近些年，軌道交通行業(yè)飛速發(fā)展，低碳環(huán)保的要求也隨著行業(yè)的發(fā)展被迫切需求。為了實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保的目標(biāo)，車輛減重已經(jīng)迫在眉睫，傳統(tǒng)材料的應(yīng)用已經(jīng)無(wú)法達(dá)到顯著的效果，碳纖維材料以其重量輕、強(qiáng)度大、耐高溫、耐沖擊、耐腐蝕的優(yōu)質(zhì)特性被廣泛關(guān)注。

以軌交車輛常用的電氣接線箱為例，其設(shè)計(jì)采用碳纖維預(yù)浸料材料，成型方案采用袋壓高溫成型方案。下面將從重量、性能、成本等多方面來(lái)針對(duì)碳纖維材料和傳統(tǒng)材料進(jìn)行對(duì)比分析。

1、重量

相同尺寸的車輛電氣接線箱不銹鋼重量為37kg，鋁材質(zhì)電氣接線箱17kg，而碳纖維材質(zhì)電氣接線箱重量?jī)H有12.5kg，綜合對(duì)比，我 們可以直掛的了解到碳纖維電氣接線箱重量約為鋁材質(zhì)電氣接線箱的73%，約為不銹鋼材質(zhì)電氣接線箱的33%，減重效果十分明顯。

2、機(jī)械性能

不銹鋼材質(zhì)抗低溫沖擊，生產(chǎn)出來(lái)的電氣接線箱體比較安全；鋁合金材質(zhì)同樣抗低溫沖擊，但吊腳焊縫偏短，易出現(xiàn)起、收弧熔合不良缺陷，生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)孔子焊接質(zhì)量；由于碳纖維復(fù)合材料的特性，碳纖維電氣接線箱耐腐蝕，對(duì)酸呈惰性，能夠耐濃硫酸、鹽酸、磷酸等高濃度酸性物質(zhì)的腐蝕，此外，碳纖維電氣接線箱還耐油、抗輻射、熱膨脹系數(shù)小，在驟冷、急熱，高低溫變化中碳纖維接線箱尺寸基本不會(huì)發(fā)生變化。

碳纖維電氣接線箱疲勞強(qiáng)度高于不銹鋼和鋁接線箱。金屬材料在交變應(yīng)力作用下，疲勞極限僅為靜荷強(qiáng)度的30%—40%。由于纖維與基體復(fù)合可緩和裂紋擴(kuò)展，以及存在纖維內(nèi)力再分配的可能性，復(fù)合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強(qiáng)度的70%—80%，并在破壞前有變形顯著的征兆。

3、電氣性能

不銹鋼與鋁合金作為金屬材料，結(jié)構(gòu)本體就能實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽。鋁合金是電的良導(dǎo)體，對(duì)高阻抗電場(chǎng)有很好的屏蔽作用，但對(duì)低阻抗磁場(chǎng)的屏蔽卻不夠理想，但不銹鋼卻對(duì)低阻抗磁場(chǎng)有很好的屏蔽作用。碳纖維作為非金屬材料，為了實(shí)現(xiàn)箱體的電磁屏蔽，需要進(jìn)行特別的處理，目前已經(jīng)使用的方法有很多，例如利用表面噴涂導(dǎo)電涂料等。

4、加工工藝

不銹鋼、鋁接線箱均需板材經(jīng)下料、折彎、焊接、機(jī)加工做出最終制品，制作工藝復(fù)雜，碳纖維電氣接線箱箱體采用鋼模組合式模具，可一體成型出箱體主體部分，無(wú)需拼接，部分開(kāi)孔可由模具直接成型出來(lái)，減少了加工過(guò)程。

5、成本

蘇州挪恩復(fù)合材料不僅生產(chǎn)軌道交通用碳纖維部件，產(chǎn)品還涉及碳纖維多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，在碳纖維部件的加工與銷售方面都擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。故在成本方面，我們特意咨詢了挪恩復(fù)材的相關(guān)人員，據(jù)介紹不銹鋼與鋁合金材質(zhì)在價(jià)格方面與碳纖維復(fù)合材料相比擁有很大優(yōu)勢(shì)，并且這兩者都不需要模具費(fèi)，相較于不銹鋼，鋁合金的成本較不銹鋼要高出約0.5倍；而碳纖維材料在價(jià)格方面無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，單個(gè)碳纖維電氣接線箱成本價(jià)格約為7500—9000RMB，與不銹鋼相比價(jià)格要高約7—8倍，并且還需支付30000RMB左右的模具費(fèi)用。

總的來(lái)說(shuō)碳纖維材料從加工工藝方面、機(jī)械性能方面能夠滿足軌道交通行業(yè)的需求，輕量化的碳纖維產(chǎn)品能夠滿足車輛輕量化設(shè)計(jì)的要求，促進(jìn)軌道交通節(jié)能減排、提高運(yùn)營(yíng)能力，減少能耗，但是考慮到成本因素、電氣性能適用性等因素目前還未得到廣泛應(yīng)用，相信隨著軌道交通行業(yè)平臺(tái)化愈加成熟，碳纖維在軌道交通方面的應(yīng)用范圍也會(huì)越來(lái)越廣。