本文關(guān)鍵詞：電子產(chǎn)品包裝材料，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

　　摘 要：包裝作為電子產(chǎn)品在流通及存儲(chǔ)過程中的保護(hù)和存儲(chǔ)介質(zhì)，其首要作用是保護(hù)電子產(chǎn)品，而包裝材料作為構(gòu)成包裝產(chǎn)品的基礎(chǔ)，是影響電子產(chǎn)品包裝質(zhì)量的重要因素之一，因此正確選擇與應(yīng)用包裝材料具有重要的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。本文重點(diǎn)介紹了電子產(chǎn)品包裝常用材料及新型包裝材料，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，目的在于為包裝產(chǎn)品企業(yè)及電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)更好地選擇包裝材料提供參考。

　　關(guān)鍵詞：電子產(chǎn)品 材料 包裝

　　引言

　　隨著科技的進(jìn)步，作為高新技術(shù)重要標(biāo)志的電子產(chǎn)品，發(fā)展迅速[1]。借助國際發(fā)展大環(huán)境，我國也已成為世界電子信息產(chǎn)品制造和出口的大國，電子產(chǎn)品出口額呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。隨著我國由制造大國向創(chuàng)新大國的戰(zhàn)略規(guī)劃的貫徹和實(shí)施，電子產(chǎn)業(yè)，特別是一些高新技術(shù)電子產(chǎn)品，如智能手機(jī)、電腦、智能家電及其他精密儀器等，必然會(huì)迎來新一輪的快速發(fā)展。

　　電子產(chǎn)品屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品，隨著科技的日益進(jìn)步，電子元器件已經(jīng)發(fā)展到超大規(guī)模集成電路，電子零部件變得更加精細(xì)復(fù)雜，因此，其對(duì)外部環(huán)境要求也變得越來越高[2]。包裝作為電子產(chǎn)品在流通及存儲(chǔ)過程中的保護(hù)和存儲(chǔ)介質(zhì)，其首要作用是保護(hù)電子產(chǎn)品，只有保證包裝產(chǎn)品合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和高的質(zhì)量，才能使電子產(chǎn)品在運(yùn)輸及存儲(chǔ)過程中避免因受潮和機(jī)械沖擊而受到損害，影響產(chǎn)品的正常外觀與使用功能[3]。包裝材料作為包裝產(chǎn)品的基礎(chǔ)，其選擇的合理與否直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的安全和經(jīng)濟(jì)成本，因此正確選擇包裝材料具有重要意義。

　　電子產(chǎn)品的包裝由外包裝和內(nèi)包裝組成，相應(yīng)的材料主要分為：外包裝材料和內(nèi)部包裝材料兩大類。

　　一、外包裝材料

　　由于外部包裝直接暴露在外部環(huán)境中，因此外部包裝材料的合理選擇能有效保護(hù)內(nèi)部產(chǎn)品免受損壞。目前電子產(chǎn)品使用的外部包裝材料主要有：木質(zhì)包裝和紙質(zhì)包裝。

　　1.1 木質(zhì)包裝材料

　　木質(zhì)包裝材料適合用來制作體積較大、質(zhì)量較重、長距離運(yùn)輸?shù)木茈娮釉O(shè)備產(chǎn)品的外包裝。常用的天然木質(zhì)包裝材料主要有：紅松、白松、落葉松以及馬尾松。其具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)抗機(jī)械損傷能力強(qiáng)，堆垛載荷承載水平高;(2)強(qiáng)度高，緩沖性能好;(3)取材廣泛，制作容易，易于回收;(4)生物材質(zhì)，益于環(huán)保[2]。

　　但是由于我國人口多，森林資源比較匱乏，用天然木質(zhì)包裝材料制作包裝產(chǎn)品已經(jīng)不符合綠色環(huán)保的要求，且由于很多國家對(duì)進(jìn)境木質(zhì)包裝都采取了嚴(yán)格的檢驗(yàn)檢疫限制，因此使用天然木材制作的木箱包裝的使用量已呈現(xiàn)日益減少的趨勢[4]。

　　然而經(jīng)過干燥和熱壓等一些列特殊工序處理后制造的人造板，由于其材料來源廣泛(主要利用農(nóng)林生物資源，如竹林、農(nóng)作物秸稈等)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與純木質(zhì)材料相當(dāng)，且具有檢疫檢驗(yàn)方面的優(yōu)勢，已成為了目前發(fā)展迅速的木質(zhì)包裝材料。主要有：定向刨花板、膠合板和單板層積材等。

　　1.2 紙質(zhì)包裝材料

　　紙包裝材料不僅能滿足大部分電子產(chǎn)品對(duì)包裝的質(zhì)量要求，而且適應(yīng)了當(dāng)前綠色環(huán)保的趨勢，因此紙質(zhì)成為當(dāng)前在電子產(chǎn)品包裝中使用最為廣泛的材料之一。其中瓦楞紙(如圖1)作為包裝材料已有一百多年的應(yīng)用歷史[5]，技術(shù)十分成熟，應(yīng)用廣泛。

　　所謂瓦楞紙又稱為“波紋紙板”，由至少一層瓦楞紙和一層箱板紙(也叫箱紙板)粘合而成，具有較好的彈性和延伸性。隨著技術(shù)、材料的不斷進(jìn)步，瓦楞紙新產(chǎn)品不斷被開發(fā)，目前已發(fā)展出多種類型，如：峰窩紙、重型瓦楞紙、特種瓦楞紙、增強(qiáng)夾心瓦楞紙板以及微型瓦楞紙。微型瓦楞紙板(如圖2所示)更是以質(zhì)量輕、抗壓強(qiáng)度高以及緩沖性能好等特點(diǎn)，得到了電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的廣泛關(guān)注和應(yīng)用，需求也在不斷增加。

　　紙質(zhì)包裝材料還具有：價(jià)格低，原料豐富，可進(jìn)行大批量生產(chǎn)，易回收，可降解，環(huán)保等諸多優(yōu)勢[6]。此外通過在紙質(zhì)材料表面涂覆處理，還能起到防潮的作用。

　　二 、內(nèi)包裝材料

　　內(nèi)包裝的主要作用是為電子產(chǎn)品提供固定和緩沖，因此更注重材料的成型性能及受到外力作用時(shí)包裝對(duì)沖擊振動(dòng)的緩沖性能。目前比較常見的電子產(chǎn)品內(nèi)包裝材料有塑料和紙漿兩類。其中塑料包裝材料又分為：發(fā)泡塑料和氣墊薄膜。

　　2.1 發(fā)泡塑料

　　發(fā)泡塑料是大量氣體微孔分散于固體塑料中而形成的一類高分子材料(如圖3)，其具有以下幾方面優(yōu)勢：(1)良好的成形性能，能根據(jù)產(chǎn)品的形狀制造出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和外形;(2)較大的可壓縮回彈性，能有效地緩沖電子產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中的振動(dòng)和沖擊;(3)質(zhì)量輕，材料用量少。被廣泛地應(yīng)用于制造電子產(chǎn)品的內(nèi)部包材。

　　電子產(chǎn)品常用的發(fā)泡塑料有：PU(發(fā)泡聚氨酯)、EPS(發(fā)泡聚苯乙烯)以及EPE(發(fā)泡聚乙烯)等[7]。其中EPS由于性能可靠及加工性能優(yōu)異，被大量應(yīng)用于電子產(chǎn)品。但其在使用過程中存在大量的問題，如難以生物可降解和高溫下會(huì)析出雙酚類等有毒物質(zhì)等，引起了嚴(yán)重的“白色污染”，顯然不符合當(dāng)前我國“環(huán)保”要求。EPE是一種環(huán)保材料，主要用于脆性易碎產(chǎn)品的包裝緩沖材料，但是成本較高。

　　2.2 氣墊薄膜

　　氣墊薄膜(如圖4)也稱氣泡薄膜，是在兩層塑料薄膜之間采用特殊的方法封入空氣，使薄膜之間連續(xù)均勻地形成氣泡，主要是靠氣泡內(nèi)的空氣來吸收沖擊和振動(dòng)能量，從而起到緩沖的作用以保護(hù)電子產(chǎn)品。氣泡有圓形、半圓形、鐘罩形等形狀，氣泡薄膜，對(duì)于輕型電子產(chǎn)品能提供很好的保護(hù)效果。

　　其優(yōu)點(diǎn)是：(1)能被任意剪切，用于包裝幾乎所有形狀的電子產(chǎn)品;(2)柔軟，緩沖性能好;(3)成本相對(duì)低廉。

　　缺點(diǎn)是：(1)易受環(huán)境溫度影響而發(fā)生明顯的熱脹冷縮現(xiàn)象，引起產(chǎn)品不必要的損壞;(2)承重能力較差，不適于包裝重量大的電子產(chǎn)品;(3)抗戳穿能力差，不適于作為帶銳角電子產(chǎn)品的緩沖材料;(4)塑料制品，不易降解，污染環(huán)境。

　　2.3 紙質(zhì)類

　　紙漿模塑(如圖5所示)是以廢舊紙張中的再生漿或者植物纖維漿為基礎(chǔ)，經(jīng)過專門的工藝處理制成的不同類型和用途的內(nèi)包裝。由于這種材料不僅具有EPS泡沫塑料的優(yōu)點(diǎn)，而且相比EPS，具有節(jié)省資源，保護(hù)生態(tài)的優(yōu)勢，近年來，已經(jīng)成為發(fā)展較快的緩沖包裝材料，正在逐漸取代EPS發(fā)泡塑料。

　　相比傳統(tǒng)的EPS泡沫塑料，紙漿模塑主要依靠結(jié)構(gòu)單元以及其組合的幾何形狀來實(shí)現(xiàn)對(duì)震動(dòng)和沖擊的緩沖作用，而不是發(fā)泡材料受力后自身的形變來吸收外界的能量。故其緩沖性能要低于 EPS。目前主要用作手機(jī)、打印機(jī)等體積小、重量輕的電子產(chǎn)品和通信產(chǎn)品的內(nèi)包裝材料，對(duì)于大型電子產(chǎn)品，其效果并不理想。

　　2.4 植物纖維發(fā)泡材料

　　綜上所述，可以知道在內(nèi)包裝材料中，雖然EPS污染環(huán)境，但是相比氣墊塑料和紙漿模塑包裝材料，由于其對(duì)電子產(chǎn)品的良好的保護(hù)效果以及低廉的價(jià)格優(yōu)勢，在我國電子產(chǎn)品用包裝材料中仍然占據(jù)著很大的市場份額。

　　然而隨著我國對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，EPS材料被淘汰已經(jīng)勢在必行。目前國內(nèi)外學(xué)者正在積極開發(fā)新型的內(nèi)包裝材料以替代EPS，目前已取得了一些成果。例如，劉壯[8]等人利用玉米秸稈與可發(fā)性聚苯乙烯材料，成功制備了具有良好塑性形變能力的植物纖維發(fā)泡材料;德國不萊梅PSP公司采用舊書、廢報(bào)紙和面粉作原料開發(fā)出發(fā)了發(fā)泡紙，用該材料作為原料，可以根據(jù)需要生產(chǎn)出不同形狀的包裝材料。

　　該種類型材料多是以植物纖維以及淀粉添加助劑材料制作而成[9]。由于其是利用發(fā)泡工藝制成，和EPS材料具有相似的吸震效果，因而緩沖性能優(yōu)于紙漿模塑制品。并且具備了紙漿模塑制品易于回收，不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。

　　除此之外，植物纖維發(fā)泡材料還具備以下特點(diǎn)：(1)使用范圍廣泛;(2)生產(chǎn)工藝簡單，周期短，綜合成本低;(3)防靜電、防腐蝕性較發(fā)泡塑料好，優(yōu)于紙漿模塑產(chǎn)品的緩沖性能，能夠作為大型家電產(chǎn)品的內(nèi)包裝材料使用;(4)可按被包裝產(chǎn)品要求，通過加入多種輔助添加劑，實(shí)現(xiàn)不同的附加功能。

　　該材料目前在國外已經(jīng)成功通過實(shí)驗(yàn)室階段，進(jìn)入企業(yè)試制階段，我國在該材料的研究方面也取得了可喜的成果，相信在不久的將來必然能夠完全替代EPS發(fā)泡材料，成為電子產(chǎn)品內(nèi)包裝用材料的主力。

　　三、結(jié)語

　　包裝材料是電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)其功能的必備條件，不僅影響商品包裝的整體效果，更關(guān)乎到電子產(chǎn)品在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中的質(zhì)量問題。包裝材料的選擇除了要保證電子產(chǎn)品不受損害，還應(yīng)向著節(jié)約、環(huán)保方向發(fā)展。在保證實(shí)現(xiàn)包裝基本功能的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持適度包裝，盡量縮減包裝材料用量，降低包裝成本，節(jié)省包裝材料資源，減少包裝材料廢棄物的產(chǎn)生量。本著保護(hù)環(huán)境的目的，向可重復(fù)使用和可再生的包裝材料方向發(fā)展，這是電子包裝材料發(fā)展的必然趨勢。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]王欣，郭彥峰，付云崗，等.電子產(chǎn)品包裝防護(hù)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)[C].第十三屆全國包裝工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2010.

　　[2]彌銳.電子產(chǎn)品包裝工藝設(shè)計(jì)[J].中小企業(yè)管理與科技.2009 (24)：298.

　　[3]孫衛(wèi)學(xué).淺談電子產(chǎn)品紙質(zhì)包裝的發(fā)展問題[J].數(shù)字化用戶，2014(5).

　　[4]房友盼，劉英，徐兆軍，等.機(jī)電產(chǎn)品木質(zhì)包裝材料的回收再用與優(yōu)選加工研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2015(4)：53-56.

　　[5]段成瑞.電子產(chǎn)品紙基材料包裝設(shè)計(jì)研究[D].沈陽航空工業(yè)學(xué)院，2009.

　　[6]李鵬.論產(chǎn)品包裝材料的選擇與應(yīng)用[J].美術(shù)大觀，2012 (7)：122-123.

　　[7]萬達(dá).電子產(chǎn)品包裝材料與工藝[J].中國包裝，2009 (8)：65-66.

　　[8]劉壯，朱琳，高德，等.玉米秸稈纖維發(fā)泡聚苯乙烯緩沖包裝材料及其性能的研究[J].包裝工程，2007，27(6)：27-30.

　　[9]曹紹文，，吳其葉.發(fā)泡型植物纖維緩沖包裝材料[J].中國包裝工業(yè)，2002(9)：8-11.

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電子產(chǎn)品包裝材料淺析相關(guān)推薦

　　摘要：隨著全球能源枯竭，氣候變暖，各種自然災(zāi)害頻發(fā)，人們對(duì)于環(huán)保節(jié)能的要求開始重視。從輪胎方面來說就是低滾阻、低消耗輪胎的研發(fā)成為一種趨勢。根據(jù)市場需求，我司設(shè)計(jì)開發(fā)了435/50R19.5規(guī)格輪胎，通過試驗(yàn)及路試表明輪胎達(dá)到相關(guān)法律法規(guī)及客戶要求。

　　關(guān)鍵詞：435/50R19.5;輪胎外輪廓及施工設(shè)計(jì);超寬輪胎

　　一、技術(shù)要求

　　按歐盟輪胎標(biāo)準(zhǔn)ETRTO 2010要求435/50R19.5寬基無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎(以下簡稱TBR輪胎)標(biāo)準(zhǔn)輪輞寬度 13.00英寸，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 900kPa，充氣外直徑931±15mm，充氣斷面寬438±17mm，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷4500kg。

　　二、輪廓設(shè)計(jì)

　　2.1 外直徑(D)和斷面寬(B)

　　TBR輪胎在胎冠部有剛性的帶束層箍緊，標(biāo)準(zhǔn)充氣一般增大0-3mm，同時(shí)因本次設(shè)計(jì)為拖車輪輪胎，綜合考慮，本次設(shè)計(jì)D取919mm。

　　B的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜， B值的選取主要與胎圈著合寬度(C)有關(guān)，當(dāng)C值比標(biāo)準(zhǔn)輪輞寬12.7mm時(shí)B應(yīng)比標(biāo)準(zhǔn)大5mm。本次設(shè)計(jì)C值取值比標(biāo)準(zhǔn)大12.7mm，故B比標(biāo)準(zhǔn)值大5mm，綜合考慮B實(shí)際取值443mm。

　　2.2 胎圈著合直徑(d)和著合寬度(C)

　　d取值主要影響輪胎的氣密性與輪胎裝卸。取值大，胎圈與輪輞過盈量小，裝卸容易，結(jié)合不夠緊密，氣密性差;取值小，胎圈與輪輞過盈量大，結(jié)合緊密，氣密性好，但裝卸困難;綜上，d取值493.5mm。

　　同時(shí)為降低輪胎充氣難度，C值比標(biāo)準(zhǔn)值大12.7mm設(shè)計(jì)，取值343mm。

　　2.3 行駛面寬度(b)和弧高度(h)

　　b的選取很大程度上影響輪胎的使用性能，多數(shù)情況b與C接近。增大b能提高輪胎與地面的接觸面積，提高輪胎磨耗性能，但是太寬容易使肩部生熱過高導(dǎo)致肩空，影響輪胎高速性能。綜合考慮，本次設(shè)計(jì)b取值364mm。為保證行駛面與地面最佳的著合，考慮寬基胎的特殊性，h取值15.0mm。

　　2.4 斷面水平軸(H1/H2)

　　斷面水平軸位于輪胎斷面最寬處，是輪胎在負(fù)荷下法向變形最大的位置�？梢圆捎肏1/H2值表征，H1/H2值加大則斷面水平軸上移，輪胎受力上移，易造成肩空或肩裂;反之則受力下移，易造成胎側(cè)子口折斷。

　　2.5 負(fù)荷能力

　　L=K*6.075*0.00001*P0.8*Sd1.1*(Dr+Sd)

　　通過計(jì)算，在充氣壓力900kPa時(shí)，輪胎負(fù)荷能力≥4500kg，滿足歐洲ECE標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　三、施工設(shè)計(jì)

　　3.1 胎面

　　胎面設(shè)計(jì)肩寬與b比值為0.9，厚度按照實(shí)際材料分布設(shè)計(jì)，擠出采用雙復(fù)合擠出工藝。

　　3.2 骨架材料

　　胎體采用3+9+15*0.175+0.15，帶束層采用四層帶束層結(jié)構(gòu)，材料采用工作層采用3+8*0.33HT簾線。

　　3.3 成型硫化

　　成型采用軟控兩鼓成型機(jī)，硫化采用68寸硫化機(jī)。

　　四、成品性能

　　4.1 外緣尺寸、強(qiáng)度性能

　　成品輪胎使用標(biāo)準(zhǔn)輪輞14.00*19.5、標(biāo)準(zhǔn)氣壓900kPa下，按照歐洲ECE標(biāo)準(zhǔn)測量輪胎充氣外直徑和斷面寬，并進(jìn)行成品輪胎強(qiáng)度性能測試。

　　試驗(yàn)結(jié)果如下：

　　4.2 耐久性能

　　按照歐洲ECE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輪胎耐久性能測試：測試輪胎充氣壓力900kPa，試驗(yàn)速度50km/h，試驗(yàn)結(jié)果如下：

　　4.3 速度性能

　　按照公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行高速性能檢測：測試充氣壓力900kPa，測試負(fù)荷3200 kg，初始速度55km/h， 10h后增加至60km/h，隨后每行駛2h增加10km/h，試驗(yàn)結(jié)果如下：

　　4.4 滾阻性能

　　按照ISO28580測試方法進(jìn)行滾動(dòng)阻力測試，試驗(yàn)條件為：充氣壓力900kPa，額定負(fù)荷4500 kg，拖車滾阻系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為不大于5.1，實(shí)測為4.7。

　　五、結(jié)語

　　435/50R19.5規(guī)格超低斷面寬基無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度、耐久和高速性能均達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，花紋外形設(shè)計(jì)客戶滿意，產(chǎn)品滾動(dòng)阻力低，耐久性能較好，綜合行駛里程高。自產(chǎn)品上市3年以來深受歐洲客戶青睞，對(duì)公司形象與利潤率提升效果明顯。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]俞琪等編著.計(jì)算公式引用自《子午線輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》.

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435/50R19.5寬基全鋼載重子午線輪胎的設(shè)計(jì)相關(guān)推薦

　　摘要：為了實(shí)現(xiàn)功能梯度材料技術(shù)在道岔翼軌上的使用，在功能材料配方、熱處理參數(shù)的選擇、翼軌機(jī)械加工工藝等方面都進(jìn)行了大量試驗(yàn)和研究，成功實(shí)現(xiàn)了功能梯度材料在翼軌上的應(yīng)用，加強(qiáng)了翼軌的耐磨性能，延長了翼軌的使用壽命。

　　關(guān)鍵詞：功能梯度材料;翼軌;焊接

　　一、概述

　　隨著我國高速重載鐵路的快速發(fā)展，列車運(yùn)行速度、承載重量和密度不斷增加，致使線路上使用的合金鋼組合轍叉壽命大幅降低、更換周期大幅縮短，而造成合金鋼組合轍叉壽命降低的主要原因是由于翼軌磨耗嚴(yán)重而造成下道，目前所使用的轍叉翼軌大多是用在線淬火鋼軌制成，經(jīng)現(xiàn)場使用，由于其耐磨性能不高，導(dǎo)致轍叉使用壽命較短，更換頻繁，與轍叉設(shè)計(jì)要求通過運(yùn)量2億噸，甚至3億噸的目標(biāo)相差較大，不僅增加了運(yùn)營成本，大大增加了線路的養(yǎng)護(hù)維修工作量，而且使運(yùn)輸組織和效率也受到了很大影響。

　　因此，將功能梯度材料技術(shù)應(yīng)用到翼軌上不僅可有效解決以上問題，延長翼軌使用壽命，從而提高合金鋼組合轍叉整體使用壽命和更換周期、提高運(yùn)輸效率，而且具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和市場前景。

　　二、選題理由

　　2.1 功能梯度材料簡介

　　功能梯度材料是指在一個(gè)構(gòu)件的不同部位需要適應(yīng)不同的性能要求時(shí)，其構(gòu)件不同部位的材料也與之相適應(yīng)地有所不同，也就是構(gòu)件的不同部位因不同的使用要求而具有不同的化學(xué)成分、不同的性能特點(diǎn)及不同的組織結(jié)構(gòu)，二者銜接部分則具有連續(xù)變化的性能狀態(tài)及顯微組織結(jié)構(gòu)，使之成為一個(gè)有機(jī)結(jié)合的整體。

　　2.2 功能梯度材料在翼軌上的應(yīng)用

　　現(xiàn)有合金鋼組合轍叉的結(jié)構(gòu)，由于有害空間的存在，使用中形成翼軌局部區(qū)域?qū)囕喌闹С忻嬉蠕撥壵５闹С忻嫘〉枚�，也就是其單位面積上所承受的車輪壓力將遠(yuǎn)大于鋼軌，因此，要保證翼軌具有較長的使用壽命，就需要相應(yīng)地提高該區(qū)域翼軌工作面的硬度和強(qiáng)度。因此，本課題的任務(wù)就是在翼軌頂面復(fù)合一層功能梯度材料耐磨層，以提高其工作層的硬度和強(qiáng)度，增強(qiáng)翼軌的強(qiáng)度和耐磨損性能，從而延長其使用壽命。

　　如上所述，由于翼軌工作時(shí)， 不僅產(chǎn)生與車輪的磨擦， 而且還有車輪傳遞過來的擠壓力和撞擊力。因此，對(duì)翼軌這樣一個(gè)由鋼軌鋼制成的細(xì)長桿件而言，不僅要有較高的抗磨損性能，同時(shí)還要具備良好的抗沖擊能力。功能梯度材料耐磨翼軌的研發(fā)，目的就是利用堆焊焊接工藝，在翼軌的工作面形成一定厚度，且具有較高硬度(設(shè)計(jì)硬度予計(jì)為HRC 42～45)和良好沖擊性能(Aku>15)的耐磨層。圖1所示即為在翼軌工作面上，采用梯度材料復(fù)合后的工作斷面。

　　三、研究內(nèi)容及試制過程

　　3.1 梯度材料合金系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)

　　對(duì)于耐磨材料而言，提高耐磨性的必要途徑是提高材料的硬度，而材料的硬度又與其化學(xué)成分和金相組織有關(guān)。因此，梯度材料合金系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先是選擇添加能導(dǎo)致材料硬化的合金元素，如Mn、Cr、Mo、Ni，而同時(shí)必須考慮這些元素加入量對(duì)金相組織穩(wěn)定性的影響，通過試驗(yàn)確定合金系統(tǒng)設(shè)計(jì)見表1：

　　金相組織：基體鋼軌母材仍保持細(xì)珠光體組織，復(fù)合層中無淬火馬氏體組織。

　　3.2 電弧焊梯度焊接

　　由于梯度材料與翼軌工作面復(fù)合的工藝采用電弧焊接實(shí)現(xiàn)，電弧熱量較高，且加熱面積比較集中，無論成分或溫度的變化，都有可能導(dǎo)致組織以及硬度的變化，因此，在制定工藝的時(shí)候，課題組對(duì)如何保證整個(gè)復(fù)合層成分、溫度(包括加熱溫度和冷卻速度)的均勻性做了大量實(shí)驗(yàn)，最終均通過設(shè)備自動(dòng)控制功能得以實(shí)現(xiàn)。

　　在裝備的設(shè)計(jì)中，除必須保證工藝實(shí)施上的要求外，還應(yīng)能最大限度地減小翼軌在處理過程中的變形和殘余應(yīng)力，以免在隨后的調(diào)直和矯正時(shí)出現(xiàn)開裂(本論文中以制作工藝為主，焊接設(shè)備不在此贅述)。

　　3.3 梯度材料的熱處理

　　目前線路上合金鋼組合轍叉中的翼軌、叉跟軌采用在線熱處理鋼軌制作，其硬度在HRC36左右，與合金鋼心軌硬度HRC38～42有一定差別，且線路上因翼軌磨耗超限下道的合金鋼組合轍叉居多。為此我們采用功能梯度材料對(duì)翼軌進(jìn)行強(qiáng)化，并通過優(yōu)化整體鋼軌淬火工藝，提高翼軌工作面的硬度和強(qiáng)度使翼軌軌頭硬度達(dá)到HRC42～45，這樣不僅可延長翼軌使用壽命，而且可提高轍叉的整體壽命。

　　課題組在現(xiàn)有鋼軌中頻淬火生產(chǎn)線和先噴風(fēng)后噴霧的熱處理工藝的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整優(yōu)化工藝參數(shù)，反復(fù)進(jìn)行淬火試驗(yàn)，即調(diào)整小車變頻頻率、加熱后的冷卻風(fēng)壓、水量，使淬火翼軌軌頭硬度達(dá)到HRC42～45，并進(jìn)行取樣檢測，確定了提高鋼軌軌頭淬火硬度的工藝參數(shù)，見表2：

　　課題組利用表中工藝參數(shù)處理的鋼軌試件取樣，委托中國鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所進(jìn)行了檢測，檢測的軌頭硬化層硬度、深度和金相組織滿足TB/T1779標(biāo)準(zhǔn)要求，且硬度達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)。

　　3.4 功能梯度材料處理翼軌的機(jī)械加工工藝

　　確定功能梯度材料翼軌的制作工序和機(jī)加工工藝如下：

　　3.4.1 下料：用卷尺量取鋼軌尺寸4855mm，然后鋸切，鋸切端面垂直度不大于1.0mm。

　　3.4.2 鉆孔：鋼軌定位后用75魚尾孔鉆模板鉆出趾端魚尾孔，直徑31mm三個(gè)通孔。

　　3.4.3 劃線、頂彎：按照轍岔開向劃出相應(yīng)軌頭、軌底銑削位置，按轍叉開向頂彎，彎折段要圓順。

　　3.4.4 銑軌底：按劃線位置銑削軌底。

　　3.4.5 銑工作邊軌底：按劃線位置銑削工作邊軌底。

　　3.4.6 銑軌頭：按劃線位置銑削軌頭。

　　3.4.7 扭軌底坡：在鋼軌扭轉(zhuǎn)機(jī)上扭轉(zhuǎn)翼軌跟端170mm范圍內(nèi)1：40軌底坡。

　　3.4.8 垂直調(diào)彎：在調(diào)直機(jī)上頂出鋼軌垂直彎5mm，并保證軌底各直線段的直線度不大于1.5mm。

　　3.4.9 質(zhì)量檢驗(yàn)按《合金鋼組合轍叉質(zhì)量檢驗(yàn)實(shí)施細(xì)則》的要求檢測。

　　3.5 功能梯度材料翼軌的探傷檢查

　　翼軌處理完成后進(jìn)行磁粉和超聲波探傷檢查，均無異常。

　　3.6 梯度材料翼軌加工工序及技術(shù)要求

　　梯度材料翼軌加工工序及技術(shù)要求見表3。

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功能梯度材料技術(shù)在道岔翼軌上的應(yīng)用相關(guān)推薦

　　摘要：抗碳化性能是衡量再生高性能混凝土耐久性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本文設(shè)計(jì)一正交試驗(yàn)，研究水膠比、礦物摻合料、再生粗細(xì)骨料取代率以及應(yīng)力水平對(duì)再生混凝土碳化深度的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)再生混凝土的水膠比以及粗骨料的取代率對(duì)混凝土的碳化深度影響很大。(2)再生混凝土的碳化深度和碳化時(shí)間的平方根基本成一直線關(guān)系。(3)再生混凝土在拉應(yīng)力狀態(tài)下其碳化深度會(huì)隨著應(yīng)力的增大而增大。

　　關(guān)鍵詞：高性能混凝土;水膠比;粉煤灰;礦渣;抗碳化性能

　　一、引言

　　混凝土結(jié)構(gòu)是建筑工程中最常見的結(jié)構(gòu)形式，在結(jié)構(gòu)使用壽命期間內(nèi)，由于受到環(huán)境和荷載的雙重作用，引起結(jié)構(gòu)的老化、腐蝕，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能的降低，因此建筑工程結(jié)構(gòu)的耐久性問題已引起工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注。再生混凝土的微觀結(jié)構(gòu)由于再生骨料的加入而變得比普通混凝土更為復(fù)雜。在再生混凝土中至少存在兩種界面：再生粗骨料中天然骨料和附著老砂漿之間的界面、再生粗骨料的老砂漿與新砂漿之間的界面。這種復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)給分析再生混凝土的耐久性帶來了困難。關(guān)于再生混凝土抗碳化性能國內(nèi)外已有不少學(xué)者作了初步探討[1-2]，但他們研究結(jié)果可比性較差，還存在不一致、甚至相互矛盾的結(jié)論，并且未考慮應(yīng)力狀態(tài)的影響，而在外加應(yīng)力作用下產(chǎn)生的微觀裂紋使得CO2在再生混凝土中擴(kuò)散的渠道增多加速了CO2的擴(kuò)散。因此，為研究裂縫的影響，開展拉應(yīng)力狀態(tài)下再生混凝土的抗碳化性能研究很有必要[3-5]。

　　二、試驗(yàn)原材料及主要設(shè)備

　　2.1試驗(yàn)原材料

　　廢棄混凝土樣品取自某檢測中心提供的廢棄混凝土試塊(原始強(qiáng)度等級(jí)為C40，粗骨料為卵石)，試驗(yàn)前再生骨料采用高溫強(qiáng)化。

　　粉煤灰，采用揚(yáng)州亨威熱電廠提供的Ⅰ級(jí)粉煤灰，實(shí)測細(xì)度<8%、燒失量<5%、需水量比<95%，含水率<0.2%，三氧化硫<0.67%，均符合Ⅰ級(jí)粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)。

　　礦粉，由揚(yáng)州汊河超細(xì)粉廠提供，比表面積為487m2/kg。為堿性礦渣，活性較好。

　　減水劑，為揚(yáng)州江都潤揚(yáng)化工有限公司生產(chǎn)的氨基磺酸系高效減水劑，黑色液態(tài)，減水率為15%～25%，摻入量控制在0.5～1.2%左右。

　　2.2主要設(shè)備

　　混凝土碳化試驗(yàn)箱CCB-70A由江蘇省蘇州市東華試驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)，CO2濃度：20±3%，濕度控制：70±5%，溫度控制20±5℃;采用WE-300液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)，最大負(fù)荷為300千牛頓。

　　三、試驗(yàn)方案及方法

　　3.1試驗(yàn)方案

　　本試驗(yàn)在快速碳化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究水膠比、礦物摻合料、再生粗細(xì)骨料取代率、應(yīng)力水平對(duì)再生混凝土碳化深度的影響規(guī)律。碳化試驗(yàn)考慮荷載耦合，采用兩個(gè)100×100×300的試塊用鉚釘同時(shí)加載，其力學(xué)模型見圖1。

　　圖1 再生混凝土碳化試塊受力示意圖

　　選取正交表L18(37)進(jìn)行試驗(yàn)，其因素水平見表1。

　　表1 碳化試驗(yàn)因素水平表

　　A B C D E F G

　　水平 水膠比 再生粗骨料

　　% 再生細(xì)骨料

　　% 粉煤灰

　　% 礦渣

　　% 砂率

　　% 應(yīng)力水平 ft

　　1 0.36 30 10 15 15 35 0.5

　　2 0.33 60 20 25 25 40 0.8

　　3 0.30 90 30 35 35 45 1.2

　　根據(jù)正交試驗(yàn)方法，可以排列出18組試驗(yàn)。

　　3.2試驗(yàn)方法

　　碳化試驗(yàn)采用《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》(GBJ 82―85)中的快速碳化試驗(yàn)方法，所用棱柱體混凝土試塊尺寸為100 mm×100 mm×300mm。

　　在試驗(yàn)前2天從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室取出試塊，放入101A-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱，在60℃的烘箱中烘48h。經(jīng)烘干的試件留下一個(gè)側(cè)面外，其余表面均用加熱的石蠟予以密封。在側(cè)面上順長度方向用鉛筆以10 mm間距畫出平行線，以確定碳化深度的測量點(diǎn)。再將試塊放入CO2濃度保持在(20±3)%、相對(duì)濕度為(70±5)%、溫度為(20±5)℃的碳化箱內(nèi)。

　　碳化到7天、14天、28天、60天時(shí)，分別取出試件破型，測定碳化深度。將切除所得的試件部分，刮去斷面上殘余的粉末，立即噴上1%的酚酞酒精溶液。圖2顯示再生混凝土試件的碳化情況。

　　圖2 再生混凝土碳化試件的碳化深度

　　四、碳化試驗(yàn)結(jié)果及分析

　　4.1碳化試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)

　　根據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》(GBJ 82-85)中的快速碳化試驗(yàn)方法測出試件在7d、14d、28d和60d的碳化深度，測試數(shù)據(jù)見表2。

　　表2 正交試驗(yàn)碳化深度(mm)

　　編號(hào) 水膠比 再生粗骨料(%) 再生細(xì)骨料(%) 粉煤灰

　　(%) 礦渣

　　(%) 砂率

　　(%) 應(yīng)力水平(ft) 7d 14d 28d 60d

　　1 0.36 30 10 15 15 35 0.5 2.0 3.0 4.6 8.2

　　2 0.36 60 20 25 25 40 0.8 1.8 2.8 4.8 8.8

　　3 0.36 90 30 35 35 45 1.2 3.0 3.6 6.4 12.1

　　4 0.33 30 10 25 25 45 1.2 1.6 2.1 3.9 6.8

　　5 0.33 60 20 35 35 35 0.5 2.2 3.0 4.6 8.9

　　6 0.33 90 30 15 15 40 0.8 2.3 2.7 5.2 9.6

　　7 0.3 30 20 15 35 40 1.2 不明顯 1.8 3.5 4.8

　　8 0.3 60 30 25 15 45 0.5 不明顯 1.6 2.9 5.8

　　9 0.3 90 10 35 25 35 0.8 3.0 3.8 6.3 12.2

　　10 0.36 30 30 35 25 40 0.5 1.6 2.2 3.9 6.7

　　11 0.36 60 10 15 35 45 0.8 2.0 2.6 4.8 9.7

　　12 0.36 90 20 25 15 35 1.2 1.9 2.8 5.3 9.8

　　13 0.33 30 20 35 15 45 0.8 1.3 1.7 3.1 5.8

　　14 0.33 60 30 15 25 35 1.2 1.2 2.0 3.7 6.9

　　15 0.33 90 10 25 35 40 0.5 2.2 3.2 5.8 10.6

　　16 0.3 30 30 25 35 35 0.8 不明顯 3.0 4.2 7.8

　　17 0.3 60 10 35 15 40 1.2 不明顯 3.6 4.3 8.4

　　18 0.3 90 20 15 25 45 0.5 2.7 2.9 5.6 10.2

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　　摘 要：火災(zāi)在給人類的生命及財(cái)產(chǎn)造成損失的同時(shí)，也引發(fā)了人類對(duì)于克服或?qū)⒒馂?zāi)帶來的損失減小到最低程度的設(shè)想，在將這一設(shè)想付諸實(shí)踐的同時(shí)，人類開始將預(yù)防火災(zāi)或滅火的眼光投向消防器材。因此，消防器材也在火災(zāi)頻頻發(fā)生的過程中不斷被更新和升級(jí)。相關(guān)領(lǐng)域在研發(fā)和生產(chǎn)消防器材的同時(shí)，不僅僅要考慮到它的具體功能，其包裝設(shè)計(jì)的材料選用對(duì)于其防火性能也有著不可忽視的重要性。本文主要論述了一些常見的消防器材，其次給出了筆者對(duì)于消防器材的包裝設(shè)計(jì)的材料的選用的一些建議，希望我國消防器材能在火場中發(fā)揮出更大的作用。

　　關(guān)鍵詞：消防器材 材料 包裝設(shè)計(jì)

　　引言

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，各家各戶在科技的和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，紛紛為家里添置了各式各樣的電器，而電力系統(tǒng)在造福公眾的同時(shí)，也將無數(shù)個(gè)家庭關(guān)聯(lián)在一起，這就導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生時(shí)，很容易出現(xiàn)一家小火導(dǎo)致多戶人家受牽連。所以，在提高市民的防火意識(shí)的同時(shí)，相關(guān)部門更應(yīng)該在防火器材的包裝設(shè)計(jì)上多下功夫，從最有效、傷害力最小的方向來開發(fā)防火器材。

　　一、主要的消防器材

　　消防器材是專門用來滅火、防范火和火災(zāi)事故的專業(yè)滅火器材。通常情況下，人們最常見的消防器材包括：滅火器、防毒面具、消防栓、應(yīng)急燈、防火門、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器、手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警器等。

　　人們生活總常見的消防器材便是滅火器，滅火器按充裝的滅火劑可分為五類：(1)干粉類的滅火器。干粉滅火器就是通過利用壓縮后的二氧化碳來吹出干粉，所以在打開開關(guān)之后，滅火器中的泡沫會(huì)迅速地從里面噴出來，然后覆蓋在正在燃燒的物體上，使得空氣與燃燒物隔開，降低火場的溫度，以達(dá)到滅火的目的。(2)二氧化碳滅火器。主要是利用部分冷卻和窒息的作用來達(dá)到滅火的效果的。由于二氧化碳液體在常壓下極易汽化，汽態(tài)的二氧化碳能排除空氣從而包圍燃燒物，降低可燃物體周圍的氧氣濃度，在二氧化碳液體汽化的過程中，會(huì)吸收周圍的熱量，冷卻貨場的溫度，起到快速滅火的目的。(3)泡沫型滅火器。該滅火器里分裝著碳酸氫鈉和硫酸鋁溶液，在倒立情況下它們會(huì)混合，然后產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w。這時(shí)，里面的發(fā)泡劑會(huì)催生出大量的泡沫，當(dāng)這種泡沫噴出并覆蓋在燃燒物上時(shí)，便會(huì)阻斷空氣與燃點(diǎn)，從而降低溫度達(dá)到滅火的效果。(4)鹵代烷型滅火器。(5)水型滅火器等。

　　按驅(qū)動(dòng)滅火器的壓力型式可將滅火器分為三類：一是貯氣式滅火器;二是化學(xué)反應(yīng)式滅火器;三是貯壓式滅火器。

　　消火栓是指室內(nèi)外兩種消火栓系統(tǒng)。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)指室內(nèi)消火栓、水槍、水帶。而室外消火栓包括了地上與地下這兩類，室外消火栓是廣泛運(yùn)用于大型石化消防設(shè)施中的，由于不同地區(qū)的安裝條件受到不同限制，使用場地不同，石化消防水系統(tǒng)采用了穩(wěn)高壓水系統(tǒng)，消火栓也由普通型逐漸轉(zhuǎn)化成可調(diào)壓型消火栓。破拆工具類，包括消防斧和切割工具。還有一些消防系統(tǒng)，例如火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、防火分隔系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、消防廣播系統(tǒng)、應(yīng)急疏散系統(tǒng)等。

　　二、針對(duì)消防器材包裝設(shè)計(jì)的改進(jìn)建議

　　眾所周知，滅火器是火災(zāi)現(xiàn)場常用的滅火器之一�？紤]到它的重要性，滅火器的包裝設(shè)計(jì)更應(yīng)注重其實(shí)用性和使用的長久性。目前，市面上常見的滅火器主要以紅色的提攜式瓶罐裝為主，為了安全起見，滅火器的瓶身應(yīng)嚴(yán)格要求使用不銹鋼作為外殼，以維護(hù)其內(nèi)部填充物的穩(wěn)定性。由于目前火災(zāi)的影響范圍在電力系統(tǒng)的連接下容易牽連火災(zāi)現(xiàn)場周圍的地區(qū)，所以在公共場所和家庭式的滅火器包裝設(shè)計(jì)上應(yīng)注意簡單易攜帶、易操作、這樣才能在有限的時(shí)間內(nèi)為逃生者提供更多的逃生機(jī)會(huì)。

　　另外，逃生或自救中常用到的消防器材便是防毒面了，防毒面具一般都是以明亮的黃色小盒包裝，面具上裝有自救式過濾呼吸器，可以保護(hù)人體免受來自各種有害氣體濃煙和熱氣的傷害，由于防毒面具直接用于逃生者的頭部，因此材料的選用應(yīng)充分考慮其防火和耐熱性能。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加大面具的視窗口，可使逃生者更清楚地看到周圍的環(huán)境。

　　消防栓作為滅火的一大助手，有需要的場所在安裝時(shí)最重要的就是要將其放置在安全易見的地方，這樣才便于在緊急情況下供人使用。

　　報(bào)警按鈕。報(bào)警按鈕包括手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕、消火栓按鈕，這一類的按鈕主要是以紅色的外殼安裝在人群易見得墻面上，在發(fā)生緊急情況時(shí)，人群可以報(bào)警便于消防人員及時(shí)趕到現(xiàn)場。最重要的是，在常用的消防器材上如滅火器上應(yīng)刻印相關(guān)的信息，使用者可以了解到該滅火器的生產(chǎn)時(shí)間、型號(hào)、類型以及生產(chǎn)許可證等信息，便于用戶來保養(yǎng)、維修觀察。

　　三、結(jié)語

　　綜上所述，在選用消防器材的包裝設(shè)計(jì)的材料時(shí)，針對(duì)不同類型的產(chǎn)品，尤其是滅火器，要根據(jù)其性能做出有針對(duì)性的設(shè)計(jì)策略，對(duì)這些產(chǎn)品的相關(guān)信息一定要準(zhǔn)確無誤地標(biāo)記在產(chǎn)品上。同時(shí)，要注意器材包裝的可見性強(qiáng)、便于攜帶、易操作等特點(diǎn)。另外，消防器材的擁有者也應(yīng)定期對(duì)其進(jìn)行檢查，以防止突發(fā)情況下，器材因出現(xiàn)問題而無法使用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]張耿.淺談消防器材裝備的現(xiàn)狀分析及發(fā)展方向[J].中國西部技，2013(10).

　　[2]李鶴.買消防器材要看“身份證”[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2014(07).

　　[3]侯永鋒.關(guān)于消防材料的阻燃性和易清潔性探析[J].科技與企業(yè)，2014(18).

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