Prečo sú uhlíkové vlákna v automobilovom priemysle čoraz populárnejšie?

uhlíkové vlákno (CF) je nový typ vláknitého materiálu s vysokou pevnosťou a vysokým modulom obsahu uhlíka nad 95 %. Skladá sa z mikrokryštálov vločkového grafitu a iných organických vlákien naskladaných pozdĺž axiálneho smeru vlákna a získaných karbonizáciou a grafitizáciou materiálov mikrokryštalických atramentov. Uhlíkové vlákno je nový materiál s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami. Jeho podiel je menší ako 1/4 podielu ocele. Pevnosť v ťahu kompozitu z uhlíkových vlákien je vo všeobecnosti vyššia ako 3500 MPa, čo je 7 až 9-násobok pevnosti ocele. Materiál z uhlíkových vlákien však iba pozdĺž smeru osi vlákna vykazuje veľmi vysokú pevnosť, jeho odolnosť proti nárazu je slabá a ľahko sa poškodí, takže výroba konštrukčných komponentov často využíva svoju výhodu v ťahu a vyhýba sa časti s bočným nárazom.

S akademickým výskumom od uhlíkových vlákien s krátkymi vláknami po uhlíkové vlákna s dlhými vláknami sa technológia a produkty využívajúce uhlíkové vlákna na výrobu vykurovacích materiálov postupne dostali do vojenskej a civilnej oblasti. Automobilové kompozity z uhlíkových vlákien môžu byť použité ako automobilové hnacie hriadele, tanierové pružiny, rámy a brzdové doštičky. V súčasnosti tvoria oceľové materiály asi 3/4 hmotnosti karosérie automobilu. Ak by boli všetky oceľové časti auta nahradené kompozitnými materiálmi z uhlíkových vlákien, hmotnosť karosérie by sa znížila o 300 kg, spotreba paliva by sa zlepšila o 36 % a emisie oxidu uhličitého by sa znížili o 17 %.

1. Aplikácia karosérie a podvozku automobilu, pretože kompozitný materiál polymérovej matrice vystužený uhlíkovými vláknami má dostatočnú pevnosť a tuhosť, je to najľahší materiál na výrobu hlavných konštrukčných dielov, ako sú karosérie a podvozky automobilov. ODHADUJE SA, ŽE POUŽITÍM KOMPOZITNÉHO MATERIÁLU UHLÍKOVÉHO VLÁKNA MÔŽE ZNÍŽIŤ HMOTNOSŤ AUTOMOBILOVEJ karosérie a podvozku o 40 % ~ 60 %, čo zodpovedá 1/3 ~ 1/6 hmotnosti oceľovej konštrukcie. Bežná karoséria pretekárskeho auta a čiastočne upravená karoséria sú na tento účel a vizuálne efekty sú vynikajúce a veľmi cool.

2. Aplikácia brzdových doštičiek, uhlíkové vlákno sa používa aj na brzdové doštičky z dôvodu ochrany životného prostredia a odolnosti voči opotrebovaniu, ale výrobky obsahujúce kompozitné materiály z uhlíkových vlákien sú na vysokej strane, takže tento druh brzdových doštičiek sa používa hlavne v vysokokvalitné autá. Brzdové kotúče z uhlíkových vlákien sú široko používané v pretekárskych autách, ako sú autá F1. Dokáže znížiť rýchlosť auta z 300 km/h na 50 km/h na vzdialenosť 50 m, kedy teplota brzdového kotúča stúpne na viac ako 900 ℃ a brzdový kotúč sa zmení na červenú, pretože absorbuje veľa tepelnej energie. Brzdové kotúče z uhlíkových vlákien odolávajú teplotám až 2 500 °C a poskytujú vynikajúcu brzdnú stabilitu.

3, aplikácia náboja kolesa, odborníci na výrobu nábojov kolies v Nemecku spustili sériu kolies s 2-dielnym dizajnom, vonkajší krúžok je vyrobený z materiálu z uhlíkových vlákien a vnútorný náboj je z ľahkej zliatiny so skrutkami z nehrdzavejúcej ocele v porovnaní s všeobecná veľkosť hmoty kolesa je asi o 40 % nižšia. Napríklad 20-palcový náboj váži 6 kg, zatiaľ čo typický náboj váži približne 18 kg. Pokročilé automobilové špeciálne koleso typu RX-X vyrobené britským Kahmom s použitím CFRP má hmotnosť iba 6 kg, ktoré môže jazdiť vysokou rýchlosťou a minimalizovať radiálnu zotrvačnú silu kolesa. Najľahšie karbónové/magnéziové koleso na svete, vyvinuté spoločnosťou DYMAG v Spojenom kráľovstve, pozostáva z dvoch častí, mriežky kolesa z karbónových vlákien a horčíkového brzdového kotúča, ktoré sú spojené špeciálnym titánom pokovovaným hardvérom.

4, použitie sily hnacieho hriadeľa na hnacom hriadeli automobilu je zložitejšie, najmä musí znášať veľký krútiaci moment, pričom sa plne zohľadňuje anizotropia kompozitného materiálu vystuženého uhlíkovými vláknami, vysoká pevnosť a modul relatívne nízkych charakteristík, čím sa používa uhlíkové vlákno. zosilnený kompozitný prevodový hriadeľ na výmenu kovových výrobkov, spĺňa požiadavky na použitie. Hnací hriadeľ z uhlíkových vlákien nielenže znižuje hmotnosť o 60%, ale má aj lepšiu odolnosť proti únave a životnosť.

Pokiaľ má aplikácia uhlíkových vlákien v automobile dosiahnuť nízku hmotnosť automobilu a uspokojiť prísne požiadavky automobilu, môže nielen uspokojiť globálny dopyt po úspore energie a znížení emisií, ale aj vyriešiť problém úspory paliva. súvisí s Volkswagenom.

#CFRP #carbonfiberplate #carbonfiberplate #carbonfiber