面层4和绝缘层6与金属板5的粘接强度。

请参阅图5，所述碳纤维面层4包括内碳纤维预浸布10和外碳纤维预浸布11，所述内碳纤维预浸布10和外碳纤维预浸布11粘接贴合，且内碳纤维预浸布10和外碳纤维预浸布11的纤维交错呈米字形，使碳纤维面层4的纤维布局均匀，提高整体的综合性能。

所述内碳纤维预浸布10和外碳纤维预浸布11均采用碳纤维复合氰酸酯树脂制成，综合了BMI等的耐高温和EP的良好工艺性，提高综合性能。

1)将金属板5按照图纸的要求加工好后放到模具准确的位置固定好，检查嵌件不得歪斜和松动，检查模具的各部位是否光滑平整，防止油污、异物和杂质粘在模具型腔内。

2)从冷库中拿出碳纤维面层4平整的摆放到平台上，按照产品的尺寸和形状进行裁剪加料。

3)加料量的精确度会直接影响制品的尺寸与密度，应严格加以定量，将碳纤维面层4和绝缘层6均匀地加入型槽中，每铺好一层料后要及时做好记录，每贴满一层后用橡皮锤均匀的敲击施压保证每层之间紧密的贴合防止出现空洞和夹杂空气。

4)合模分为两步，上模未接触物料前，需低压3.0～5MPa快速合模，这样，可以缩短周期和避免物料发生变化，当上模接触物料之后，应开始放慢闭模速度，改用高压(5-10MPa)慢速下压，以免损坏嵌件，并使模内空气排出。

5)为了排除模内空气、水气及挥发物，在模具闭合后，需要将模具开启一段时间，排气操作应力求迅速，一定要在物料尚未固化时完成，否则物料硬化而失去可塑性，此时即使打开模具也排不了气。

6)根据产品厚度将机台温度设置在150±5℃，能够保证模具温度在120～150℃之间，在此温度下压力保持在5～10MPa让产品充分塑化120分钟左右。

7)等产品充分冷却后打开模具取出产品，并及时清理模具，由于模压时可能在模具里留有一些残存的物料及掉入废边，所以每次模压后必须将模具清理干净，清理后涂上脱模剂以便进行下一次模压。

8)为了进一步提高制品的质量，制品脱模后需要将废边及毛刺进行修平，并根据图纸要求进行开孔、安装附件并喷漆后包装。

工作原理：装置通过双层金属板5作为定型主架，金属板5外表面通过冷压工艺便捷稳定的粘接碳纤维面层4，使装置的抗拉强度、轴向强度和模量都有很大的提高而且密度低，热膨胀系数小，重量较小，可以大大减轻车体重量，碳纤维面层4配合中部夹层的绝缘层6，极大的提高了装置的防火效果，使设备阻燃性、烟密度、熔滴性、烟毒性等方面得到极大改善。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。