Γιατί οι ίνες άνθρακα γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς στην αυτοκινητοβιομηχανία;

Το carbon fiber (CF) είναι ένας νέος τύπος ινώδους υλικού με υψηλή αντοχή και υψηλό συντελεστή περιεκτικότητας σε άνθρακα πάνω από 95%. Αποτελείται από μικροκρυστάλλους γραφίτη νιφάδων και άλλες οργανικές ίνες που στοιβάζονται κατά μήκος της αξονικής κατεύθυνσης της ίνας και λαμβάνονται με ενανθράκωση και γραφιτοποίηση υλικών μικροκρυσταλλικής μελάνης. Το ανθρακονήματα είναι ένα νέο υλικό με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες. Η αναλογία του είναι μικρότερη από το 1/4 του χάλυβα. Η αντοχή σε εφελκυσμό της σύνθετης ρητίνης από ανθρακονήματα είναι γενικά πάνω από 3500Mpa, που είναι 7~9 φορές μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα. Αλλά το υλικό από ανθρακονήματα μόνο κατά μήκος της κατεύθυνσης του άξονα των ινών παρουσιάζει πολύ υψηλή αντοχή, η αντίστασή του στην κρούση είναι κακή και εύκολο να καταστραφεί, επομένως η κατασκευή δομικών εξαρτημάτων χρησιμοποιεί συχνά το πλεονέκτημα εφελκυσμού του φωτός και αποφεύγει την πλευρική πρόσκρουση.

Με την ακαδημαϊκή έρευνα από τις ίνες άνθρακα με κοντές ίνες έως τις ανθρακονήματα με μακριές ίνες, η τεχνολογία και τα προϊόντα που χρησιμοποιούν ίνες άνθρακα για την κατασκευή υλικών θέρμανσης έχουν εισέλθει σταδιακά στον στρατιωτικό και πολιτικό τομέα. Τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα αυτοκινήτου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως κινητήριοι άξονες αυτοκινήτου, ελατήρια πλάκας, πλαίσια και τακάκια φρένων. Επί του παρόντος, τα υλικά από χάλυβα αντιπροσωπεύουν περίπου τα 3/4 του βάρους ενός αμαξώματος αυτοκινήτου. Εάν όλα τα χαλύβδινα μέρη ενός αυτοκινήτου αντικατασταθούν από σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα, το βάρος του αμαξώματος του αυτοκινήτου θα μειωνόταν κατά 300 κιλά, η απόδοση καυσίμου θα βελτιωνόταν κατά 36%, και οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα θα μειωνόταν κατά 17%.

1. Εφαρμογή αμαξώματος και πλαισίου αυτοκινήτου, επειδή το σύνθετο υλικό πολυμερούς μήτρας ενισχυμένο με ίνες άνθρακα έχει επαρκή αντοχή και ακαμψία, είναι το ελαφρύτερο υλικό για την κατασκευή μεγάλων δομικών μερών όπως αμαξώματα και σασί αυτοκινήτων. ΥΠΟΛΟΓΙΖΕΤΑΙ ΟΤΙ Η ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΥΝΘΕΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΑΝΘΡΑΚΩΝ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΜΕΙΩΣΕΙ ΤΗ μάζα του αμαξώματος και του πλαισίου του ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ κατά 40% ~ 60%, που ισοδυναμεί με 1/3 ~ 1/6 της μάζας της χαλύβδινης κατασκευής. Το συνηθισμένο αμάξωμα του αγωνιστικού αυτοκινήτου και το μερικώς τροποποιημένο αμάξωμα του αυτοκινήτου είναι όλα για αυτόν τον σκοπό και τα οπτικά εφέ είναι εξαιρετικά και πολύ ωραία.

2. Η εφαρμογή τακάκια φρένων, ανθρακονήματα εφαρμόζεται επίσης στα τακάκια φρένων λόγω της προστασίας του περιβάλλοντος και των χαρακτηριστικών αντοχής στη φθορά, αλλά τα προϊόντα που περιέχουν σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα είναι στην υψηλή πλευρά, επομένως αυτού του είδους τα τακάκια φρένων χρησιμοποιείται κυρίως σε αυτοκίνητα υψηλής ποιότητας. Οι δίσκοι φρένων από ανθρακονήματα χρησιμοποιούνται ευρέως σε αγωνιστικά αυτοκίνητα, όπως τα αυτοκίνητα F1. Μπορεί να μειώσει την ταχύτητα του αυτοκινήτου από 300 km/h σε 50 km/h σε απόσταση 50 m, οπότε η θερμοκρασία του δίσκου του φρένου θα αυξηθεί σε περισσότερο από 900 ℃ και ο δίσκος του φρένου θα γίνει κόκκινος επειδή απορροφά πολλή θερμική ενέργεια. Οι δίσκοι φρένων από ανθρακονήματα αντέχουν σε θερμοκρασίες έως 2 500 ° C και παρέχουν εξαιρετική σταθερότητα στο φρενάρισμα.

3, η εφαρμογή της πλήμνης τροχού, οι ειδικοί στην κατασκευή πλήμνης τροχών στη Γερμανία λάνσαρε τη σειρά τροχών, υιοθετώντας σχέδιο 2 τεμαχίων, ο εξωτερικός δακτύλιος είναι κατασκευασμένος από υλικό ανθρακονήματος και η εσωτερική πλήμνη είναι ένα ελαφρύ κράμα, με βίδες από ανοξείδωτο χάλυβα, σε σύγκριση με το γενικό μέγεθος της μάζας του τροχού είναι περίπου 40% χαμηλότερο. Μια πλήμνη 20 ιντσών, για παράδειγμα, ζυγίζει 6 κιλά, ενώ μια τυπική πλήμνη ζυγίζει περίπου 18 κιλά. Ο ειδικός τροχός προηγμένου αυτοκινήτου τύπου RX-X κατασκευασμένος από την Kahm της Βρετανίας με χρήση CFRP έχει μάζα μόνο 6 κιλών, ο οποίος μπορεί να κινηθεί με υψηλή ταχύτητα και να ελαχιστοποιήσει την ακτινική δύναμη αδράνειας του τροχού. Αναπτύχθηκε από την DYMAG στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο ελαφρύτερος τροχός από ανθρακονήματα/μαγνήσιο στον κόσμο αποτελείται από δύο μέρη, ένα πλέγμα τροχού από ανθρακονήματα και έναν δίσκο φρένου μαγνησίου, που συνδέονται με ειδικό υλικό με επικάλυψη τιτανίου.

4, η εφαρμογή της δύναμης του άξονα μετάδοσης κίνησης στον άξονα μετάδοσης κίνησης είναι πιο περίπλοκη, ειδικά πρέπει να φέρει μεγάλη ροπή, λαμβάνοντας πλήρως υπόψη την ανισοτροπία του σύνθετου υλικού ενισχυμένου με ίνες άνθρακα, την υψηλή αντοχή και το μέτρο των χαρακτηριστικών σχετικά χαμηλού, χρησιμοποιώντας έτσι ανθρακονήματα ενισχυμένος σύνθετος άξονας μετάδοσης για την αντικατάσταση μεταλλικών προϊόντων, πληροί την απαίτηση χρήσης. Ο άξονας μετάδοσης κίνησης από ανθρακονήματα όχι μόνο μειώνει το βάρος κατά 60%, αλλά έχει επίσης καλύτερη αντοχή στην κόπωση και ανθεκτικότητα.

Εφόσον η εφαρμογή ανθρακονημάτων στο αυτοκίνητο είναι να επιτύχει το ελαφρύ του αυτοκινήτου και να καλύψει την άκαμπτη ζήτηση του αυτοκινήτου, μπορεί όχι μόνο να καλύψει την παγκόσμια ζήτηση για εξοικονόμηση ενέργειας και μείωση εκπομπών αλλά και να καλύψει το πρόβλημα της εξοικονόμησης καυσίμου που σχετίζονται με το Volkswagen.

#CFRP #carbonfiberplate #carbonfiberplate #carbonfiber