Kompozit anyagok alkalmazása autókönnyű anyagokban

Szénszálas kompozit anyagok

A szénszál (röviden CF) egy új típusú szálanyag nagy szilárdságú és nagy modulusú szálakkal, több mint 90% -os széntartalommal. Ez egy mikrokristályos grafit anyag, amelyet karbonizációval és grafitizációval nyernek, szerves szálak, például pehely grafit mikrokristályok halmozásával a rost axiális iránya mentén. A szénszál "puha kívülről és merev belülről", fajlagos tömege csak negyede az acél, de szilárdsága magasabb, mint az acél, és korrózióállóság és magas modulus jellemzői.

A szénszál előnyei

1. A szénszálas kompozit anyag nagy szilárdsággal és modulussal rendelkezik, és a legideálisabb könnyű és nagy szilárdságú járműkarosszéria anyaga.

   
   

2. Amikor a szénszálas kompozit anyag ütközik, nem szívja fel az energiát a műanyag deformáció révén, hanem számtalan apró töredékké válik, így nagy mennyiségű ütközési energiát képes elnyelni, ami körülbelül 4-szer az acélszerkezet, és nagy biztonsággal rendelkezik. .

   
   

3. A szénszálas kompozit anyagok könnyen kialakíthatók, azaz könnyű olyan alakot kialakítani, amely megfelel a dinamikus elvnek, hogy kielégítse az esztétika és a sima felület igényeit, így megtakaríthatja a bonyolult és nehézkes testfestési és feldolgozási eljárásokat, és csökkentheti egy bizonyos költségeket.

   
   

4. Amikor szénszálas kompozit anyagok képződnek, különböző anyagok teljesen kialakulhatnak, ami elősegíti az autók modulárizálását és integrációját a gyártás során.

   
   

5. A szénszálas kompozit anyag savas oldatban, lúgos oldatban és szerves oldatban oldhatatlan, és kémiai tulajdonságai stabil, így jó korrózióállósággal, hosszú élettartammal, szinte nincs karbantartással és alacsony karbantartási költséggel rendelkezik.

   
   

6. A szénszálas kompozit anyagok nagy szilárdsággal, nagy modulussal és nincs kúszás, és használhatók hajtótengely szerkezetek gyártására. A Lamborghini által befektetett LP700-4 karosszéria rendkívül nagy szilárdsággal és merevséggel rendelkezik, és nagyon biztonságos.

Az F1 versenyautók féktárcsái és fékbetétei szénszálas kompozit anyagokat is használnak, ami teljesítmény és ár szempontjából sokkal magasabbá teszi az F1 versenyautók féktárcsáit, mint a hagyományos polgári autók féktárcsáit.

A szénszálnak azonban megvannak a maga korlátai is.

1. A művelet időigényes, a kötegelt gyártás kicsi, a tervezés és a folyamatfejlesztés nehéz.

   
   

2. Az anyagköltségek is magasak, a teljes szénszálas karosszériához és alvázhoz tartozó LFA 300 000 fontot ér el, ami majdnem megegyezik egy Ferrari 458 és egy Range Rover árával.

   
   

3. Ez egy törékeny anyag, amely alapvetően helyrehozhatatlan a sérülés után, és a szénszál nagy szilárdsága csak a tengelyi irányba korlátozódik, és radiális szilárdsága viszonylag törékeny, (ezért gyakran használják, hogy kihasználják a könnyű szakítószilárdságát és elkerüljék az oldalcsapágyat. ütközési rész).

   
   

4. A szénszál és más anyagok közötti kapcsolat szintén probléma. Ha hagyományos csavarcsatlakozást használnak, a csatlakozás körüli repedések hajlamosak előfordulni.

   
   

5. Az alumíniumötvözethez képest a szénszál nem újrahasznosítható.

Az autó lökhárító fő részeként az autó ütközésgátló sugara a legfontosabb teherhordó és energiaelnyelő része az alacsony sebességű ütközésben, amely védi az utasokat és a környező alkatrészeket. A szénszálas kompozit anyagok alacsony sűrűséggel, nagy fajlagos szilárdsággal, nagy fajlagos modulussal és jó ütközési energiaelnyeléssel rendelkeznek. Miután az ütközési modell a vonatkozó követelményeknek megfelelően lett kialakítva, az acél ütközésgátló gerenda és a szénszálas kompozit ütközésgátló gerenda tesztelésre kerül, és az ütközési szimulációt elvégzik a két anyag energiaelnyelésének elemzésére. Az eredmények azt mutatják, hogy a szénszál specifikus energiaelnyelése acél. 3,7 alkalommal, és a fogyás elérte a 71,4% -ot, az energiaelnyelő tulajdonságok és a könnyű hatás jelentősen javult.

Példa: A 2020-as Chevrolet Corvette Stingray tervezte és megépítette az autóipar első ívelt, több üreges pultrudált szénszálas ütközőgerendáját, amely erős védelmet nyújt a Stingray hátsó és kiterjesztett törzsének, miközben a Stingray könnyű jellemzői is jelentősen javítják a Stingray kezelhetőségét és üzemanyag-takarékos teljesítményét.

Az emberek is használnak sok szénszálat a szervezetben. A korábban említett szénszálas hiányosságokkal összehasonlítva a BMW i sorozat sikeresen elkerült és megoldott néhány problémát alkalmazási módszerével és technológiával a karosszérián. A BMW i sorozat karosszériaszerkezete nagy területen szénszálas anyagokat alkalmaz. A lipcsei üzemben található új karosszériaépítő műhely szénszálas erősítésű műanyag kompozit alkatrészeket ötvöz össze, hogy megteremtse a Life modul alapszerkezetét.

Gyanta mátrix kompozitok

A gyanta mátrix kompozitok nemcsak 40 százalékkal csökkenthetik az alkatrészek minőségét, hanem körülbelül 40 százalékkal is csökkenthetik a gyártási költségeket. Jelenleg az üvegszálas erősítésű gyanta kompozit anyagokat és a szénszálas erősítésű gyanta kompozit anyagokat sikeresen alkalmazzák az autókban, és széles körben használják az autók belső és külső alkatrészeiben.

Az üvegszálas erősítésű gyanta kompozit anyag (GFRP) jó korrózióállósággal, jó szigeteléssel, különösen jó plaszticitással, alacsony követelményekkel rendelkezik a formák számára, egyszerű feldolgozási technológiával a nagy testborító alkatrészek gyártásához, rövid gyártási ciklussal és alacsony költséggel rendelkezik. Autók és személygépkocsik esetében használjon üvegszál erősítésű gyanta kompozit anyagokat autóburkolatok, személygépkocsik első és hátsó falburkolatok, tehergépkocsik fülkéi és egyéb alkatrészek gyártásához.

A szénszálas erősítésű gyanta mátrix kompozitoknak (CFRP) számos előnye van, mint például a könnyű súly és a nagy szilárdság, a nagy törésállóság, a korrózióállóság, az erős tervezhetőség, a könnyű öntés és a jó rezgéscsillapító teljesítmény, amely nem csak az alkatrészek merevségének és könnyű súlyának megfelel. Nyilvánvaló előnyei vannak a járműbiztonságban, Így ígéretes könnyű anyag az autók számára. Azonban hátrányai vannak, mint például a magas költség és a hosszú öntési ciklus.

Jelenleg a karosszéria légterelők, az első sárvédők és az első sárvédő hosszabbítások, a fényszóróburkolatok, a motorburkolatok, a dekoratív csíkok, a hátsó panelek stb., a karosszéria panel merevítők transzferöntési technológiával (RTM), stb.