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CN216032648U - 一种轨枕 - Google Patents

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CN216032648U
CN216032648U CN202023296250.4U CN202023296250U CN216032648U CN 216032648 U CN216032648 U CN 216032648U CN 202023296250 U CN202023296250 U CN 202023296250U CN 216032648 U CN216032648 U CN 216032648U
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China
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resin
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CN202023296250.4U
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English (en)
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瞿连辉
刘振
候学杰
刘家宏
贺科伟
郑东洋
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Kebosi Luoyang New Material Technology Co
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Kebosi Luoyang New Material Technology Co
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Abstract

本申请公开了一种轨枕,包括轨枕芯材和轨枕基材,所述轨枕芯材位于所述轨枕中安装道钉的位置,所述轨枕芯材位于所述轨枕基材内部;所述轨枕芯材的长度与所述轨枕的长度相同并与所述轨枕平行;所述轨枕芯材的密度大于或等于所述轨枕;所述轨枕芯材中包括第一纤维和第一树脂,所述轨枕基材包括第二纤维和第二树脂,所述第一纤维和所述第二纤维的排布方向与所述轨枕的长度方向平行。本申请采用增加轨枕芯材的方式,来控制浸渍阶段需要浸渍的玻璃纤维数量,从而避免揉搓不均,又能实现非二次平板粘接而一次大厚度整体成型,且产品横截面纤维含量和产品密度可控制在要求范围之内。

Description

一种轨枕
技术领域
本文涉及但不限于轨道交通领域,以及复合材料技术及制品领域,尤其涉及但不限于一种非分层粘接一次成型合成轨枕。
背景技术
合成轨枕是以天然有机物或人工合成高分子材料为基体,以短纤维或连续纤维增强的一类轨枕的统称,常见的包括玻璃纤维增强聚氨酯发泡材料轨枕、聚乙烯或聚丙烯基热塑性轨枕、橡胶基热固性轨枕、竹木等天然纤维合成轨枕等等。合成轨枕具有木枕相当的密度、强度和加工性能,便于工程设计、现场施工及应用维护,同时具有材料不吸水(或吸水率极低)、耐老化腐蚀强等诸多优点,成为理想的木枕替代材料,在轨道交通领域得到了越来越多的应用。
在城市轨道交通等较轻轴载线路使用时,轨枕厚度一般为140毫米至160毫米,密度640kg/m3至840kg/m3;国铁、高铁、重载铁路等大轴载线路,或速度较高的市域铁路使用时,轨枕厚度一般为230毫米至260毫米,密度1100kg/m3至1300kg/m3。在城市轨道交通等较轻轴载线路使用的70毫米厚度的轨枕纤维数量一般为700根,成型140毫米厚度的轨枕则需要1400根;成型国铁、高铁、重载铁路等大轴载线路使用的260毫米厚度的轨枕纤维数量则高达4500根以上,是70毫米常规轨枕纤维用量的6至7倍。
通常情况下,合成轨枕的生产是先采用拉挤工艺生产70毫米左右薄板,加工后两层或多层粘接成现场需要的厚度。这种工艺的缺点是工艺繁杂、粘接质量不易控制,实际使用时出现过粘接面开裂产品失效的情况,严重影响行车安全。
要想实现无二次粘接整体一次成型,最主要的障碍是随着玻璃纤维含量的增加,采用常规的手工揉搓或机械模拟人工浸渍装置等生产工艺,浸渍过程会非常困难甚至无法实施,导致树脂与纤维的浸渍效果变的很差。
实用新型内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。
为了解决合成轨枕粘接成型存在的工艺繁杂、粘接质量不易控制,实际使用时出现粘接面开裂、产品失效,严重影响行车安全的问题,本申请公开了一种非分层粘接一次成型合成轨枕及其制作方法。
本申请采用增加轨枕芯材的方式,来控制浸渍阶段需要浸渍的玻璃纤维数量,从而避免揉搓不均,又能实现非二次平板粘接而一次大厚度整体成型,且产品横截面纤维含量和产品密度可控制在要求范围之内。
在本申请中,所述固化是指使用层压输送设备,对纤维、树脂的混合物进行加温、发泡、固化定型处理(热固反应);
在本申请中,所述浸渍是指纤维与树脂的混合,使树脂完全浸润纤维;
本申请公开了一种轨枕,包括轨枕芯材和轨枕基材,所述轨枕芯材位于所述轨枕中安装道钉的位置,所述轨枕芯材位于所述轨枕基材内部;
所述轨枕芯材的长度与所述轨枕的长度相同并与所述轨枕平行;所述轨枕芯材的密度大于或等于所述轨枕;
所述轨枕芯材中包括第一纤维和第一树脂,所述轨枕基材包括第二纤维和第二树脂,所述第一纤维和所述第二纤维的排布方向与所述轨枕的长度方向平行。
在本申请公开的一种实施方式中,所述轨枕芯材与所述轨枕的密度比为(1至3):1。
在本申请公开的一种实施方式中,所述轨枕芯材与所述轨枕的体积比为(0.8至0.2):1;
在本申请公开的一种实施方式中,所述轨枕芯材为多棱柱体、椎体或圆台中的任一种;优选地,所述轨枕芯材包括延长度方向贯通的中空结构;
在本申请公开的一种实施方式中,所述轨枕芯材表面设置有凹槽、凸起、凹凸纹路或螺旋。
在本申请公开的一种实施方式中,所述轨枕芯材的数量可以为1个以上。
在本申请公开的一种实施方式中,所述轨枕芯材按照需要的数量和位置在本体中分布。为了轨枕有更好的握钉力,位置一般在道钉安装部位。
在本申请公开的一种实施方式中,所述轨枕芯材的原料还包括增强纤维;
在本申请公开的一种实施方式中,所述增强纤维、所述第一纤维和所述第一树脂的重量比为(0.05至0.10):(0.40至0.60):(0.40至0.60);
在本申请公开的一种实施方式中,所述轨枕基材还包括增强纤维,优选地,所述增强纤维、所述第二纤维和所述第二树脂的重量比为(0.05至0.10):(0.40至0.60):(0.40至0.60)。
在本申请公开的一种实施方式中,所述增强纤维选自短切纤维和纤维织物的任一种或更多种;
在本申请公开的一种实施方式中,所述增强纤维的材质为玻纤纤维、玄武岩纤维、碳纤维和硼纤维中的任一种或更多种。
在本申请公开的一种实施方式中,所述第一纤维和所述第二纤维的排布方向与所述轨枕的长度方向平行,且所述第一纤维和所述第二纤维的长度与所述轨枕相同。
在本申请公开的一种实施方式中,所述第一纤维和所述第二纤维选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和硼纤维中的任意一种或更多种。
在本申请公开的一种实施方式中,所述第一树脂和第二树脂选自乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂和聚氨酯树脂中的任一种或更多种。
又一方面,本申请提供了上述的轨枕的制备方法,包括以下步骤:
1)取所述第一纤维、所述第一树脂和所述增强纤维制备轨枕芯材;
2)将所述轨枕芯材与所述第二纤维按设计排布后浸渍在所述第二树脂中,使得所述轨枕芯材和所述第二纤维的表面被所述第二树脂覆盖;
3)将2)中得到的材料输送到固化设备中,经过固化成型得到轨枕。可选地,所述制备方法由上述步骤组成。
在本申请公开的一种实施方式中,轨枕芯材按预定排布、第二纤维与第二树脂浸渍,两者按照一定排布设置共同进入型腔,拉挤固化成型;按照长度切割,并进行后加工和处理。也可在切割前进行部分后加工或处理工作。
在本申请公开的一种实施方式中,所述轨枕芯材的制备方法包括以下步骤:
a)将所述第一纤维和所述增强纤维按设计排布后浸渍在所述第一树脂中,使得所述第一纤维和所述增强纤维表面被所述第一树脂覆盖;
b)将a)中得到的所述第一纤维和所述增强纤维与所述第一树脂同时输送到固化设备中,经过固化成型得到所述轨枕芯材。
预先按照拉挤工艺制备一定直径的连续纤维增强轨枕芯材(截面形状可以规则或不规则,甚至是中空轨枕芯材。该轨枕芯材优先采用与合成轨枕本体一致的树脂材料,以增强界面相容性。因为截面小,单位长度所用纤维材料等量少,且可以设计为简单的截面形状,如圆形、细条形,该轨枕芯材的浸渍工艺相对简单,纤维含量可以与本体一致,也可远高于合成轨枕本体。该轨枕芯材可以采用性能更高的纤维或树脂材料。
本申请采用增加复合材料加强筋的方式,降低了浸渍阶段需要浸渍的纤维数量,从而避免揉搓不均,实现了非二次平板粘接而一次整体成型,且产品横截面纤维含量和产品密度可控制在要求范围之内,还能够进行连续化生产。
生产的非二次平板粘接而一次整体成型合成轨枕,无需粘接环节,提高了加工效率,并且避免了粘接面开裂、产品失效,严重影响行车安全的问题。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案,并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为现有技术中合成轨枕生产示意图。
图2为现有技术中合成轨枕粘接示意图。
图3为轨枕芯材结构示意图。
图4为非分层粘接一次成型合成轨枕示意图。
图5为纤维、轨枕芯材浸渍示意图。
图6为非分层粘接一次成型合成轨枕生产示意图。
图7为非分层粘接一次成型合成轨枕截面示意图。
图8为合成轨枕应用示意图。
图中,1、纱架,2、连续纤维,3、浇注混合浸润区,4、层压机,5、锯切机,6、轨枕基材,7、轨枕粘接层,8、粘接固定装置,9、轨枕芯材,9-1、第一种轨枕芯材,9-2、第二种轨枕芯材,9-3、第三种轨枕芯材,10、钢轨,11、弹扣压条,12、道钉,13、扣件板。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文对本申请的实施例进行详细说明。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任意组合。
本申请实施例中公开了一种轨枕,包括轨枕芯材和轨枕基材,所述轨枕芯材位于所述轨枕中安装道钉的位置,所述轨枕芯材位于所述轨枕基材内部;
所述轨枕芯材的长度与所述轨枕的长度相同并与所述轨枕平行;所述轨枕芯材的密度大于或等于所述轨枕;
所述轨枕芯材中包括第一纤维和第一树脂,所述轨枕基材包括第二纤维和第二树脂,所述第一纤维和所述第二纤维的排布方向与所述轨枕的长度方向平行。
在本申请实施例中,所述轨枕芯材与所述轨枕的密度比为(1至3):1。
在本申请实施例中,所述轨枕芯材与所述轨枕的体积比为(0.8至0.2):1;
在本申请实施例中,所述轨枕芯材为多棱柱体、椎体或圆台中的任一种;优选地,所述轨枕芯材包括延长度方向贯通的中空结构;
在本申请实施例中,所述轨枕芯材表面设置有凹槽、凸起、凹凸纹路或螺旋。
在本申请实施例中,所述轨枕芯材的数量可以为1个以上。
在本申请实施例中,所述轨枕芯材按照需要的数量和位置在本体中分布。为了轨枕有更好的握钉力,位置一般在道钉安装部位。
在本申请实施例中,所述轨枕芯材的原料还包括增强纤维;
在本申请实施例中,所述增强纤维、所述第一纤维和所述第一树脂的重量比为(0.05至0.10):(0.40至0.60):(0.40至0.60);
在本申请实施例中,所述轨枕基材还包括增强纤维,优选地,所述增强纤维、所述第二纤维和所述第二树脂的重量比为(0.05至0.10):(0.40至0.60):(0.40至0.60)。
在本申请实施例中,所述增强纤维选自短切纤维和纤维织物的任一种或更多种;
在本申请实施例中,所述增强纤维的材质为玻纤纤维、玄武岩纤维、碳纤维和硼纤维中的任一种或更多种。
在本申请实施例中,所述第一纤维和所述第二纤维的排布方向与所述轨枕的长度方向平行,且所述第一纤维和所述第二纤维的长度与所述轨枕相同。
在本申请实施例中,所述第一纤维和所述第二纤维选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和硼纤维中的任意一种或更多种。
在本申请实施例中,所述第一树脂和第二树脂选自乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂和聚氨酯树脂中的任一种或更多种。
在本申请实施例中还提供了上述的轨枕的制备方法,包括以下步骤:
1)取所述第一纤维、所述第一树脂和所述增强纤维制备轨枕芯材;
2)将所述轨枕芯材与所述第二纤维按设计排布后浸渍在所述第二树脂中,使得所述轨枕芯材和所述第二纤维的表面被所述第二树脂覆盖;
3)将2)中得到的材料输送到固化设备中,经过固化成型得到轨枕。可选地,所述制备方法由上述步骤组成。
在本申请实施例中,轨枕芯材按预定排布、第二纤维与第二树脂浸渍,两者按照一定排布设置共同进入型腔,拉挤固化成型;按照长度切割,并进行后加工和处理。也可在切割前进行部分后加工或处理工作。
在本申请实施例中,所述轨枕芯材的制备方法包括以下步骤:
a)将所述第一纤维和所述增强纤维按设计排布后浸渍在所述第一树脂中,使得所述第一纤维和所述增强纤维表面被所述第一树脂覆盖;
b)将a)中得到的所述第一纤维和所述增强纤维与所述第一树脂同时输送到固化设备中,经过固化成型得到所述轨枕芯材。
排布分纱使用纱架1,连续纤维2会根据轨枕的密度分布情况,进行预分布排纱。纱架1相当于一个尺寸放大的轨枕横截面,纱架1的孔分布与轨枕中纤维的分布相同。不同的是,为了便于制造过程中纤维束排纱,纱架1上纤维孔之间的距离要比纤维束在轨枕中的实际距离大。根据生产线的差异,一般纱架1上纤维孔之间的距离约为纤维束在轨枕中的实际距离的5-20倍。如果轨枕中相邻两纤维束之间的距离可以为3mm,其在纱架1上对应的纤维孔之间的距离为15mm-60mm(由3mm×(5-20倍)得到)。生产时,当第二纤维含量确定后,可以根据纱架1上纤维孔之间的距离与纤维束在轨枕中的实际距离的倍数,计算得到纤维在纱架1上的纤维含量。
而且,轨枕芯材具有一定的刚度和挺性,更容易通过导向定位装置进行排布,使得轨枕内部均匀,或者很容易的按照预设的区域排布。
这种结构类似于钢筋混凝土结构,固化阶段一次成型,“钢筋”本身性能、数量、位置排布都可以设计,性能稳定、整体性好。而且可以连续生产,生产效率高。
实施例1
结合附图对本实用新型的实施例加以说明。
在本实施例中,轨枕尺寸为宽230mm×高140mm×长4.5m,密度800kg/m3的一次整体成型合成轨枕,第一纤维为玻璃纤维,购自重庆国际公司,ECT467HT牌号;第一树脂为聚氨酯树脂,购自亨斯迈公司,5005牌号;第二纤维为玻璃纤维,购自欧文斯科宁公司,PS4100牌号;第二树脂为聚氨酯,购自万华公司,PM200牌号;
第一纤维和第一树脂制备形成轨枕芯材,所述轨枕芯材的形状为长方体,所述轨枕芯材的尺寸为宽100mm×高50mm,所述轨枕芯材与所述轨枕的密度比为1:1,所述轨枕芯材与所述轨枕的体积比为1:3.22,所述轨枕芯材的数量为2块,轨枕芯材长度与轨枕长度相等且平行设置,所述轨枕芯材在轨枕中的排布方式为在合成轨枕道钉安装的部位,所述轨枕芯材表面设置有凹槽(凹槽为长方形,凹槽宽度为10mm,凹槽深度为2mm,在轨枕芯材表面均匀分布)。所述轨枕芯材中第一纤维、第一树脂重量比为1:1(第一纤维规格为9600tex,所需数量为210根)。所述轨枕芯材中第一纤维的方向与轨枕芯材长度方向平行。
所述轨枕芯材的制备方法为将所述第一纤维按设计排布(在轨枕芯材内部均匀分布)后浸渍在所述第一树脂中,使得所述第一纤维和所述第一增强纤维表面被所述第一树脂覆盖;然后将得到的所述第一纤维和所述第一增强纤维与所述第一树脂同时输送到固化设备中,经过固化成型得到所述轨枕芯材。
所述第二纤维的线密度为9600tex。
本实施例中非分层粘接一次成型合成轨枕及其制作方法,其具体操作如下:
基于轨枕芯材的规格、数量和排布(所述轨枕芯材的数量为2块轨枕芯材长度与轨枕长度相等且平行设置,所述轨枕芯材在轨枕中的排布方式为在合成轨枕道钉安装的部位),然后确定第二纤维、第二树脂的用量(第二纤维和第二树脂的重量比为1:1)。生产时各原料按预定排布,轨枕芯材、第二纤维与第二树脂浸渍,将轨枕芯材和第二纤维表面被第二树脂覆盖,之后各原料按比例和预定排布设置共同进入固化机型腔,连续拉挤固化成型或采用模压工艺固化成型。
所述的合成轨枕如图4所示,该轨枕采用增加轨枕芯材作为加强筋的方式,降低了浸渍阶段需要浸渍的第二纤维数量,实际第二纤维数量仅为925根,在同等密度下,可减少纤维数量420根,降低了成型时纤维的浸润难度,从而避免揉搓不均,实现了非二次平板粘接而一次整体成型,且产品横截面纤维含量和产品密度可控制在要求范围之内,还能够进行连续化生产。
表1
整体密度/(g/cm<sup>3</sup>) 纱含量% 测试结果/kN
0.784 0.513 63.5
根据中国建材行业标准CJ/T399-2012《聚氨酯泡沫合成轨枕》标准,轨枕外观质量、测量轨枕抗弯曲载荷和疲劳性能如表2所示:
表2其他性能数据
轨枕外观质量 成品抗弯曲载荷 疲劳性能
无异常 ≥170kN 10<sup>5</sup>无异常
实施例2
在本实施例中,轨枕尺寸为宽230mm×高140mm×长4.5m,轨枕的密度为800kg/m3的一次整体成型合成轨枕,第一纤维为玻璃纤维,购自重庆国际公司,ECT467HT牌号;第一树脂为聚氨酯树脂,购自亨斯迈公司,5005牌号;第二纤维为玻璃纤维,购自欧文斯科宁公司,PS4100牌号;第二树脂为聚氨酯,购自万华公司,PM200牌号;第一纤维和第一树脂制备形成轨枕芯材,所述轨枕芯材的形状为长方体,所述轨枕芯材的尺寸为宽100mm×高50mm,所述轨枕芯材与所述轨枕的密度比为1:0.8,所述轨枕芯材与所述轨枕的体积比为1:3.22,所述轨枕芯材的数量为2块,轨枕芯材长度与轨枕长度相等且平行设置,所述轨枕芯材在轨枕中的排布方式为在合成轨枕道钉安装的部位,所述轨枕芯材表面设置有凹槽(轨枕芯材表面的凹槽采用机械预加工成型,凹槽截面形状为长方形,沿轨枕芯材长度方向贯穿;凹槽宽度为10mm、深度为2mm,在轨枕芯材表面均匀分布)。所述轨枕芯材中第一纤维、第一树脂和第一增强纤维的重量比为6:4。所述轨枕芯材中第一纤维的方向与轨枕芯材长度方向平行。
所述轨枕芯材的制备方法为将所述第一纤维按设计排布(312根第一纤维的均匀排布在宽100mm×高50mm)后浸渍在所述第一树脂中,使得所述第一纤维和所述第一增强纤维表面被所述第一树脂覆盖;然后将得到的所述第一纤维和所述第一增强纤维与所述第一树脂同时输送到固化设备中,经过固化成型得到所述轨枕芯材。
所述第二纤维的线密度为9600tex;
本实施例中非分层粘接一次成型合成轨枕及其制作方法,其具体操作如下:
基于轨枕芯材的规格、数量和排布(所述轨枕芯材的数量为2块轨枕芯材长度与轨枕长度相等且平行设置,所述轨枕芯材在轨枕中的排布方式为在合成轨枕道钉安装的部位),然后确定第二纤维、第二树脂的用量(第二纤维和第二树脂的重量用量比为1:1)。生产时各原料按预定排布,轨枕芯材、第二纤维与第二树脂浸渍,将轨枕芯材和第二纤维表面被第二树脂覆盖,之后各原料按比例和预定排布设置共同进入固化机型腔,连续拉挤固化成型或采用模压工艺固化成型。
3)所述的合成轨枕如图8所示,实际第二纤维数量为820根(实施例2合成轨枕整体密度为800kg/m3,其中轨枕芯材密度为1000kg/m3,根据轨枕芯材截面比例和密度,计算得出除轨枕芯材外的密度为710kg/m3)。道钉紧固位置为合成轨枕嵌入高性能轨枕芯材的部位,合成轨枕的主要作用是承受钢轨的压力、与扣件连接使之固定钢轨,因此合成轨枕对连接扣件的牢固程度即对道钉的握钉力是非常重要的性能指标,本实用新型可以在合成轨枕道钉安装位置使用高性能的轨枕芯材进行性能加强,提高轨枕的握钉力,并且不影响整体的浸渍效果和生产效率成型工艺难度也不会增加。
表3
取样区域 密度/(g/cm<sup>3</sup>) 纱含量% 测试结果/kN
轨枕芯材区域 0.986 0.615 75.6
其他区域 0.783 0.509 54.8
根据中国建材行业标准CJ/T399-2012《聚氨酯泡沫合成轨枕》标准,轨枕外观质量、测量轨枕抗弯曲载荷和疲劳性能如表4所示:
表4其他性能数据
轨枕外观质量 成品抗弯曲载荷 疲劳性能
无异常 ≥170kN 10<sup>5</sup>无异常
虽然本申请所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式,并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员,在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本申请的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种轨枕,其特征在于,包括轨枕芯材和轨枕基材,所述轨枕芯材位于所述轨枕中安装道钉的位置,所述轨枕芯材位于所述轨枕基材内部;
所述轨枕芯材的长度与所述轨枕的长度相同并与所述轨枕平行;所述轨枕芯材的密度大于或等于所述轨枕;
所述轨枕芯材中包括第一纤维,所述轨枕基材包括第二纤维,所述第一纤维和所述第二纤维的排布方向与所述轨枕的长度方向平行。
2.根据权利要求1所述的轨枕,其特征在于,所述轨枕芯材与所述轨枕的密度比为(1至3):1。
3.根据权利要求1所述的轨枕,其特征在于,所述轨枕芯材与所述轨枕的体积比为(0.8至0.2):1。
4.根据权利要求1所述的轨枕,其特征在于,所述轨枕芯材为多棱柱体。
5.根据权利要求1所述的轨枕,其特征在于,所述轨枕芯材表面设置有凹槽或凸起。
CN202023296250.4U 2020-12-31 2020-12-31 一种轨枕 Active CN216032648U (zh)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114683584A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 洛阳科博思新材料科技有限公司 一种轨枕及其制备方法

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CN114683584A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 洛阳科博思新材料科技有限公司 一种轨枕及其制备方法

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