Proč jsou uhlíková vlákna v automobilovém průmyslu stále oblíbenější?

uhlíkové vlákno (CF) je nový typ vláknitého materiálu s vysokou pevností a vysokým modulem obsahu uhlíku nad 95 %. Skládá se z mikrokrystalů vločkového grafitu a dalších organických vláken naskládaných v axiálním směru vlákna a získaných karbonizací a grafitizací mikrokrystalických inkoustových materiálů. Uhlíkové vlákno je nový materiál s vynikajícími mechanickými vlastnostmi. Jeho podíl je menší než 1/4 podílu oceli. Pevnost v tahu kompozitu z pryskyřice z uhlíkových vláken je obecně vyšší než 3500 MPa, což je 7 až 9krát více než u oceli. Materiál z uhlíkových vláken však pouze ve směru osy vlákna vykazuje velmi vysokou pevnost, jeho odolnost proti nárazu je špatná a snadno se poškodí, takže výroba konstrukčních součástí často využívá jeho lehké tahové výhody a vyhýbá se nosné části s bočním nárazem.

S akademickým výzkumem od uhlíkových vláken s krátkými vlákny po uhlíková vlákna s dlouhými vlákny se technologie a produkty využívající uhlíková vlákna k výrobě topných materiálů postupně dostaly do vojenské a civilní oblasti. Automobilové kompozity z uhlíkových vláken lze použít jako automobilové hnací hřídele, talířové pružiny, rámy a brzdové destičky. V současné době tvoří ocelové materiály asi 3/4 hmotnosti karoserie automobilu. Pokud by byly všechny ocelové části automobilu nahrazeny kompozitními materiály z uhlíkových vláken, hmotnost karoserie by se snížila o 300 kg, spotřeba paliva by se zlepšila o 36 % a emise oxidu uhličitého by se snížily o 17 %.

1. Aplikace karoserie a podvozku automobilu, protože kompozitní materiál polymerní matrice vyztužený uhlíkovými vlákny má dostatečnou pevnost a tuhost, je to nejlehčí materiál pro výrobu hlavních konstrukčních dílů, jako jsou karoserie a podvozky automobilů. ODHADUJE SE, ŽE POUŽITÍ KOMPOZITNÍHO MATERIÁLU Z UHLÍKOVÝCH VLÁKEN MŮŽE SNÍŽIT HMOTNOST AUTOMOBILOVÉ karoserie a podvozku o 40 % ~ 60 %, což odpovídá 1/3 ~ 1/6 hmotnosti ocelové konstrukce. Obvyklá karoserie závodního vozu a částečně upravená karoserie jsou pro tento účel a vizuální efekty jsou vynikající a velmi cool.

2. Použití brzdových destiček, uhlíkové vlákno se také používá na brzdové destičky kvůli své ochraně životního prostředí a odolnosti proti opotřebení, ale výrobky obsahující kompozitní materiály z uhlíkových vláken jsou na vysoké straně, takže tento druh brzdových destiček se používá hlavně v vysoce kvalitní vozy. Brzdové kotouče z uhlíkových vláken jsou široce používány v závodních vozech, jako jsou vozy F1. Dokáže snížit rychlost vozu z 300 km/h na 50 km/h na vzdálenost 50 m, kdy teplota brzdového kotouče stoupne na více než 900 ℃ a brzdový kotouč zčervená, protože absorbuje velké množství tepelné energie. Brzdové kotouče z uhlíkových vláken odolávají teplotám až 2 500 °C a poskytují vynikající brzdnou stabilitu.

3, aplikace náboje kola, odborníci na výrobu nábojů kol v Německu zahájili sérii kol, která přijala 2dílný design, vnější kroužek je vyroben z materiálu z uhlíkových vláken a vnitřní náboj je lehká slitina se šrouby z nerezové oceli ve srovnání s obecná velikost hmoty kola je asi o 40 % nižší. Například 20palcový náboj váží 6 kg, zatímco typický náboj váží asi 18 kg. Pokročilé automobilové speciální kolo typu RX-X vyrobené britským Kahmem s použitím CFRP má hmotnost pouhých 6 kg, které může běžet vysokou rychlostí a minimalizovat radiální setrvačnou sílu kola. Nejlehčí karbonové/hořčíkové kolo na světě, vyvinuté společností DYMAG ve Velké Británii, se skládá ze dvou částí, mřížky kol z uhlíkových vláken a hořčíkového brzdového kotouče, které jsou spojeny speciálním titanem pokoveným hardwarem.

4, použití síly hnacího hřídele automobilu je složitější, zejména musí nést velký točivý moment, přičemž je plně zohledněna anizotropie kompozitního materiálu vyztuženého uhlíkovými vlákny, vysoká pevnost a modul relativně nízkých charakteristik, tedy použití uhlíkových vláken zesílený kompozitní převodový hřídel, který nahrazuje kovové výrobky, splňují požadavky na použití. Hnací hřídel z uhlíkových vláken nejen snižuje hmotnost o 60 %, ale má také lepší odolnost proti únavě a životnost.

Dokud má aplikace uhlíkových vláken v automobilu dosáhnout nízké hmotnosti automobilu a splnit přísnou poptávku automobilu, může nejen uspokojit celosvětovou poptávku po úspoře energie a snížení emisí, ale také vyřešit problém úspory paliva. související s Volkswagenem.

#CFRP #carbonfiberplate #carbonfiberplate #carbonfiber