מדוע סיבי פחמן הופכים פופולריים יותר ויותר בתעשיית הרכב?

סיבי פחמן (CF) הוא סוג חדש של חומר סיבים עם חוזק גבוה ומודול גבוה של תכולת פחמן מעל 95%. הוא מורכב ממיקרו-גבישים גרפיט פתיתים וסיבים אורגניים אחרים המוערמים לאורך הכיוון הצירי של הסיב ומתקבלים על ידי פחמול וגרפיטיזציה של חומרי דיו מיקרו-גבישיים. סיבי פחמן הם חומר חדש בעל תכונות מכניות מצוינות. הפרופורציה שלו היא פחות מ-1/4 מזה של הפלדה. חוזק המתיחה של שרף סיבי פחמן הוא בדרך כלל מעל 3500Mpa, שהם פי 7 ~ 9 מזה של פלדה. אבל חומר סיבי הפחמן רק לאורך כיוון ציר הסיבים מראה חוזק גבוה מאוד, עמידות הפגיעה שלו ירודה וקלה לפגיעה, ולכן ייצור רכיבים מבניים משתמש לעתים קרובות ביתרון האור המתיחה שלו ונמנע מחלק פגיעת צד נושא.

עם המחקר האקדמי מסיבי פחמן קצרי סיבים לסיבי פחמן ארוכים, הטכנולוגיה והמוצרים המשתמשים בסיבי פחמן לייצור חומרי חימום נכנסו בהדרגה לתחומים הצבאיים והאזרחיים. חומרים מרוכבים של סיבי פחמן לרכב יכולים לשמש כפירי הנעה לרכב, קפיצי לוח, מסגרות ורפידות בלמים. כיום, חומרי פלדה מהווים כ-3/4 ממשקל מרכב המכונית. אם כל חלקי הפלדה של המכונית יוחלפו בחומרים מרוכבים של סיבי פחמן, משקל גוף המכונית היה מופחת ב-300 ק"ג, יעילות הדלק תשתפר ב-36% ופליטת הפחמן הדו-חמצני תצטמצם ב-17%.

1. יישום של מרכב ושלדה לרכב, מכיוון שלחומר מרוכב מטריצת פולימר מחוזק בסיבי פחמן יש חוזק וקשיחות מספקים, זהו החומר הקל ביותר לייצור חלקים מבניים עיקריים כגון מרכבי רכב ושלדה. ההערכות הן ששימוש בחומר מורכב מסיבי פחמן יכול להפחית את המסה של מרכב הרכב ושלדה ב-40% ~ 60%, השווה ל-1/3 ~ 1/6 מהמסה של מבנה הפלדה. מרכב המירוץ הרגיל וגוף המכונית שהשתנה חלקית נועדו כולם למטרה זו, והאפקטים הוויזואליים מצוינים ומגניבים מאוד.

2. היישום של רפידות בלמים, סיבי פחמן מיושמים גם על רפידות בלמים בגלל ההגנה על הסביבה ומאפיינים עמידים בפני שחיקה, אבל מוצרים המכילים חומרים מרוכבים של סיבי פחמן הם בצד הגבוה, ולכן סוג זה של רפידות בלמים משמש בעיקר ב מכוניות ברמה גבוהה. דיסקי בלמים מסיבי פחמן נמצאים בשימוש נרחב במכוניות מירוץ, כמו מכוניות F1. זה יכול להפחית את מהירות המכונית מ-300 קמ"ש ל-50 קמ"ש במרחק של 50 מ', אז הטמפרטורה של דיסק הבלם תעלה ליותר מ-900 ℃, ודיסק הבלמים יהפוך לאדום בגלל הוא סופג אנרגיית חום רבה. דיסקי הבלמים מסיבי פחמן יכולים לעמוד בטמפרטורות של עד 2,500 מעלות צלזיוס ומספקים יציבות בלימה מעולה.

3, היישום של רכזת גלגלים, מומחי ייצור רכזות גלגלים בגרמניה השיקו את סדרת הגלגלים, תוך אימוץ עיצוב של 2 חלקים, הטבעת החיצונית עשויה מחומר סיבי פחמן, והרכזת הפנימית היא סגסוגת קלת משקל, עם ברגי נירוסטה, לעומת הגודל הכללי של מסת הגלגל נמוך בכ-40%. רכזת בגודל 20 אינץ', למשל, שוקלת 6 ק"ג, בעוד שרכזת טיפוסית שוקלת כ-18 ק"ג. הגלגל המיוחד לרכב המתקדם מסוג RX-X מתוצרת Kahm הבריטית באמצעות CFRP הוא בעל מסה של 6 ק"ג בלבד, שיכול לפעול במהירות גבוהה ולמזער את כוח האינרציה הרדיאלי של הגלגל. פותח על ידי DYMAG בבריטניה, גלגל סיבי הפחמן/מגנזיום הקל ביותר בעולם מורכב משני חלקים, רשת גלגל סיבי פחמן ודיסק בלם מגנזיום, המחובר באמצעות חומרה מיוחדת מצופה טיטניום.

4, הפעלת גל ההינע של הכוח של גל ההנעה של הרכב מורכבת יותר, במיוחד חייבת לשאת מומנט גדול, תוך התחשבות מלאה בחומר מרוכב מחוזק בסיבי פחמן, חוזק גבוה ומודול המאפיינים של סיבי פחמן נמוך יחסית. פיר תמסורת מרוכב מחוזק להחלפת מוצרי מתכת, עומד בדרישת השימוש. גל הנעה מסיבי פחמן לא רק מפחית את המשקל ב-60%, אלא גם בעל עמידות טובה יותר לעייפות ועמידות.

כל עוד היישום של סיבי פחמן ברכב נועד להשיג את קל משקל הרכב ולעמוד בדרישה הנוקשה של הרכב, הוא יכול לא רק לענות על הדרישה העולמית לחיסכון באנרגיה והפחתת פליטות אלא גם לענות על בעיית החיסכון בדלק קשור לפולקסווגן.

#CFRP #לוח סיבי פחמן #לוח סיבי פחמן #סיבי פחמן