Zašto karbonska vlakna postaju sve popularnija u automobilskoj industriji?

Ugljična vlakna (CF) je nova vrsta vlaknastog materijala visoke čvrstoće i visokog modula sadržaja ugljika iznad 95%. Sastoji se od mikrokristala grafita i drugih organskih vlakana naslaganih duž aksijalnog smjera vlakna i dobivenih karbonizacijom i grafitizacijom mikrokristalnih materijala s mastilom. Ugljična vlakna su novi materijal sa odličnim mehaničkim svojstvima. Njegov udio je manji od 1/4 udjela čelika. Vlačna čvrstoća kompozita smole od karbonskih vlakana je općenito iznad 3500Mpa, što je 7~9 puta više od čelika. Ali materijal od ugljičnih vlakana samo duž smjera osi vlakana pokazuje vrlo visoku čvrstoću, njegova otpornost na udar je slaba i lako se ošteti, tako da proizvodnja strukturnih komponenti često koristi prednost zatezne svjetlosti i izbjegava nosivi bočni udar.

Sa akademskim istraživanjem od kratkih vlakana do karbonskih vlakana s dugim vlaknima, tehnologija i proizvodi koji koriste karbonska vlakna za proizvodnju materijala za grijanje postupno su ušli u vojna i civilna polja. Kompoziti od karbonskih vlakana za automobile mogu se koristiti kao pogonska osovina automobila, pločaste opruge, okviri i kočione pločice. Trenutno čelični materijali čine oko 3/4 težine karoserije automobila. Kada bi se svi čelični delovi automobila zamenili kompozitnim materijalima od ugljeničnih vlakana, težina karoserije automobila bi se smanjila za 300 kg, efikasnost goriva bi bila poboljšana za 36%, a emisija ugljen-dioksida bi se smanjila za 17%.

1. Primjena automobilske karoserije i šasije, budući da kompozitni materijal polimerne matrice ojačan karbonskim vlaknima ima dovoljnu čvrstoću i krutost, to je najlakši materijal za izradu glavnih strukturalnih dijelova kao što su karoserije i šasije automobila. PROCJENA JE DA PRIMJENA KOMPOZITNOG MATERIJALA UGLJIČNIH VLAKNA MOŽE SMANJITI MASU karoserije i šasije AUTOMOBILA za 40% ~ 60%, što je ekvivalentno 1/3 ~ 1/6 mase čelične konstrukcije. Uobičajena karoserija trkačkog automobila i djelimično modificirana karoserija automobila su sve za ovu svrhu, a vizuelni efekti su odlični i vrlo cool.

2. Primjena kočionih pločica, karbonska vlakna se također primjenjuju na kočione pločice zbog svoje zaštite okoliša i karakteristika otpornosti na habanje, ali proizvodi koji sadrže kompozitne materijale od karbonskih vlakana su na visokoj strani, tako da se ova vrsta kočionih pločica uglavnom koristi u automobili visokog kvaliteta. Kočioni diskovi od karbonskih vlakana se široko koriste u trkaćim automobilima, kao što su F1 automobili. Može smanjiti brzinu automobila sa 300 km/h na 50 km/h na udaljenosti od 50 m, pri čemu će temperatura kočionog diska porasti na više od 900 ℃, a kočioni disk će postati crveni jer apsorbuje mnogo toplotne energije. Kočioni diskovi od karbonskih vlakana mogu izdržati temperature do 2500 °C i pružaju odličnu stabilnost kočenja.

3, primjena glavčine kotača, stručnjaci za proizvodnju glavčine kotača u Njemačkoj pokrenuli su seriju kotača, usvajajući dvodijelni dizajn, vanjski prsten je izrađen od materijala od karbonskih vlakana, a unutarnja glavčina je lagana legura, s vijcima od nehrđajućeg čelika, u usporedbi s opšta veličina mase točkova je oko 40% manja. 20-inčna glavčina, na primjer, teži 6 kg, dok je tipična glavčina oko 18 kg. Napredni specijalni automobilski točak tipa RX-X koji je napravio Kahm iz Britanije koristeći CFRP ima masu od samo 6 kg, koji može raditi velikom brzinom i minimizirati radijalnu inercijsku silu točka. Razvijen od strane DYMAG-a u Velikoj Britaniji, najlakši točak od karbonskih vlakana/magnezijuma na svetu sastoji se od dva dela, mreže od ugljeničnih vlakana i kočionog diska od magnezijuma, povezanih posebnim hardverom presvučenim titanijumom.

4, primjena sile pogonske osovine automobila je složenija, posebno mora nositi veliki okretni moment, uzimajući u obzir anizotropiju kompozitnog materijala ojačanog karbonskim vlaknima, visoku čvrstoću i modul relativno niskih karakteristika, čime se koriste karbonska vlakna ojačana kompozitna osovina prijenosa za zamjenu metalnih proizvoda, ispunjava zahtjeve upotrebe. Pogonsko vratilo od karbonskih vlakana ne samo da smanjuje težinu za 60% već ima i bolju otpornost na zamor i izdržljivost.

Sve dok primjena karbonskih vlakana u automobilu treba da postigne laganu težinu automobila i zadovolji rigidnu potražnju automobila, ne samo da može zadovoljiti globalnu potražnju za uštedom energije i smanjenjem emisija, već i problem uštede goriva vezano za Volkswagen.

#CFRP #carbonfiberplate #carbonfiberplate #carbonfiber