本发明涉及机械领域，具体而言，涉及一种列车结构板材及列车结构板材的制造方法。
背景技术：
高铁、地铁等轨道列车的司机室以及客室均为墙体承重结构，传统的墙体多采用金属骨架和玻璃钢外罩结构，这两种材料均较重，并且金属骨架为承载主体，玻璃钢外罩不参与承载，因此骨架需要承载骨架和外罩的重量，导致骨架的体积会增加，进一步增加了骨架的重量。
因此现有的轨道列车存在重量过大的缺陷，增加了运营和维护成本，影响了列车的经济性。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种列车结构板材及列车结构板材的制造方法，以解决现有技术中的列车的复合板材防火阻燃性能不足的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种列车结构板材，包括骨架、外蒙皮、内蒙皮和中间材，骨架设置在外蒙皮和内蒙皮之间，中间材设置在内蒙皮和外蒙皮之间，其中外蒙皮和/或内蒙皮为纤维材料制成并与骨架成一体结构。
进一步地，外蒙皮包括纤维材料和阻燃树脂，纤维材料包括以下任一项或多项的组合：碳纤维、芳纶和玻璃纤维。
进一步地，外蒙皮的纤维材料克重的范围为每平方米100克至每平方米300克，外蒙皮的阻燃树脂的含量的范围为20％至45％。
进一步地，中间材包括pmi泡沫材料。
进一步地，中间材的密度的范围为每立方米45千克至每立方米80千克。
进一步地，骨架与外蒙皮连接并与外蒙皮围成腔体，腔体内的中间材中设置有金属件。
根据本发明的另一方面，还提供了一种列车结构板材的制造方法，列车结构板材为上述的列车结构板材，制造方法包括：制造外蒙皮，将一部分的中间材贴附在外蒙皮的内表面上，在该部分的中间材的表面铺设用于形成骨架的材料；将外蒙皮、该部分的中间材和骨架进行第一次成型加工；将另一部分的中间材贴附在外蒙皮的内表面上，在中间材的远离外蒙皮的端面上贴附用于形成内蒙皮的材料，或在在中间材和骨架的远离外蒙皮的端面上贴附用于形成内蒙皮的材料；将外蒙皮、中间材、骨架和内蒙皮进行第二次成型加工。
进一步地，制造外蒙皮包括：将预浸阻燃树脂的纤维材料铺设成厚度范围为2毫米至6毫米的板状；纤维材料包括以下任一项或多项的组合：碳纤维、芳纶和玻璃纤维。
进一步地，外蒙皮与中间材之间使用粘粘剂连接，中间材和内蒙皮之间使用粘粘剂连接，粘粘剂包括中温固化胶，中温固化胶的克重的范围为每平方米100克至每平方米350克。
进一步地，第一次成型加工和/或第二次成型加工包括热压罐成型加工。
进一步地，在热压罐成型加工过程中，热压罐内的温度的范围为60摄氏度至160摄氏度，保温时间的范围为20分钟至80分钟。
进一步地，温度升高的速率的范围为每分钟1摄氏度至每分钟6摄氏度。
进一步地，在热压罐成型加工过程中，热压罐内的压力的范围为300千帕至800千帕，保压时间的范围为20分钟至150分钟。
进一步地，压力升高的速率的范围为每分钟20千帕至每分钟50千帕。
本发明的列车结构板材的骨架为主要承重结构，而板体的外蒙皮和/或内蒙皮为纤维材料制成，其本身也具有一定的强度，能够承载重量，且纤维材料制成外蒙皮和/或内蒙皮与骨架成一体结构，因此其也具有一定的承载能力，骨架以及与骨架成一体结构的外蒙皮和/或内蒙皮共同形成承载结构，外蒙皮和/或内蒙皮能够为骨架分担一部分载荷，骨架载荷变小使得骨架的体积可以减小，从而实现减重的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的列车结构板材的实施例的剖视示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、骨架；20、外蒙皮；30、内蒙皮；40、中间材。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
根据本发明的一个方面，提供了一种列车结构板材，如图1所示，该列车结构板材包括骨架10、外蒙皮20、内蒙皮30和中间材40，骨架10设置在外蒙皮20和内蒙皮30之间，中间材40设置在内蒙皮30和外蒙皮20之间，其中外蒙皮20和/或内蒙皮30为纤维材料制成并与骨架10成一体结构。
本发明的列车结构板材的骨架10为主要承重结构，而板体的外蒙皮20和/或内蒙皮30为纤维材料制成，其本身也具有一定的强度，能够承载重量，且纤维材料制成外蒙皮20和/或内蒙皮30与骨架10成一体结构，因此其也具有一定的承载能力，骨架10以及与骨架10成一体结构的外蒙皮20和/或内蒙皮30共同形成承载结构，外蒙皮20和/或内蒙皮30能够为骨架10分担一部分载荷，骨架10载荷变小使得骨架10的体积可以减小，从而实现减重的效果。
优选地，内蒙皮30、外蒙皮20和中间材40中的至少一个为阻燃材料制成。
列车结构板材为复合材料，具有良好的强度重量比，并且其中内蒙皮30、外蒙皮20和中间材40中的至少一个为阻燃材料制成，使得该列车结构板材具有良好的防火、阻燃性能，采用本列车结构板材当作轨道列车的结构板材，不仅能够使得列车在满足强度要求的前提下实现轻量化的要求，并且也能够使得列车满足防火性的要求。
优选地，外蒙皮20包括纤维材料和阻燃树脂，纤维材料包括以下任一项或多项的组合：碳纤维、芳纶和玻璃纤维。
列车结构板材的外蒙皮20为经过阻燃环氧树脂预浸过的纤维材料，其中纤维材料可以为单一的纤维，也可以为多种不同的纤维复合而成，由于纤维材料预浸过阻燃环氧树脂，因此外蒙皮20也具有防火、阻燃性能。
优选地，外蒙皮20的纤维材料克重的范围为每平方米100克至每平方米300克，外蒙皮20的阻燃树脂的含量的范围为20％至45％。
具体地，外蒙皮20的玻璃纤维的克重为100g/m2至300g/m2，树脂含量为20％至45％；外蒙皮20的碳纤的克重为100g/m2至300g/m2，树脂含量为20％至45％；芳纶的克重为100g/m2至300g/m2，树脂含量为20％至45％。
优选地，中间材40包括pmi泡沫材料。更优选地，中间材40的密度的范围为每立方米45千克至每立方米80千克。
如图1所示，中间材40为高密度阻燃pmi泡沫，密度范围为45kg/m3至80kg/m3，pmi泡沫的厚度为50mm至80mm，从而使得中间材40也具有良好的防火、阻燃性能，又由于pmi泡沫易加工，因此在装配过程中可以根据具体使用要求对其结构尺寸进行相应的裁切。
优选地，内蒙皮30的厚度范围为2毫米至6毫米，由阻燃材料制成。
优选地，骨架10的厚度范围为1毫米至5毫米，由碳纤维材料制成。
优选地，骨架10与外蒙皮20连接并与外蒙皮20围成腔体，腔体内的中间材40中设置有金属件。金属件预埋在中间材40内，制造列车结构板材时将腔体内的中间材40作为整体安装，而腔体外的中间材40与在骨架10安装好后再进行安装。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种列车结构板材的制造方法，列车结构板材为上述的列车结构板材，制造方法包括：制造外蒙皮20，将一部分的中间材40贴附在外蒙皮20的内表面上，在该部分的中间材40的表面铺设用于形成骨架10的材料；将外蒙皮20、该部分的中间材40和骨架10进行第一次成型加工；将另一部分的中间材40贴附在外蒙皮20的内表面上，在中间材40的远离外蒙皮20的端面上贴附用于形成内蒙皮30的材料，或在在中间材40和骨架10的远离外蒙皮20的端面上贴附用于形成内蒙皮30的材料；将外蒙皮20、中间材40、骨架10和内蒙皮30进行第二次成型加工。
如图1所示，外蒙皮20单独成型。骨架10由贴附在中间材40上的材料经过第一次成型加工制得，骨架10呈开口型，开口端朝向外蒙皮20，且骨架10的开口端具有用于与外蒙皮20连接的支脚部。内蒙皮30是由贴附在中间材40上的材料经过第二次成型加工制得的，因此内蒙皮30的形状为中间材40的远离外蒙皮20的端面的形状，且内蒙皮30与骨架10连接，二者的连接面呈平滑过渡。
经过第一次成型加工后，外蒙皮20、骨架10和骨架10与外蒙皮20围成的腔体内的中间材40一体成型；经过第二次成型加工后，外蒙皮20、骨架10、内蒙皮30和全部的中间材40一体成型。
优选地，制造外蒙皮20包括：将预浸阻燃树脂的纤维材料铺设成厚度范围为2毫米至6毫米的板状；纤维材料包括以下任一项或多项的组合：碳纤维、芳纶和玻璃纤维。
预浸由阻燃环氧树脂的纤维材料经过第一次成型加工后成型，具有足够的结构强度和硬度，并且具有防火、阻燃性能。
优选地，外蒙皮20与中间材40之间使用粘粘剂连接，中间材40和内蒙皮30之间使用粘粘剂连接，粘粘剂包括中温固化胶，中温固化胶的克重的范围为每平方米100克至每平方米350克。
具体地，中温固化胶为环氧中温固化黑色片胶。
优选地，第一次成型加工和/或第二次成型加工包括热压罐成型加工。
具体地，在热压罐成型加工过程中，热压罐内的温度的范围为60摄氏度至160摄氏度，保温时间的范围为20分钟至80分钟。更具体的，温度升高的速率的范围为每分钟1摄氏度至每分钟6摄氏度。
具体地，在热压罐成型加工过程中，热压罐内的压力的范围为300千帕至800千帕，保压时间的范围为20分钟至150分钟。更具体的，压力升高的速率的范围为每分钟20千帕至每分钟50千帕。
在进行热压罐成型加工时，首先将带成型的材料放入热压罐中，密封热压罐后，分阶段进行升温和加压，升温到预定温度后维持预定时间且升压到预定压力后位置预定时间，之后降温冷却，降压开模，取出成型后的成品。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。