王巖 李光磊 陳玉峰

【摘 要】本文從蜂窩板的蜂窩力學(xué)穩(wěn)定性能；重量輕，安裝負(fù)荷??；具有很好的吸聲、隔熱性能和蜂窩板的剝離強(qiáng)度四方面講述蜂窩板的特點(diǎn)。介紹了蜂窩板在動(dòng)車(chē)組中的應(yīng)用，展望了蜂窩板在動(dòng)車(chē)組制造業(yè)中的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】蜂窩板；穩(wěn)定性；重量；吸聲；環(huán)保；動(dòng)車(chē)應(yīng)用；發(fā)展

前言

蜂窩板是一種夾層結(jié)構(gòu)的新型復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外裝飾材料。蜂窩板可以制成輕質(zhì)，高強(qiáng)度，剛性好，板材非常平板，可用于結(jié)構(gòu)，軟墊，隔斷和裝飾場(chǎng)合等。蜂窩板擁有良好的力學(xué)性能，與同強(qiáng)度的實(shí)心板材質(zhì)更輕，隔音隔熱性能等性能。同時(shí)通過(guò)蜂窩板的環(huán)保性能闡述了蜂窩板使用環(huán)境十分廣泛。

一、蜂窩板特點(diǎn)：

1.蜂窩力學(xué)穩(wěn)定性能；

A—蜂窩孔距。拉伸方向上，相鄰兩蜂窩中心之間的距離；

C—蜂窩邊長(zhǎng)。蜂窩芯紙正六邊形的邊長(zhǎng)

D—蜂窩內(nèi)徑。蜂窩芯紙正六邊形的內(nèi)切圓直徑；

T—蜂窩板紙芯的高度；

I—孔徑比。蜂窩孔距與其內(nèi)徑的比值，

可以得出以下結(jié)論：

I=A/D，拉伸適當(dāng)，則I=1，力學(xué)性能最佳；拉伸過(guò)分，則I>1，拉伸不足，則I<1力學(xué)性能不足，所以蜂窩板內(nèi)部蜂窩以正六邊形排列。

2.重量輕，安裝負(fù)荷??；

蜂窩板在制作中由于輕質(zhì)夾芯材料與面板不是同一性質(zhì)的材質(zhì)，通常使用輕金屬，纖維類(lèi)，紙類(lèi)等材料，芯層同時(shí)是相對(duì)面板材料分散、疏松的材料以六角形空腔連接排列形式制造。使得蜂窩夾層板與實(shí)心板材相比質(zhì)量更輕。同時(shí)由于內(nèi)部以六角形排列，外部以金屬、纖維、復(fù)合材料貼面導(dǎo)致蜂窩板的剛度更大。在使用中減重效果極為突出。由于蜂窩板材料材質(zhì)較輕，在蜂窩板安裝時(shí)相對(duì)安裝負(fù)荷相對(duì)于實(shí)心板材更小，使得蜂窩板安裝簡(jiǎn)便，安裝固定點(diǎn)更少，同時(shí)節(jié)約了安裝材料及安裝人力。

3.具有很好的吸聲性能，隔熱性能；

由于蜂窩芯層分被隔分為多個(gè)封閉的正六邊形的子空腔，使的進(jìn)入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部的熱量和聲波受到連接排列的子空腔的極大阻礙，空腔壁面還可以對(duì)聲波進(jìn)行有效的反射，因而蜂窩結(jié)構(gòu)具有良好的隔熱、隔音效果，尤其對(duì)低頻噪音具有良好的隔絕作用。

4.蜂窩板的剝離強(qiáng)度

采用熱壓機(jī)生產(chǎn)的蜂窩板，由于熱壓機(jī)壓力較大，較難控制，為防止壓塌鋁蜂窩芯，常常放置墊塊。如果墊塊高了，會(huì)影響施加的壓力，導(dǎo)致粘接強(qiáng)度低。如采用平面熱復(fù)合機(jī)，由于壓力是由彈力提供，可以通過(guò)調(diào)節(jié)高度來(lái)控制所施加的壓力，因此，采用這種工藝生產(chǎn)的鋁蜂窩板的粘接強(qiáng)度較高，而且很穩(wěn)定。

同時(shí)蜂窩板織物的經(jīng)緯度及不同致密度厚度的織物，其滾筒剝離強(qiáng)度也有較大差別。從實(shí)際制作過(guò)程中分析可以看出織物的經(jīng)緯紗及紗線粗細(xì)直接影響剝離強(qiáng)度。

5.蜂窩板的環(huán)保性能

制作普通的板材需要消耗大量的木材，每年要砍伐大量的森林樹(shù)木，嚴(yán)重的破壞了人類(lèi)賴以生存的自然環(huán)境。而利用蜂窩形態(tài)制作的紙蜂窩板所需的紙漿量極少，與消耗紙漿量相同的紙板相比，蜂窩板的硬度與承壓能力要比普通紙板強(qiáng)上數(shù)十倍。這一數(shù)據(jù)非常驚人，極大的證明了蜂窩板的蜂窩板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大。紙漿消耗量的減少意味著可以保護(hù)更多的樹(shù)木，節(jié)約了木材，極力保護(hù)了大自然。蜂窩板回收后更易處理。普通板材制作材料廢棄后只能焚燒，不能回收處理，即使回收后還需要經(jīng)過(guò)數(shù)道工序才能進(jìn)行再利用，過(guò)程繁雜，成本高。而紙蜂窩板只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的工序就能處理完，極大的減少了回收成本，提高了蜂窩板回收再利用積極性。

二、在動(dòng)車(chē)組中的應(yīng)用：

蜂窩板一般分為金屬類(lèi)和非金屬類(lèi)兩大類(lèi)。金屬類(lèi)主要適用于航空制造業(yè)、汽輪機(jī)制造業(yè)、船舶制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等。而非金屬類(lèi)分為纖維類(lèi)和紙類(lèi)。纖維類(lèi)蜂窩板主要用于交通運(yùn)輸業(yè)、裝飾行業(yè)以及家具業(yè)等；紙類(lèi)蜂窩主要用于包裝業(yè)、建材業(yè)、家具業(yè)等。

由于在動(dòng)車(chē)組開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)車(chē)輛的節(jié)能要求較高，動(dòng)車(chē)組的設(shè)計(jì)及制造一直在追求輕量化。

首先在國(guó)產(chǎn)的動(dòng)車(chē)組樣車(chē)上應(yīng)用鋁蜂窩板制造了間壁、平頂板和車(chē)門(mén)門(mén)板，取得了良好效果。隨后，大面積地應(yīng)用了鋁蜂窩板，當(dāng)時(shí)不僅采用鋁蜂窩板制造了間壁、平頂板、車(chē)下設(shè)備艙底板和各種車(chē)門(mén)門(mén)板。還用鋁蜂窩板制造了空調(diào)風(fēng)道和空調(diào)機(jī)組導(dǎo)流罩，其中以間壁、平頂板、空調(diào)風(fēng)道和空調(diào)機(jī)組導(dǎo)流罩的應(yīng)用效果最為顯著，既大幅度地減輕了相關(guān)零部件的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛的整體輕量化，又提高了零部件的制造精度和質(zhì)量，進(jìn)而提高了整車(chē)的制造質(zhì)量。

但是，真正使鋁蜂窩板的應(yīng)用取得突破性進(jìn)展的還是CRH系列動(dòng)車(chē)組。隨著前幾年CRH系列動(dòng)車(chē)組國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的不斷深化，國(guó)內(nèi)已經(jīng)能夠運(yùn)用鋁蜂窩板成型加工技術(shù)制造形狀復(fù)雜的零部件。

在250KM/H“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車(chē)組及350KM/H“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車(chē)組中不再采用鋁制蜂窩板而使用玻璃纖維制作面材進(jìn)一步對(duì)動(dòng)車(chē)組進(jìn)行了減重，玻纖蜂窩板相對(duì)于鋁制蜂窩板材料更輕，強(qiáng)度更大，可塑性更好，玻璃纖維蜂窩板主要應(yīng)用在間壁、端墻板，平頂版，乘務(wù)員室門(mén)板，機(jī)械師室門(mén)板，空調(diào)風(fēng)道和空調(diào)機(jī)組導(dǎo)流罩等部位上，充分利用了蜂窩板的蜂窩力學(xué)穩(wěn)定性能；重量輕，安裝負(fù)荷??；具有很好的吸聲、隔熱等物理性能和蜂窩板環(huán)保性能。

三、蜂窩板在動(dòng)車(chē)制造中的前景展望

改革開(kāi)放后中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速發(fā)展的時(shí)期，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)交通工具的要求也越來(lái)越高，但就目前而言，中國(guó)鐵路運(yùn)力還達(dá)不到人們的要求，國(guó)家也將高鐵建設(shè)放在很重要的戰(zhàn)略地位。在有一些常用材料由于環(huán)保性問(wèn)題，將逐步退出歷史舞臺(tái)，蜂窩板將成為這些材料的替代品，蜂窩板將逐步優(yōu)化各種性能擴(kuò)大它的適用范圍。

蜂窩板不論在環(huán)保性能，再利用性能，還是物理性能，還是力學(xué)性能都會(huì)逐步取代傳統(tǒng)材料，越來(lái)越會(huì)受到廣泛應(yīng)用。

結(jié)論

本文對(duì)蜂窩板的蜂窩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減震減重性能，吸聲性能的介紹；蜂窩板的各種涂層的介紹以及蜂窩板在動(dòng)車(chē)組內(nèi)部裝飾中的使用，闡述了蜂窩板在以后的鐵路客車(chē)制造中的廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊大爻；《復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)與應(yīng)用》

[2]王鯤鵬；陶猛；江坤；《塑料蜂窩層板的隔聲性能分析》，《機(jī)械與制造》2018年第9期

作者簡(jiǎn)介：

王巖（1978.11.09），男，吉林省長(zhǎng)春市，中車(chē)長(zhǎng)春客車(chē)軌道股份有限公司，高級(jí)技師，研究方向：鐵路客車(chē)制造

（作者單位：中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司）