ทำไมคาร์บอนไฟเบอร์จึงเป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมยานยนต์มากขึ้น?

คาร์บอนไฟเบอร์ (CF) เป็นวัสดุเส้นใยชนิดใหม่ที่มีความแข็งแรงสูงและมีปริมาณคาร์บอนสูงกว่า 95% ประกอบด้วยไมโครคริสตัลกราไฟต์แบบเกล็ดและเส้นใยอินทรีย์อื่นๆ ที่เรียงซ้อนกันตามแนวแกนของเส้นใย และได้มาจากการทำให้เป็นคาร์บอนและแกรไฟต์ของวัสดุหมึกไมโครคริสตัลไลน์ คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม สัดส่วนของมันน้อยกว่า 1/4 ของเหล็ก ความต้านทานแรงดึงของคอมโพสิตเรซินคาร์บอนไฟเบอร์โดยทั่วไปสูงกว่า 3500Mpa ซึ่งเป็น 7 ~ 9 เท่าของเหล็ก แต่วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ตามทิศทางแกนไฟเบอร์เท่านั้นแสดงความแข็งแรงสูงมาก ทนต่อแรงกระแทกได้ไม่ดีและง่ายต่อการเสียหาย ดังนั้นการผลิตส่วนประกอบโครงสร้างมักใช้ความได้เปรียบในการรับแรงดึงและหลีกเลี่ยงส่วนกระแทกด้านข้างของแบริ่ง

ด้วยการวิจัยเชิงวิชาการตั้งแต่เส้นใยคาร์บอนสั้นไปจนถึงเส้นใยคาร์บอนยาว เทคโนโลยีและผลิตภัณฑ์ที่ใช้คาร์บอนไฟเบอร์ในการผลิตวัสดุให้ความร้อนจึงค่อยๆ เข้าสู่วงการทหารและพลเรือน คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับยานยนต์สามารถใช้เป็นเพลาขับรถยนต์ เพลทสปริง เฟรม และผ้าเบรก ปัจจุบันวัสดุเหล็กมีสัดส่วนประมาณ 3/4 ของน้ำหนักตัวรถ หากชิ้นส่วนที่เป็นเหล็กทั้งหมดของรถยนต์ถูกแทนที่ด้วยวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ น้ำหนักตัวรถจะลดลง 300 กก. ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงจะเพิ่มขึ้น 36% และการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะลดลง 17%

1. การใช้ตัวรถและแชสซีส์ของรถยนต์ เนื่องจากวัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์เมทริกซ์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงและความแข็งเพียงพอ เป็นวัสดุที่เบาที่สุดสำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างหลัก เช่น ตัวถังรถยนต์และแชสซี คาดว่าการใช้วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์สามารถลดมวลของตัวถังและแชสซีของรถยนต์ได้ 40% ~ 60% ซึ่งเทียบเท่ากับ 1/3 ~ 1/6 ของมวลของโครงสร้างเหล็ก ตัวรถแข่งปกติและตัวรถที่ดัดแปลงบางส่วนล้วนใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ และเอฟเฟกต์ภาพนั้นยอดเยี่ยมและเจ๋งมาก

2. การใช้ผ้าเบรก คาร์บอนไฟเบอร์ยังใช้กับผ้าเบรกเนื่องจากมีคุณสมบัติป้องกันสิ่งแวดล้อมและต้านทานการสึกหรอ แต่ผลิตภัณฑ์ที่มีวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์อยู่ด้านสูง ดังนั้น ชนิดของผ้าเบรกนี้ส่วนใหญ่จะใช้ใน รถยนต์คุณภาพสูง จานเบรกคาร์บอนไฟเบอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในรถแข่ง เช่น รถ F1 สามารถลดความเร็วของรถจาก 300 กม./ชม. เป็น 50 กม./ชม. ที่ระยะทาง 50 เมตร ซึ่งขณะนั้นอุณหภูมิของจานเบรกจะเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 900 ℃ และจานเบรกจะเปลี่ยนเป็นสีแดงเพราะ มันดูดซับพลังงานความร้อนได้มาก จานเบรกคาร์บอนไฟเบอร์สามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 2 500 ° C และให้ความเสถียรในการเบรกที่ดีเยี่ยม

3, การใช้ดุมล้อ, ผู้เชี่ยวชาญด้านการผลิตดุมล้อในเยอรมนีเปิดตัวชุดล้อ, ใช้การออกแบบ 2 ชิ้น, วงแหวนรอบนอกทำจากวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์และดุมล้อด้านในเป็นโลหะผสมน้ำหนักเบาพร้อมสกรูสแตนเลสเมื่อเทียบกับ ขนาดทั่วไปของมวลล้อนั้นต่ำกว่าประมาณ 40% ตัวอย่างเช่น ดุมล้อขนาด 20 นิ้ว หนัก 6 กก. ในขณะที่ดุมล้อทั่วไปมีน้ำหนักประมาณ 18 กก. ล้อพิเศษยานยนต์ขั้นสูงประเภท RX-X ที่ผลิตโดย Kahm แห่งสหราชอาณาจักรโดยใช้ CFRP มีมวลเพียง 6 กก. ซึ่งสามารถวิ่งด้วยความเร็วสูงและลดแรงเฉื่อยในแนวรัศมีของล้อ พัฒนาโดย DYMAG ในสหราชอาณาจักร ล้อคาร์บอนไฟเบอร์/แมกนีเซียมที่เบาที่สุดในโลก ประกอบด้วยสองส่วน ตาข่ายล้อคาร์บอนไฟเบอร์ และจานเบรกแมกนีเซียม เชื่อมต่อด้วยฮาร์ดแวร์พิเศษชุบไทเทเนียม

4 แรงขับของเพลาขับของเพลาขับรถยนต์มีความซับซ้อนมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องแบกรับแรงบิดขนาดใหญ่ พิจารณา anisotropy วัสดุคอมโพสิตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ ความแข็งแรงสูง และโมดูลัสของลักษณะค่อนข้างต่ำ จึง ใช้คาร์บอนไฟเบอร์ เพลาส่งกำลังคอมโพสิตเสริมแรงเพื่อทดแทนผลิตภัณฑ์โลหะ ตอบสนองความต้องการใช้ เพลาขับคาร์บอนไฟเบอร์ไม่เพียงลดน้ำหนักได้ 60% แต่ยังทนทานต่อความล้าและความทนทานที่ดีขึ้นอีกด้วย

ตราบใดที่การใช้คาร์บอนไฟเบอร์ในรถยนต์บรรลุถึงน้ำหนักเบาของรถยนต์และตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของรถยนต์ ไม่เพียงแต่สามารถตอบสนองความต้องการระดับโลกในการประหยัดพลังงานและลดการปล่อยมลพิษ แต่ยังตอบสนองปัญหาการประหยัดเชื้อเพลิง ที่เกี่ยวข้องกับโฟล์คสวาเกน

#CFRP #คาร์บอนไฟเบอร์เพลท #คาร์บอนไฟเบอร์เพลท #คาร์บอนไฟเบอร์