Zakaj ogljikova vlakna postajajo vse bolj priljubljena v avtomobilski industriji?

ogljikova vlakna (CF) so nova vrsta vlaknastega materiala z visoko trdnostjo in visokim modulom vsebnosti ogljika nad 95 %. Sestavljen je iz kosmičastih grafitnih mikrokristalov in drugih organskih vlaken, ki so zloženi vzdolž aksialne smeri vlakna in pridobljeni s karbonizacijo in grafitizacijo materialov mikrokristalnega črnila. Ogljikova vlakna so nov material z odličnimi mehanskimi lastnostmi. Njegov delež je manj kot 1/4 deleža jekla. Natezna trdnost kompozita smole iz ogljikovih vlaken je na splošno nad 3500Mpa, kar je 7-9-krat več kot pri jeklu. Toda material iz ogljikovih vlaken le vzdolž smeri osi vlaken kaže zelo visoko trdnost, njegova odpornost na udarce je slaba in jo je enostavno poškodovati, zato izdelava strukturnih komponent pogosto uporablja prednost natezne svetlobe in se izogne ​​bočnemu udarnemu delu.

Z akademskimi raziskavami od ogljikovih vlaken s kratkimi vlakni do ogljikovih vlaken z dolgimi vlakni so tehnologija in izdelki, ki uporabljajo ogljikova vlakna za izdelavo ogrevalnih materialov, postopoma vstopili na vojaško in civilno področje. Avtomobilski kompoziti iz ogljikovih vlaken se lahko uporabljajo kot avtomobilske pogonske gredi, ploščate vzmeti, okvirji in zavorne ploščice. Trenutno jekleni materiali predstavljajo približno 3/4 teže avtomobilske karoserije. Če bi vse jeklene dele avtomobila zamenjali s kompozitnimi materiali iz ogljikovih vlaken, bi se teža avtomobilske karoserije zmanjšala za 300 kg, izkoristek goriva bi se izboljšal za 36 %, emisije ogljikovega dioksida pa bi se zmanjšale za 17 %.

1. Uporaba avtomobilske karoserije in šasije, ker ima kompozitni material s polimerno matriko, ojačan z ogljikovimi vlakni, zadostno trdnost in togost, je najlažji material za izdelavo večjih strukturnih delov, kot so avtomobilske karoserije in šasije. OCENJENO JE, DA LAHKO UPORABA KOMPOZITNEGA MATERIALA IZ OGLJIKOVIH VLAKEN ZMANJŠA MASO AVTOMOBILSKE karoserije in šasije za 40 % ~ 60 %, kar je enakovredno 1/3 ~ 1/6 mase jeklene konstrukcije. Običajna karoserija dirkalnega avtomobila in delno spremenjena karoserija avtomobila sta za ta namen, vizualni učinki pa so odlični in zelo kul.

2. Uporaba zavornih ploščic, karbonska vlakna se uporabljajo tudi za zavorne ploščice zaradi svoje zaščite okolja in odpornosti proti obrabi, vendar so izdelki, ki vsebujejo kompozitne materiale iz ogljikovih vlaken, na visoki strani, zato se ta vrsta zavorne ploščice uporablja predvsem v visokokakovostni avtomobili. Zavorni koluti iz ogljikovih vlaken se pogosto uporabljajo v dirkalnih avtomobilih, kot so avtomobili F1. Hitrost avtomobila lahko zmanjša s 300 km/h na 50 km/h na razdalji 50 m, takrat se bo temperatura zavornega koluta dvignila na več kot 900 ℃, zavorni kolut pa bo postal rdeč, ker absorbira veliko toplotne energije. Zavorni koluti iz ogljikovih vlaken lahko prenesejo temperature do 2 500 °C in zagotavljajo odlično zavorno stabilnost.

3, uporaba pesta kolesa, strokovnjaki za proizvodnjo pesta koles v Nemčiji so lansirali serijo koles, pri čemer so sprejeli dvodelno zasnovo, zunanji obroč je izdelan iz materiala iz ogljikovih vlaken, notranje pesto pa je iz lahke zlitine z vijaki iz nerjavečega jekla v primerjavi z splošna velikost kolesne mase je približno 40 % manjša. 20-palčno pesto na primer tehta 6 kg, medtem ko običajno pesto tehta približno 18 kg. Posebno napredno avtomobilsko kolo tipa RX-X, ki ga je izdelal Kahm iz Velike Britanije z uporabo CFRP, ima maso samo 6 kg, ki lahko deluje pri visoki hitrosti in zmanjša radialno vztrajnostno silo kolesa. Najlažje kolo iz ogljikovih vlaken/magnezija, ki ga je razvil DYMAG v Združenem kraljestvu, je sestavljeno iz dveh delov, kolesne mreže iz ogljikovih vlaken in magnezijevega zavornega koluta, ki sta povezana s posebno strojno opremo, prevlečeno s titanom.

4, uporaba sile pogonske gredi avtomobilske pogonske gredi je bolj zapletena, še posebej mora nositi velik navor, pri čemer je treba v celoti upoštevati anizotropijo kompozitnega materiala, ojačanega z ogljikovimi vlakni, visoko trdnost in relativno nizek modul, zato se uporabljajo ogljikova vlakna ojačana kompozitna menjalna gred za zamenjavo kovinskih izdelkov, izpolnjujejo zahteve glede uporabe. Pogonska gred iz ogljikovih vlaken ne le zmanjša težo za 60 %, ampak ima tudi boljšo odpornost proti utrujenosti in vzdržljivost.

Dokler je uporaba ogljikovih vlaken v avtomobilu namenjena doseganju lahkega avtomobila in izpolnjevanju togega povpraševanja po avtomobilu, ne more zadovoljiti le svetovnega povpraševanja po varčevanju z energijo in zmanjšanju emisij, temveč tudi rešiti problem varčevanja z gorivom povezanih z Volkswagnom.

#CFRP #plošča iz ogljikovih vlaken #plošča iz ogljikovih vlaken #ogljikova vlakna