لماذا تزداد شعبية ألياف الكربون في صناعة السيارات؟

ألياف الكربون (CF) هي نوع جديد من مادة الألياف ذات قوة عالية ومعامل مرتفع لمحتوى الكربون أعلى من 95٪. وهي تتألف من بلورات الجرافيت الدقيقة المتقشرة والألياف العضوية الأخرى المكدسة على طول الاتجاه المحوري للألياف والتي يتم الحصول عليها عن طريق الكربنة والجرافيت لمواد الحبر الجريزوفولفين. ألياف الكربون مادة جديدة ذات خصائص ميكانيكية ممتازة. نسبته أقل من 1/4 من نسبة الفولاذ. قوة الشد لمركب راتينج ألياف الكربون بشكل عام أعلى من 3500 ميجا باسكال ، أي 7 ~ 9 مرات من الفولاذ. لكن مادة ألياف الكربون فقط على طول اتجاه محور الألياف تظهر قوة عالية جدًا ، ومقاومة تأثيرها ضعيفة وسهلة التلف ، لذلك غالبًا ما يستخدم تصنيع المكونات الهيكلية ميزة ضوء الشد ويتجنب جزء التأثير الجانبي المحمل.

من خلال البحث الأكاديمي من ألياف الكربون قصيرة الألياف إلى ألياف الكربون طويلة الألياف ، دخلت التكنولوجيا والمنتجات التي تستخدم ألياف الكربون لصنع مواد التدفئة تدريجياً في المجالات العسكرية والمدنية. يمكن استخدام مركبات ألياف الكربون في السيارات كأعمدة قيادة للسيارات ، ونوابض ألواح ، وإطارات ، وسادات فرامل. في الوقت الحاضر ، تشكل المواد الفولاذية حوالي 3/4 وزن جسم السيارة. إذا تم استبدال جميع الأجزاء الفولاذية للسيارة بمواد مركبة من ألياف الكربون ، فسيتم تقليل وزن جسم السيارة بمقدار 300 كجم ، وسيتم تحسين كفاءة الوقود بنسبة 36٪ ، وسيتم خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 17٪.

1. تطبيق جسم السيارة وهيكلها ، لأن مادة مصفوفة البوليمر المقواة بألياف الكربون لديها قوة وصلابة كافية ، فهي أخف مادة لتصنيع الأجزاء الهيكلية الرئيسية مثل هياكل السيارات والشاسيه. من المقدر أن استخدام مادة ألياف الكربون المركبة يمكن أن يقلل من كتلة جسم وشاسيه السيارات بنسبة 40٪ ~ 60٪ ، وهو ما يعادل 1/3 ~ 1/6 من كتلة الهيكل الفولاذي. جسم سيارة السباق المعتاد وهيكل السيارة المعدلة جزئيًا كلها لهذا الغرض ، والتأثيرات المرئية ممتازة ورائعة جدًا.

2. يتم تطبيق تيل الفرامل ، ألياف الكربون أيضًا على وسادات الفرامل نظرًا لخصائص الحماية البيئية ومقاومة التآكل ، ولكن المنتجات التي تحتوي على مواد مركبة من ألياف الكربون موجودة في الجانب المرتفع ، لذلك يتم استخدام هذا النوع من وسادات الفرامل بشكل أساسي في سيارات عالية الجودة. تستخدم أقراص الفرامل المصنوعة من ألياف الكربون على نطاق واسع في سيارات السباق ، مثل سيارات الفورمولا واحد. يمكن أن تقلل سرعة السيارة من 300 كم / ساعة إلى 50 كم / ساعة على مسافة 50 مترًا ، وفي ذلك الوقت سترتفع درجة حرارة قرص الفرامل إلى أكثر من 900 درجة مئوية ، وسيتحول قرص الفرامل إلى اللون الأحمر بسبب تمتص الكثير من الطاقة الحرارية. يمكن لأقراص الفرامل المصنوعة من ألياف الكربون أن تتحمل درجات حرارة تصل إلى 2500 درجة مئوية وتوفر ثباتًا ممتازًا للفرملة.

3 ، تطبيق محور العجلة ، أطلق خبراء تصنيع محور العجلة في ألمانيا سلسلة العجلات ، واعتمدوا تصميمًا من قطعتين ، والحلقة الخارجية مصنوعة من مادة ألياف الكربون ، والمحور الداخلي عبارة عن سبيكة خفيفة الوزن ، مع براغي فولاذية مقاومة للصدأ ، مقارنةً بـ الحجم العام لكتلة العجلة أقل بحوالي 40٪. يزن المحور مقاس 20 بوصة ، على سبيل المثال ، 6 كجم ، بينما يزن المحور النموذجي حوالي 18 كجم. تبلغ كتلة العجلة الخاصة المتطورة للسيارات من نوع RX-X التي صنعتها شركة Kahm البريطانية باستخدام CFRP كتلة 6 كجم فقط ، والتي يمكن أن تعمل بسرعة عالية وتقليل قوة القصور الذاتي الشعاعي للعجلة. تم تطوير أخف عجلة من ألياف الكربون / المغنيسيوم في العالم بواسطة DYMAG في المملكة المتحدة ، وتتكون من جزأين ، شبكة عجلات من ألياف الكربون ، وأقراص مكابح من المغنيسيوم ، متصلة بواسطة أجهزة خاصة مطلية بالتيتانيوم.

4 ، تطبيق عمود القيادة لقوة عمود محرك السيارة أكثر تعقيدًا ، ولا سيما يجب أن يتحمل عزم دوران كبير ، مع مراعاة تباين المواد المركبة المقوى بألياف الكربون ، والقوة العالية ، والمعامل من خصائص منخفضة نسبيًا ، وبالتالي استخدام ألياف الكربون عمود نقل مركب مقوى لاستبدال المنتجات المعدنية ، وتلبية متطلبات الاستخدام. لا يقلل عمود نقل الحركة المصنوع من ألياف الكربون الوزن بنسبة 60٪ فحسب ، بل يتميز أيضًا بمقاومة أفضل للتعب والمتانة.

طالما أن استخدام ألياف الكربون في السيارة هو تحقيق الوزن الخفيف للسيارة وتلبية الطلب الصارم للسيارة ، فإنه لا يمكنه تلبية الطلب العالمي على توفير الطاقة وتقليل الانبعاثات فحسب ، بل يمكنه أيضًا مواجهة مشكلة توفير الوقود المتعلقة بفولكس فاجن.

#CFRP #carbonfiberplate #carbonfiberplate #carbonfiber