Aplicación de materiales compuestos en el peso ligero del automóvil

Compuestos de fibra de carbono

Carbon fiber (CF for short) is a new type of fiber material with high-strength and high-modulus fibers with a carbon content of more than 90%. It is a microcrystalline graphite material obtained by carbonization and graphitization by stacking organic fibers such as flake graphite microcrystals along the fiber axial direction. Carbon fiber is "soft on the outside and rigid on the inside", its specific gravity is only a quarter of that of steel, but its strength is higher than that of steel, and it has the characteristics of corrosion resistance and high modulus.

Ventajas de la fibra de carbono

1. Los compuestos de fibra de carbono tienen una alta resistencia y módulo, y son los materiales más ideales para el cuerpo ligero y de alta resistencia.

   
   

2. Cuando los compuestos de fibra de carbono colisionan, no absorben energía a través de la deformación plástica, sino que se convierten en innumerables fragmentos diminutos. Por lo tanto, pueden absorber una gran cantidad de energía de colisión, que es aproximadamente 4 veces mayor que la de la estructura de acero, y tienen una alta seguridad.

   
   

3. Los compuestos de fibra de carbono son fáciles de formar, es decir, de formar formas que se ajusten a los principios dinámicos para satisfacer las necesidades estéticas y de superficie lisa, por lo que se pueden ahorrar procedimientos complejos y engorrosos de pintura y procesamiento de carrocerías, y se puede reducir el costo.

   
   

4. Cuando se forman compuestos de fibra de carbono, diferentes materiales pueden formarse en su conjunto, lo que es más beneficioso para la modularización e integración del automóvil en el proceso de fabricación.

   
   

5. Los compuestos de fibra de carbono son insolubles en solución ácida, solución alcalina y solución orgánica, y sus propiedades químicas son estables, por lo que tienen una buena resistencia a la corrosión, larga vida útil, poco mantenimiento y bajo costo de mantenimiento.

   
   

6. Los compuestos de fibra de carbono son de alta resistencia, alto módulo y no creep, y pueden ser utilizados en la fabricación de estructuras de ejes de accionamiento. Lamborghini invirtió en el cuerpo lp700 - 4 con alta resistencia y rigidez, y muy seguro.

Los discos de freno y las pastillas de freno de los coches F1 también están hechos de compuestos de fibra de carbono, lo que hace que los discos de freno de los coches F1 sean mucho más altos en rendimiento y precio que los discos de freno de los coches civiles comunes.

Sin embargo, la fibra de carbono tiene sus propias limitaciones.

1. La operación consume mucho tiempo, la producción por lotes es pequeña, el diseño y el desarrollo tecnológico son difíciles.

   
   

2. El costo de los materiales también es alto, y el costo de la LFA para todo el cuerpo y chasis de fibra de carbono es de más de ￡ 300.000, casi el precio de Ferrari 458 y Range Rover.

   
   

3. Es un material quebradizo, después del daño es básicamente irreparable, la alta resistencia de la fibra de carbono se limita a la dirección axial, su resistencia radial es relativamente frágil (por lo tanto, se utiliza generalmente para utilizar su resistencia a la tracción más ligera, para evitar el rodamiento lateral. Parte de impacto).

   
   

4. La conexión entre las fibras de carbono y otros materiales también es un problem a. Si se utilizan conexiones atornilladas convencionales, las grietas pueden ocurrir alrededor de la conexión.

   
   

5. En comparación con la aleación de aluminio, la fibra de carbono no es reciclable.

Como componente principal del parachoques del automóvil, el haz anticolisión del automóvil es el componente de carga y absorción de energía más importante en la colisión de baja velocidad del automóvil, que puede proteger a los pasajeros y sus alrededores. Los compuestos de fibra de carbono tienen baja densidad, alta resistencia específica, alto módulo específico y buena absorción de energía de impacto. Después de establecer el modelo de colisión de acuerdo con los requisitos pertinentes, se realizaron experimentos con vigas de acero y vigas de fibra de carbono, y se llevó a cabo la simulación de colisión, y se analizó la absorción de energía de los dos materiales. Los resultados muestran que la absorción de energía específica de la fibra de carbono es de acero. La tasa de pérdida de peso fue del 71,4%. Las características de absorción de energía y el efecto ligero mejoraron significativamente.

Ejemplo: en 2020 Chevrolet Corvette Mink diseñó y fabricó el primer haz anti - colisión de fibra de carbono de tracción multi - hueca curvada en la industria automotriz, proporcionando una fuerte protección para la cola de Mink y el tronco extendido, mientras que las características de peso ligero de Mink también mejoraron en gran medida el manejo y el ahorro de combustible de Mink.

La gente también usa mucha fibra de carbono en el cuerpo. En comparación con las desventajas de las fibras de carbono mencionadas anteriormente, los métodos de aplicación y la tecnología de la serie BMW I en el cuerpo del vehículo han logrado evitar y resolver algunos problemas. El material de fibra de carbono se utiliza ampliamente en la estructura del cuerpo del sistema BMW I. El nuevo gimnasio de la fábrica de Leipzig reúne componentes compuestos de plástico reforzado con fibra de carbono para formar la estructura básica del módulo de vida.

Compuestos a base de resina

Los compuestos a base de resina no sólo pueden reducir la calidad de las piezas en un 40%, sino también reducir el costo de producción en un 40%. En la actualidad, los compuestos de resina reforzados con fibra de vidrio y los compuestos de matriz de resina reforzados con fibra de carbono se han utilizado con éxito en los automóviles y se han utilizado ampliamente en los interiores y Exteriores de los automóviles.

El compuesto de resina reforzado con fibra de vidrio (GFRP) tiene una buena resistencia a la corrosión, un buen aislamiento, especialmente una buena plasticidad, y tiene una baja demanda de moldes. El proceso de fabricación de moldes para la fabricación de paneles de carrocería a gran escala es simple, el ciclo de producción es corto y el costo es bajo. Para automóviles y autocares, se utilizan compuestos de resina reforzada con fibra de vidrio para la fabricación de revestimientos corporales, revestimientos de paredes delanteras y traseras de autocares y componentes de cabina de camiones.

El compuesto de matriz de resina reforzada con fibra de carbono (CFRP) tiene una serie de ventajas, tales como peso ligero, alta resistencia, alta resistencia a la fractura, resistencia a la corrosión, fuerte capacidad de diseño, fácil conformación y buena propiedad de amortiguación, etc. no sólo puede satisfacer la rigidez y el peso ligero de Los componentes, sino que también tiene ventajas obvias en la seguridad de los vehículos. Por lo tanto, es un material ligero prometedor para automóviles. Sin embargo, tiene muchas desventajas, como un alto costo y un largo período de formación.

En la actualidad, el cuerpo guía el viento, el guardabarros delantero y la extensión del guardabarros delantero, la pantalla del faro, el capó del motor, la tira decorativa, la placa trasera, etc., as í como el refuerzo del cuerpo a través de la tecnología de moldeo por transferencia (RTM).