2018年1月29日星期一

碳纖維在汽車行業的應用


  汽車工業是複合材料應用量最多的鄰域之一,同時汽車工業的發展趨勢又直接影響複合材料的研究方向。
  碳纖維複材應用的車種包括賽車、跑車、轎車、客車、貨車、特種車輛等,部位包括受力骨架、車頂、底盤、側板、車門、帽罩、保險杠、翼子板、輪轂、傳動軸、板簧等。
  車身:壁柱這個車身結構強度要求最嚴格的地方,將碳纖維增強塑料包在了鋼質的金屬 的材料中間,形成了一個三明治的結構,既保證足夠的強度和輕,也保證了足夠的韌性。這樣不光降低了車身的重量,提高了車身結構強度,同時,還有效地降低了車輛的重心。車內運用了大量的碳纖維材料,使得車身重量減輕了130多公斤,這意味著在路面行駛時如遇到緊急情況,能更加自如的應對。同時,輕量化的設計進一步提升了刹車的靈敏度,大大提升了駕駛安全性。碳纖維的應用可以說是一個對於安全、對駕控、對整個油耗經濟化的一個創新。
  碳纖輪轂:碳纖維輪圈用到了量產車上邊,環氧樹脂建材將原本每個輪轂重14.98千克的鋁合金材質換為8.17千克的碳纖維輪圈後,全車減重27.24公斤,這將顯著的改善車輛的操控性能。再者,由於輪圈減重45%,輪圈+輪胎的轉動角動量能約減低40%,也改善了加速和刹車的效能。另外,碳纖維輪圈材質堅固有韌性,有利轉向的反應並傳遞路感。所以說,匹配了碳纖維輪圈之後的新一代GT的動態表現將會更加的值得期待。
  內飾:車內頂棚、儀表板、方向盤、車內門板、座椅、扶手。內飾采用複材的目的是:提高汽車內飾柔軟化,使乘客有安全舒適感;簡化汽車制造工藝,降低零件加工、裝配、維修費用,提高生產效率。良好絕緣性,防止車內電子元件導電;良好吸振效果;彈性變形特性,對強烈撞擊有較大的緩沖作用。
  據汽車複合材料聯盟介紹,汽車生產廠家一般因其能縮短加工時間、減輕質量和降低成本才選用複合材料。該聯合會列舉了複合材料用於汽車的優點:①制件的比強度、比疲勞強度和比剛度高。②減輕汽車質量,提高燃油經濟性。複合材料一般能減輕質量35%,從而有助於節約燃料和減少廢氣排放。③加工速度快,能在生產中節省成本。④零部件一體化。結構整體性好,可用模具一次成型法來制造各種構件,從而減少了零部件的數量及接頭等緊固件,可節省原材料、工時和模具費用,降低制造成本,縮短開發周期。⑤可設計性強,通過纖維種類和鋪層設計,調節複合材料各組分的比例、結構及排列方式,既可使構件在不同方向承受不同的作用力,還可以制成兼具剛性、韌性和塑性等矛盾性能的多功能制品。

  另外,CFRP制件還具有優良的耐腐蝕性、優良的振動阻尼特性、熱膨脹系數小、耐沖擊和安全性等優良性能。汽車輕量化、發動機高效化、車型阻力小等,都要求使用質輕和一體多能的結構材料,而CFRP正是理想的材料。

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