Карбонска влакна углавном су комбиноване са епоксидном смолом како би се формирао композитни материјал. Овај композитни материјал наслеђује низ предности као што су специфична чврстоћа, специфични модул, чврстоћа замора и апсорпција енергије и отпорност на удар у самом угљеничном влакну. Истовремено, он наслеђује епоксид. Смола формула је флексибилна и разноврсна, а апликација је циљана. У поређењу са конструкцијским деловима алуминијумске легуре, ефекат смањења тежине композита од угљеничних влакана може да достигне 20% до 40%. У поређењу са металним деловима од челика, ефекат смањења тежине композитних материјала од угљеничних влакана може да достигне 60% до 80%. Коришћење композитних материјала од угљеничних влакана Не само да је смањио квалитет читавог возила, већ је у одређеној мјери утјецао и промијенио производњу аутомобила.
1 Тип процеса
Ојачани полимери угљеничних влакана (ЦФРП) односе се на материјал добијен комбиновањем угљеничних влакана као ојачавајуће фазе са термопластичном или термосетичном смолом. Технологија производње ЦФРП композита углавном укључује процесе препрега и течности. Упоредна анализа типова процеса полимерних матричних композита појачаних угљеничним влакнима је приказана у Табели 1.
2 Технологија склапања аутоматских делова
Комбиновани склоп између композитних аутомобилских делова и веза између композитних делова и металних компоненти је неизбежан проблем. Сложени материјал је анизотропан, јачина прозрачности је релативно ниска, а дуктилност је мала, што чини дизајн и анализу композитних зглобова много компликованијих од метала. Веза између традиционалних металних делова аутомобилске индустрије није примењива на композитне материјале. Стога су кључне везе и разумијевање и побољшање начина на који су аутомобилски композити спојени и осигурани.
Локална концентрација напона је узрокована континуитетом сломљених влакана. Композитни спојеви су обично најслабија веза у целокупној структури, тако да је обезбеђивање чврстоће споја кључ за композитни конструкцијски дизајн. Композитни материјали су углавном подељени у три категорије, наиме, лепљени зглобови, механички спојеви и хибридни спојеви оба. За термопластичне композите постоје и технике заваривања. Композитни дизајн технологије заједничког рада треба одредити на основу специфичне употребе компонената и захтева за пројектовање.
2.1 прикључак лепка
У поређењу са механичком везом, главна предност технологије лепљења јесте да не постоји концентрација напона узрокована отвором, квалитет конструкције је смањен, отпорност на замор, вибрација и перформансе изолације су добри, изглед је глатко и глатки, процес лепљења је једноставан, а нема проблема са електрохемијском корозијом. Међутим, технологија везивања има и неке недостатке, као што су потешкоћа у контроли квалитета везивања, велика дисперзија силе везивања, недостатак поузданих метода испитивања, строги захтјеви за површински третман и процес лепљења везујуће површине. За композитно тело од угљеничних влакана, лепак је главни прикључак.
2.2 Механичко повезивање
Механичке везе обично користе заковице и завртње и најчешће су тип везе. Главна предност механичке везе је велика поузданост прикључка, поновљена демонтажа и монтажа током одржавања или замене, потреба за бављењем површином, а утицај на животну средину је релативно мали. Главни недостатак механичког спајања је то што повећава квалитет, узрокује концентрацију стреса и узрокује електрохемијску корозију у контакту са композитом. Поређење споја заковице и прикључка за вијке приказано је на слици 1.
2.3 Мешовита веза
У циљу побољшања сигурности и интегритета везе, у неким битним дијеловима прикључка, обично се користи хибридна метода прикључка лепка и механичке везе истовремено, а предности двије методе повезивања су у потпуности искоришћене како би се обезбедило довољно снага и висока тачка прикључивања. поузданост.
2.4 Заваривање
Технологија заваривања углавном се примењује на термопластичне композитне делове. Основни принцип је загревање смоле на површини растопљеног термопластичног композита, а затим притиска и придруживања њима. Постоје три главна начина заваривања: ултразвучно заваривање, електрично индукцијско заваривање и отпорно заваривање. Предности заваривања су добар ефекат повезивања и кратки циклус, без површинске обраде, високе чврстоће споја, ниског стреса итд .; недостатак је што није лако демонтирати, а потребно је додати и проводне материјале или жице. Поред тога, у процесу калупа композитног конструкцијског елемента, метални конектор може бити уграђен у предпремаз влакана, а композитни материјал и компонента уграђене у метал се интегришу након обликовања, а композитна компонента може бити спојена помоћу уграђеног метала компонента да би се избегли композити композитних оштећења.
3 Предности примене за аутомобиле
Потребно је размотрити одређени број фактора приликом селекције аутомобилских материјала, као што су механичка својства, лагана, стабилност материјала, дизајнираност материјала и могућност обраде. Сваки фактор ће имати значајан утицај на дизајн, производњу, продају и употребу аутомобила. У последњих неколико година, полимери ојачаног угљеничним влакнима (ЦФРП) постали су нови аутомобилски материјал са својим јединственим карактеристикама перформанси. Композити полимерних матрица ојачаних угљеничним влакнима имају следеће предности у односу на остале аутомобилске материјале.
3.1 Одличне механичке особине
Композитни композитни смолом ојачани угљеничном влакном (ЦФРП) има густину од 1.5 до 2 г / цм3, што је само 1/4 до 1/5 обичног угљеничног челика и око 1/3 је лакше од легуре алуминијума, али карбон влакна композитни материјал Свеобухватне механичке особине су знатно боље од металних материјала, а затезна чврстоћа је 3 до 4 пута већа од челика. Чврстоћа замора челика и алуминијума је од 30% до 50% отпорности на затезање, док ЦФРП може досећи 70% до 80%. Истовремено, ЦФРП такође има бољу карактеристику пригушивања вибрација од лаког метала. На пример, лакој легури је потребно 9 с за заустављање вибрација. Композитни материјал од угљеничних влакана може се зауставити на 2 секунде, а специфична јачина и специфични модул су високи.
3.2 Дизајнирано
Композитни материјал од угљеничних влакана има јаку пројектибилност и може основно материјално одабрати основни материјал, израдити распоред влакана и структурни облик композитног материјала и флексибилно дизајнирати производ. На пример, уређивање карбонских влакана у правцу силе, анизотропија чврстоће композитног материјала може се у потпуности искористити, чиме се постиже сврха чувања материјала и смањења квалитета. За производе за које је потребна отпорност на корозију, основни материјал са добром отпорношћу на корозију може се одабрати за дизајн.
3.3 Интегрисана производња је могућа
Модуларност и интеграција такође су тренд развоја аутомобилске структуре. Композитни материјали лако се формирају закривљене површине различитих облика током калупа, омогућавајући интегрирану производњу ауто делова. Интегрисани калупи не само да могу смањити број делова и број калупа, смањити број делова и других процеса, већ и знатно скратити производни циклус. На пример, ако је модул предњег краја аутомобила направљен од композитног материјала од угљеничних влакана, може остварити интегрално интегрисано калуповање, избегавајући локалну концентрацију напона узроковану накнадним заваривањем и накнадном обрадом металних дијелова и смањењем дијелова аутомобила уз истовремено обезбеђивање прецизности производа и побољшање перформанси. Квалитет, смањујући производне трошкове.
3.4. Апсорпција енергије и отпорност на ударце
Композитни композитни смолом ојачани угљеничном влакном (ЦФРП) има извесну вискоеластичност, а постоји и локално релативно кретање између угљеничних влакана и матрице, које могу стварати међусобно трење. Под синергијом вискоеластичности и међусобног трења делови ЦФРП-а имају бољу апсорпцију енергије и отпорност на ударце. Са друге стране, структура која абсорбује структуру удара угљеничних влакана од композитних влакана прелази у мање фрагменте у брзом сударању, апсорбује велику количину енергије удара, а апсорпциони капацитет енергије је 4 до 5 пута већи од метала, који могу ефикасно побољшати возило. Сигурност да би се заштитила сигурност чланова.
3.5 Добра отпорност на корозију
Материјал композитног материјала полимерног матрикса ојачаног угљеничним влакнима углавном је састављен од карбонских влакана и материјала од смоле и има одличну отпорност на киселине и алкалије. Аутомобилским дијеловима који су произведени истим не треба површински антикорозиони третман и имају добру временско отпорност и отпорност на старење, а вијек трајања је генерално. То је 2 до 3 пута више од челика.
3.6 Добре температуре
Карбонско влакно има врло стабилне перформансе испод 400 ° Ц и не мења се много на 1000 ° Ц.
3.7 Добра отпорност на замор
Материјал ојачаног угљеничним влакнима има препреку расту крутог црева влакана, а његова отпорност на замор може досећи 70% до 80%. Структура угљеничних влакана је стабилна, а чврстоћа композитног материјала након испитивања циклуса умора од стреса је милион пута пута. Постоји још 60%, док су челик и алуминијум 40% и 30% респективно, а ФРП је само 20% до 25%. Због тога је отпорност на замор композита од угљеничних влакана погодна за широк спектар примена у аутомобилској индустрији.
4 Економска анализа нових енергетских путничких возила
Због референцу карбонских влакана, тежина тела може бити смањена за више од 50%. Узимајући губитак тежине од 100кг типичног модела А класе као пример, тежина читавог возила је врло очигледна. Може се објаснити из следећих аспеката: 1 за 1 За путничко возило са растојањем од 300 километара и потрошњом енергије од 45кВ · х, исти опсег вожње може се смањити за 3.6кВ · х од стране стручњака у индустрији "100кг по смањење тежине и пораст од 8% вожње ". Трошак штедње батерије износи око 0,6 милиона јуана; 2, са животним циклусом од 400.000 километара и просјечном трошком електричне енергије од 0,9 јуана / кВх, трошкови електричне енергије могу бити уштедјени у животном циклусу возила за 400,000 / 100 × 1,2 × 0,9 = 0,32 милиона јуана. 100км уштеде електричне енергије од 1.2кВ · х); 3 Због примене материјала од угљеничних влакана, узимајући производну скалу од 50.000 возила као пример, уштеда улагања у технологију и опрему претвара се у економски еквивалент електричних возила, у сваком возилу. Амортизација ће уштедети око 2.000 јуана; 4 јер је процес убрзан, трошкови особља могу бити сачувани најмање 1.000 јуана / Тајвана.
Укупно, просечна цена по возилу је 0,6 + 0,432 + 0,2 + 0,1 = 1,33 милиона, али ови трошкови нису довољни да би се надокнађило повећање трошкова самог материјала због увођења угљеничних влакана. Може се видети да примјена тела угљеничних влакана и даље има велики проблем. Ако желите промовирати лагано тело, можете почети само са смањењем улагања у технологију и опрему. Укупно, просечна цена по возилу је 0,6 + 0,432 + 0,2 + 0,1 = 1,33 милиона, али ови трошкови нису довољни да би се надокнађило повећање трошкова самог материјала због увођења угљеничних влакана. Може се видети да примјена тела угљеничних влакана и даље има велики проблем.
Ако желите промовирати лагано тело, можете почети само са смањењем улагања у технологију и опрему.
Ако аутомобил реализује масовну производњу тела угљеничних влакана, трошкови самих материјала од карбонских влакана такође ће се драстично спустити, а цијели ефекат индустрије ће бити прилично велики, а економске користи ће постати све очигледније. Ови се само анализирају из перспективе угљеничних влакана. Ако узмемо у обзир фактор смањења тежине тела алуминијумске легуре за 50кг, економски ефекат је очигледан.
5 за развој тела
С обзиром на карактеристике композитних материјала ојачаних угљеничним влакнима, такве материјале постепено фаворизују произвођачи аутомобила. Процјењује се да у аутомобилском сектору кориштење угљеничних влакана расте са просечном годишњом стопом од 34% и достигнеће 23.000 тона до 2020. Слика 2 је путоказ за развој композита за ојачање угљеничних влакана за тијело.
Тренутно композитни материјали ојачаног угљеничним влакнима углавном се користе за покривање тијела, украсних дијелова и структуралних чланова на тијелу. На пример, БМВ је користио композиције од угљеничних влакана да би конструкцију дијелова каросерије направио у разним моделима које је развио, што је постало важан тренутак за композиције угљеничних влакана у производњи аутомобила. Истовремено, БМВ је додатно сарађивао са СГЛ-ом (СГЛ) како би инвестирао 100 милиона евра за развој нискофтних карбонских влакана и повећао производњу угљеничних влакана са 3.000 тона годишње на 9000 тона како би задовољио растућа електрична возила БМВ и-серије и други. Потражња за моделима.
6. Закључак
Укратко, композити композитних смола ојачаних угљеничним влакнима (ЦФРП) постали су важан развојни правац за нове аутомобилске материјале у будућности због њихових јединствених предности у перформансама. Међутим, уколико се овај материјал промовира и примјењује на пољу аутомобила, неопходно је започети колаборативно истраживање и развој индустрије, академске заједнице и истраживања из сљедећих аспеката: 1 како би се додатно потражио прекурсор угљеничних влакана ниже цијене; 2 развити нове процесе за производњу угљеничних влакана, као што је стабилност материјала прекурсора. 3; оптимизовати параметре процеса производње угљеничних влакана или користити нано угљенична влакна ради даљег побољшања перформанси ЦФРП композита; 4 развијају брзо и ефективну технологију производње ЦФРП делова, као што су технологија брзог сушења, технологија контроле протока композитних материјала; 5 Користите технологију за анализу рачунарске симулације (ЦАЕ) за одабир различитих композитних материјала од угљеничних влакана и оптимизирајте параметре процеса обраде.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------
КСИАМЕН ЛФТ ЦОМПОСИТЕ ПЛАСТИЦ ЦО., ЛТД.
Фокус на (ЛФТ-Г, ЛФРТ) Р & Д и производња: ПА, ПП, ТПУ, ППС, ПБТ, ППА дуготрајно стаклено влакно и континуална инфилтрација термопластичне композитне арматуре серије инжењеринг пластике
Ако вам је потребно више информација, слободно ме контактирајте.
Мике Лее
Е-маил: сале02@лфртпластиц.цом
Мобилни телефон: + 86-180-5026-9764 (вецхат / вхатсапп / скипе)
Сајт: ввв.лфрт-пластиц.цом
Додај: Но.27 Хонгки Роад, Тиангонг Цхуангкин Технолошки парк, Макианг град, Ксианг'ан Дист., Сјамен, Фујиан, Кина.
