हाल के वर्षों में, रेल परिवहन उद्योग के तेजी से विकास के साथ, रेल वाहनों के लिए नई सामग्रियों पर अधिक से अधिक शोध हो रहा है, और नई सामग्री का अनुपात बड़ा और बड़ा होता जा रहा है। इनमें फाइबर मिश्रित सामग्री का अनुसंधान और अनुप्रयोग सबसे प्रमुख है। ऐसा इसलिए है क्योंकि फाइबर मिश्रित सामग्री विभिन्न मैट्रिक्स और सुदृढीकरण सामग्री के चयन, तैनाती के विभिन्न अनुपात और विभिन्न गठन प्रक्रियाओं के उपयोग के माध्यम से डिजाइन आवश्यकताओं पर आधारित हो सकती है, जिसे नई सामग्रियों के विभिन्न व्यापक गुणों के साथ प्राप्त किया जा सकता है। जैसे अच्छा ताप इन्सुलेशन, संक्षारण प्रतिरोध, पहनने का प्रतिरोध, उच्च विशिष्ट मापांक, उच्च विशिष्ट शक्ति और अन्य गुण, यह विशेषता पारंपरिक एकल सामग्री को पूरा करने में असमर्थ है।
रेल वाहनों के डिजाइन में, वाहनों के इंटीरियर में मिश्रित सामग्री का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, और आंतरिक उपकरण और लोड संरचना के अन्य हिस्सों का भी कुछ हद तक उपयोग किया गया है। मिश्रित सामग्रियों से बने संरचनात्मक भागों में उच्च शक्ति, हल्के वजन और उच्च कठोरता के फायदे हैं। विनिर्माण प्रक्रिया आमतौर पर लगभग-अंतिम निर्माण तकनीक को अपनाती है, जिसे आगे की प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं होती है और विनिर्माण लागत को काफी कम कर सकती है। मिश्रित सामग्रियों के अनुप्रयोग से रेल वाहनों के आराम और सुरक्षा में प्रभावी ढंग से सुधार हो सकता है, कंपन और शोर कम हो सकता है और शरीर का वजन कम हो सकता है। रेल पारगमन के क्षेत्र में फाइबर कंपोजिट एक अनिवार्य महत्वपूर्ण सामग्री बन गया है।
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फाइबर मिश्रित सामग्री के लक्षण
कार्बन फाइबर कंपोजिट का विशिष्ट मापांक और ताकत आमतौर पर उपयोग की जाने वाली सामग्रियों में सबसे अधिक है, और उनकी ताकत, कठोरता और धुआं विषाक्तता में स्पष्ट लाभ हैं। नई एफआरपी सामग्री में ज्वाला मंदक और ध्वनि इन्सुलेशन के रूप में अच्छा प्रदर्शन है। और अरिमिड मिश्रित सामग्रियों में ज्वाला मंदक, उच्च शक्ति, उच्च तापमान प्रतिरोध, उच्च इन्सुलेशन ग्रेड, नमी प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध, स्थिर भौतिक और रासायनिक गुण होते हैं। सभी प्रकार की मिश्रित सामग्रियों की अलग-अलग विशेषताएं होती हैं और इनका उपयोग रेल वाहनों के विभिन्न प्रमुख भागों में किया जाता है।
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रेल वाहनों में मिश्रित सामग्री का अनुप्रयोग लाभ विश्लेषण
2.1 अच्छे यांत्रिक गुण
समग्र सामग्री वाहन के हल्के डिजाइन के लिए उच्च शक्ति, हल्के वजन, बड़ी कठोरता, कंपन और शोर में कमी, थकान प्रतिरोध, गर्मी इन्सुलेशन और अन्य उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ मैट्रिक्स सामग्री और सुदृढीकरण सामग्री के व्यापक प्रदर्शन का प्रतीक है, सुरक्षा में सुधार करती है। और वाहन का आराम बहुत महत्वपूर्ण है।
2.2 रेल वाहनों की हल्के विकास आवश्यकताओं को पूरा करें
हाल के वर्षों में, रेल पारगमन वाहनों की संचालन गति अधिक से अधिक होती जा रही है, जिसके लिए रेल वाहनों को सुरक्षा प्रदर्शन को कम किए बिना हल्के डिजाइन प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। रेल वाहनों के लिए मिश्रित सामग्री सबसे प्रभावी योजना है।
2.3 लागत कम कर सकते हैं
रेल पारगमन संचालन गति में सुधार के साथ, लोग वाहन सुरक्षा और आराम पर ध्यान देते हुए रखरखाव लागत और संचालन लागत पर अधिक ध्यान देते हैं। यद्यपि रेल पारगमन उद्योग में प्रारंभिक निवेश बड़ा है, मिश्रित सामग्रियों का उपयोग करने वाले वाहनों की कुल लागत सामान्य सामग्रियों की तुलना में काफी अधिक है, खासकर जब से नई सामग्रियों और नई प्रक्रियाओं के अनुसंधान और विकास के लिए भारी निवेश की आवश्यकता होती है। हालाँकि, रेल पारगमन का संचालन चक्र लंबा है। वाहनों के संपूर्ण जीवन चक्र के दृष्टिकोण से, एक ओर, हल्के वाहन वाहनों की ऊर्जा खपत को प्रभावी ढंग से कम कर सकते हैं और परिचालन लागत को कम कर सकते हैं। दूसरी ओर, समग्र सामग्रियों का कंपन प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, क्षति सहनशीलता और टकराव ऊर्जा अवशोषण सामान्य धातु सामग्री की तुलना में बेहतर है, इसलिए वाहन के रखरखाव चक्र को बढ़ाया जा सकता है, और रखरखाव लागत बढ़ सकती है बहुत कम किया जाए. इसलिए, लंबे समय में, मिश्रित सामग्री वाहनों की जीवन चक्र लागत को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है।
2.4 मजबूत डिज़ाइन क्षमता है
उच्च विशिष्ट मापांक और उच्च विशिष्ट शक्ति फाइबर मिश्रित सामग्री की सबसे प्रमुख विशेषताएं हैं, और यांत्रिक गुणों को एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न किया जा सकता है। इसलिए, समग्र मैट्रिक्स के चयन और सुदृढीकरण और सामग्रियों की निर्माण प्रक्रिया को बदलने के माध्यम से, विभिन्न डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ग्लास फाइबर की तन्यता ताकत 3500MPa तक पहुंच सकती है और लोचदार मापांक 70GPa है। उच्च-मापांक कार्बन फाइबर की तन्यता ताकत 3900MPa तक पहुंच सकती है और लोचदार मापांक 600GPa है। प्रयोगों के माध्यम से यह पता चला है कि मैट्रिक्स सामग्रियों के बहुत अलग गुणों के साथ मिश्रित सामग्रियों को बदलकर संरचनात्मक भागों की निर्माण प्रक्रिया में डिजाइन आवश्यकताओं के अनुसार सर्वोत्तम लेयरिंग संरचना पाई जा सकती है।
2.5 अच्छी विश्वसनीयता और सुरक्षा
संरचनात्मक भागों की सुरक्षा को प्रभावित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारक सामग्री की थकान प्रतिरोध और पायदान संवेदनशीलता हैं। पहले, एयरोस्पेस जैसे उच्च-तनाव वाले क्षेत्रों में कंपोजिट का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, ठीक उनके उत्कृष्ट थकान प्रतिरोध और कम-नॉच संवेदनशीलता के कारण।
यद्यपि सामान्य धातु सामग्रियों में उच्च स्थैतिक ताकत होती है, गंभीर कंपन स्थितियों के तहत उनकी ताकत काफी कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, धातु सामग्री संरचनात्मक भागों में एक निश्चित बिंदु पर अंतराल होता है। कंपन और प्रभाव (परिवर्तनीय भार) के तहत, दोष तेजी से फैलेंगे जब तक कि संरचनात्मक हिस्से क्षतिग्रस्त न हो जाएं। हालाँकि, मिश्रित सामग्रियों की स्थैतिक शक्ति और कंपन शक्ति के बीच अंतर लगभग शून्य है। भले ही संरचनात्मक भागों को नोकदार किया गया हो, सामग्री में तनाव आसन्न परत में स्थानांतरित हो जाएगा और दीर्घकालिक परिवर्तनीय भार के कारण नष्ट नहीं होगा। यह एक कारण है कि मिश्रित भागों का जीवन धातु भागों की तुलना में बहुत लंबा होता है।
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रेल वाहनों में फाइबर कम्पोजिट का अनुप्रयोग
3.1 कार्बन फाइबर कंपोजिट
हालाँकि चीन में कार्बन फाइबर सामग्री का अनुसंधान और अनुप्रयोग देर से शुरू हुआ, लेकिन हाल के वर्षों में प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित हुई है, खासकर वाहन यातायात के क्षेत्र में। उदाहरण के लिए, सीआरआरसी क़िंगदाओ सिफांग रोलिंग स्टॉक कंपनी लिमिटेड ने बुलेट ट्रेन के उपकरण केबिन के डिजाइन में कार्बन फाइबर सामग्री का उपयोग किया। वाहन के प्रभाव प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और यांत्रिक गुणों की गारंटी है, और उपकरण केबिन का वजन एल्यूमीनियम मिश्र धातु सामग्री की तुलना में लगभग 35 प्रतिशत कम है।
3.2 ग्लास फाइबर मिश्रित सामग्री
उत्कृष्ट शोर में कमी और ज्वाला मंदक गुणों के साथ, यांत्रिक शक्ति और कठोरता अनुपात का प्रदर्शन अधिक उत्कृष्ट है। इसलिए, इसका उपयोग अक्सर रेल वाहनों की सीटों, ड्राइवर की कैब के हेड कवर और अन्य भागों में किया जाता है।
3.3 अरामिड फाइबर कंपोजिट
पारंपरिक धातु सामग्रियों की तुलना में, अरिमिड कंपोजिट में ज्वाला मंदक, उच्च शक्ति, उच्च इन्सुलेशन ग्रेड, नमी प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध, और स्थिर भौतिक और रासायनिक गुण जैसे उत्कृष्ट गुण होते हैं। वे पूरी तरह से मोटर, ट्रांसफार्मर और अन्य स्थितियों में उपयोग किए जाते हैं, और इन्सुलेशन वजन कम करने में अच्छी भूमिका निभा सकते हैं।
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अंत
रेल वाहनों में मिश्रित सामग्रियों का अनुप्रयोग अधिक से अधिक व्यापक होगा, विशेष रूप से वाहन बॉडी संरचना में आवेदन की अच्छी संभावना है।
