Dlaczego włókno węglowe staje się coraz bardziej popularne w branży motoryzacyjnej?

włókno węglowe (CF) to nowy rodzaj materiału włóknistego o wysokiej wytrzymałości i wysokim module zawartości węgla powyżej 95%. Składa się z mikrokryształów grafitu płatkowego i innych włókien organicznych ułożonych w stos wzdłuż osi włókna i otrzymanych przez karbonizację i grafityzację mikrokrystalicznych materiałów atramentowych. Włókno węglowe to nowy materiał o doskonałych właściwościach mechanicznych. Jego proporcja jest mniejsza niż 1/4 zawartości stali. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu z żywicy z włókna węglowego wynosi na ogół powyżej 3500 MPa, czyli 7 ~ 9 razy więcej niż w przypadku stali. Ale materiał z włókna węglowego tylko wzdłuż kierunku osi włókna wykazuje bardzo wysoką wytrzymałość, jego odporność na uderzenia jest słaba i łatwa do uszkodzenia, więc produkcja elementów konstrukcyjnych często wykorzystuje jego przewagę w zakresie lekkości rozciągania i pozwala uniknąć bocznej części nośnej.

Dzięki akademickim badaniom od włókna węglowego o krótkich włóknach do włókna węglowego o długich włóknach, technologia i produkty wykorzystujące włókno węglowe do wytwarzania materiałów grzewczych stopniowo weszły na pola wojskowe i cywilne. Kompozyty samochodowe z włókna węglowego mogą być stosowane jako samochodowe wały napędowe, sprężyny płytkowe, ramy i klocki hamulcowe. Obecnie około 3/4 masy karoserii stanowią materiały stalowe. Gdyby wszystkie stalowe części samochodu zostały zastąpione materiałami kompozytowymi z włókna węglowego, masa karoserii zostałaby zmniejszona o 300 kg, wydajność paliwowa poprawiłaby się o 36%, a emisja dwutlenku węgla zostałaby zmniejszona o 17%.

1. Zastosowanie karoserii i podwozi samochodowych, ponieważ materiał kompozytowy z matrycą polimerową wzmocnioną włóknem węglowym ma wystarczającą wytrzymałość i sztywność, jest to najlżejszy materiał do produkcji głównych części konstrukcyjnych, takich jak karoserie i podwozia samochodowe. SZACUJE SIĘ, ŻE ZASTOSOWANIE MATERIAŁU KOMPOZYTOWEGO Z WŁÓKNA WĘGLOWEGO MOŻE ZMNIEJSZYĆ MASĘ karoserii i podwozia SAMOCHODU o 40% ~ 60%, co odpowiada 1/3 ~ 1/6 masy konstrukcji stalowej. Zwykłe nadwozie samochodu wyścigowego i częściowo zmodyfikowane nadwozie samochodu są do tego celu, a efekty wizualne są doskonałe i bardzo fajne.

2. Zastosowanie klocków hamulcowych, włókno węglowe stosuje się również do klocków hamulcowych ze względu na jego ochronę środowiska i właściwości odporne na zużycie, ale produkty zawierające materiały kompozytowe z włókna węglowego są na wysokim poziomie, więc ten rodzaj klocka hamulcowego jest stosowany głównie w samochody wysokiej jakości. Tarcze hamulcowe z włókna węglowego są szeroko stosowane w samochodach wyścigowych, takich jak samochody F1. Może zmniejszyć prędkość samochodu z 300 km/h do 50 km/h na dystansie 50 m, w tym czasie temperatura tarczy hamulcowej wzrośnie do ponad 900℃, a tarcza zmieni kolor na czerwony, ponieważ pochłania dużo energii cieplnej. Tarcze hamulcowe z włókna węglowego wytrzymują temperatury do 2 500 ° C i zapewniają doskonałą stabilność hamowania.

3, zastosowanie piasty koła, eksperci ds. produkcji piast kół w Niemczech wprowadzili serię kół, przyjmując dwuczęściową konstrukcję, pierścień zewnętrzny wykonany jest z materiału z włókna węglowego, a piasta wewnętrzna to lekki stop, ze śrubami ze stali nierdzewnej, w porównaniu z ogólny rozmiar masy koła jest o około 40% mniejszy. Na przykład 20-calowa piasta waży 6 kg, podczas gdy typowa piasta waży około 18 kg. Zaawansowane samochodowe koło specjalne typu RX-X wykonane przez firmę Kahm z Wielkiej Brytanii przy użyciu CFRP ma masę zaledwie 6 kg, dzięki czemu może pracować z dużą prędkością i minimalizować promieniową siłę bezwładności koła. Opracowane przez DYMAG w Wielkiej Brytanii, najlżejsze na świecie koło z włókna węglowego/magnezu składa się z dwóch części, siatki koła z włókna węglowego i tarczy hamulcowej z magnezu, połączonych specjalnym osprzętem pokrytym tytanem.

4, zastosowanie siły wału napędowego samochodowego na wał napędowy jest bardziej złożone, szczególnie musi przenosić duży moment obrotowy, z pełnym uwzględnieniem anizotropii materiału kompozytowego wzmocnionego włóknem węglowym, wysokiej wytrzymałości i modułu o stosunkowo niskiej charakterystyce, a zatem przy użyciu włókna węglowego wzmocniony kompozytowy wał napędowy zastępujący produkty metalowe, spełnia wymóg użytkowania. Wał napędowy z włókna węglowego nie tylko zmniejsza wagę o 60%, ale także ma lepszą odporność na zmęczenie i trwałość.

Dopóki zastosowanie włókna węglowego w samochodzie ma na celu osiągnięcie lekkości samochodu i zaspokojenie sztywnego zapotrzebowania samochodu, może ono nie tylko zaspokoić globalne zapotrzebowanie na oszczędność energii i redukcję emisji, ale także rozwiązać problem oszczędności paliwa związane z Volkswagenem.

#CFRP #carbonfiberplate #carbonfiberplate #carbonfiber