कार्बन फाइबर आम तौर पर एक समग्र सामग्री बनाने के लिए इकोक्सी राल के साथ संयुक्त होता है। इस समग्र सामग्री को उच्च विशिष्ट शक्ति, विशिष्ट मॉड्यूलस, थकान शक्ति और कार्बन फाइबर के ऊर्जा सदमे प्रतिरोध जैसे फायदे की एक श्रृंखला प्राप्त होती है, और एपॉक्सी प्राप्त होती है। लचीला राल सूत्रीकरण डिजाइन, आवेदन विशिष्ट विशेषताओं और मिश्र धातु संरचना, कार्बन फाइबर कंपोजिट सामग्री के साथ तुलना में मजबूत, वजन में कमी प्रभाव 20% से 40%, इस्पात धातु के टुकड़े, कार्बन फाइबर मिश्रण सामग्री के वजन घटाने के साथ तुलना में पहुँच सकते हैं 60% से 80% तक पहुंच सकते हैं। कार्बन फाइबर समग्र सामग्रियों का उपयोग न केवल समग्र वाहन की गुणवत्ता को कम करता है, बल्कि कुछ हद तक ऑटोमोबाइल विनिर्माण प्रक्रिया को भी प्रभावित करता है और बदलता है।
1 प्रक्रिया प्रकार
कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक मैट्रिक्स कंपोजिट (कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलिमर, सीएफआरपी), यह एक मजबूत सामग्री चरण के रूप में एक कार्बन फाइबर और निर्मित कला सीएफआरपी prepreg समग्र सामग्री का एक थर्माप्लास्टिक या thermosetting राल मिश्रित सामग्री बनाने और तरल को आकार देने में शामिल हैं को संदर्भित करता है प्रक्रिया, कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक मैट्रिक्स समग्र प्रक्रिया प्रकारों के तुलनात्मक विश्लेषण तालिका 1 में दिखाए जाते हैं।
2 ऑटोमोटिव असेंबली और असेंबली प्रौद्योगिकी
मिश्रित विधानसभा और समग्र सदस्य और कंपोजिट सामग्री सदस्य के बीच धातु सदस्य के बीच संबंध, एक अपरिहार्य समस्या मोटर वाहन कंपोजिट सामग्री एक anisotropic, कम interlaminar शक्ति, लचीलापन छोटे में है ताकि समग्र सामग्री का कनेक्टर भाग के डिजाइन और विश्लेषण धातु की तुलना में अधिक जटिल है, और ऑटोमोटिव उद्योग में पारंपरिक धातु भागों के बीच कनेक्शन समग्र सामग्रियों के कनेक्शन के लिए उपयुक्त नहीं है। इसलिए, ऑटोमोटिव समग्र सामग्रियों के कनेक्शन और फिक्सिंग विधियों को समझना और सुधारना महत्वपूर्ण है।
खुलने के बाद से फाइबर की निरंतरता बाधित करने के लिए, स्थानीय तनाव एकाग्रता में जिसके परिणामस्वरूप। सम्मिश्र पूरे जोड़ने भाग आम तौर पर संरचना में सबसे कमजोर कड़ी है, इसलिए, यह कनेक्शन शक्ति समग्र संरचना डिजाइन सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। सम्मिश्र संबंध में बांटा गया है तीन श्रेणियों, अर्थात् कनेक्शन, दो मिश्रण को जोड़ने एक यांत्रिक कनेक्शन और थर्माप्लास्टिक कंपोजिट के लिए, और वेल्डिंग तकनीक चिपके। कला डिजाइन कनेक्शन के उपयोग और डिजाइन आवश्यकताओं सदस्य के आधार पर निर्धारित किए जाने की आवश्यकता कंपोजिट।
2.1 संबंध कनेक्शन
यांत्रिक कनेक्शन के साथ तुलना में, चिपकने वाला संबंध तकनीक मुख्य लाभ यह तनाव एकाग्रता की वजह से कोई छेद, संरचनात्मक जन, विरोधी थकान, अच्छा उदासीनता और रोधक गुण, चिकनी उपस्थिति को कम है, संबंध प्रक्रिया सरल, कोई बिजली उत्पन्न जंग की समस्या है। हालांकि, इस तरह के संबंध तकनीक चिपकाने गुणवत्ता को नियंत्रित करने के संबंध ताकत फैलाव अपेक्षाकृत बड़ी है, विश्वसनीय परीक्षा पद्धति, सतह उपचार और मांग आदि कार्बन फाइबर मिश्रण शरीर, गोंद संबंध सतहों के संबंध प्रक्रिया की कमी मुश्किल के रूप में कुछ नुकसान है, पहुँच मुख्य संबंध नहीं है।
2.2 यांत्रिक कनेक्शन
आम तौर पर यांत्रिक कनेक्शन रिवेट्स और बोल्ट प्रयोग किया जाता है, सबसे अधिक, एक कनेक्शन के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं। यांत्रिक कनेक्शन का मुख्य लाभ एक उच्च संबंध विश्वसनीयता, मरम्मत है या बदलने के विधानसभा और disassembly दोहराया जा सकता है यह सतह उपचार की आवश्यकता नहीं है, पर्यावरणीय प्रभाव तुलना छोटे, आदि यांत्रिक कनेक्शन के मुख्य नुकसान जन में वृद्धि हुई है, तनाव एकाग्रता, धातु विद्युत जंग समस्याओं के साथ संपर्क में कंपोजिट सामग्री। कीलक कारण और चित्रा 1 की तुलना bolting होगा।
2.3 संकर कनेक्शन
सुरक्षा और कनेक्शन की अखंडता को बढ़ाने के लिए, कुछ महत्वपूर्ण जोड़ों में, आम तौर पर मिश्रित जबकि कनेक्शन के दो प्रकार के कनेक्शन और यांत्रिक कनेक्शन, पूरा फायदा चिपकाने, कनेक्शन साइट पर्याप्त शक्ति और उच्च सुनिश्चित करने के लिए विश्वसनीयता।
2.4 वेल्डिंग
वेल्डिंग प्रौद्योगिकियों थर्माप्लास्टिक समग्र सदस्य के लिए लागू कर रहे हैं, उसके मूल सिद्धांत यह है कि गर्म पिघला हुआ थर्माप्लास्टिक राल मिश्रित सामग्री, और ओवरलैप दबाने, की सतह इतनी अभिन्न मुख्य अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग, प्रेरण वेल्डिंग, और प्रतिरोध वेल्डिंग तीन प्रकार वेल्डेड जुड़ा हुआ है कमी को आसानी से आगे एक प्रवाहकीय सामग्री या धातु के तार, आदि को जोड़ने के लिए, ढाला एक समग्र सामग्री संरचनात्मक सदस्य में आवश्यक disassembled है; अच्छा कनेक्शन परिणाम और कम चक्र वेल्डिंग, सतह के उपचार, उच्च संबंध ताकत, तनाव और छोटे के बिना के रूप में लाभ।। प्रक्रिया, एक धातु जोड़ने सदस्य में फाइबर पहिले में एम्बेड किया जा सकता कंपोजिट सामग्री और धातु के सदस्य अभिन्न समग्र सदस्यों एम्बेडेड एक धातु सदस्य, आदेश कंपोजिट सामग्री को नुकसान से बचने के लिए machined द्वारा जोड़ा जा सकता है के बीच एम्बेडेड बनाने के बाद।
ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए 3 फायदे
मोटर वाहन सामग्री के चुनाव में हम इस तरह के यांत्रिक गुणों, हल्के, सामग्री स्थिरता, डिजाइन और सामग्री की प्रोसेस, आदि इनमें से प्रत्येक कारक गैर-ऑटोमोटिव डिजाइन, उत्पादन, बिक्री, उपयोग, आदि पर होगा जैसे कारकों, के एक नंबर पर विचार करने की जरूरत है प्रभाव नगण्य। हाल के वर्षों में, कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक मैट्रिक्स कंपोजिट (कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलिमर, सीएफआरपी) अपनी अनूठी प्रदर्शन विशेषताओं के साथ, यह लोकप्रिय ध्यान ऑटोमोबाइल नई सामग्री बन गया है। अन्य ऑटोमोटिव सामग्री के साथ तुलना में, कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक आधारित था कंपोजिट सामग्री निम्न लाभ हैं।
बहुत बढ़िया यांत्रिक गुणों 3.1
कार घनत्व कार्बन फाइबर प्रबलित राल मैट्रिक्स कंपोजिट सामग्री (सीएफआरपी) 1.5 है ~ 2 जी / 3 सेमी, केवल साधारण कार्बन स्टील 1/4 1/5 के लिए, एक तिहाई एल्यूमीनियम की तुलना में हल्का है, लेकिन कार्बन फाइबर कंपोजिट सामग्री यांत्रिक गुणों काफी धातु सामग्री की तुलना में बेहतर, इस्पात की तन्यता ताकत 3 से 4 बार स्टील के थकान ताकत है और एल्यूमीनियम तन्य शक्ति का 30% से 50%, सीएफआरपी एक ही समय में 70% से 80%। तक पहुंच सकता है है, सीएफआरपी भी इस तरह के प्रकाश मिश्र धातु 9 नंबर के पत्तों के रूप में कंपन उदासीनता विशेषताओं, कंपन, कार्बन फाइबर मिश्रण सामग्री जो 2s, उच्च विशिष्ट शक्ति और विशिष्ट मापांक बंद हो जाता है को रोकने के लिए की जरूरत होने के लिए एक प्रकाश धातु से बेहतर है।
3.2 डिजाइन करने के लिए, अच्छा
कार्बन फाइबर कंपोजिट सामग्री, डिजाइन करने के लिए आसान हो सकता है प्रदर्शन आवश्यकताओं के आधार पर मैट्रिक्स सामग्री का एक उचित विकल्प, डिजाइन की व्यवस्था के रूप में विन्यस्त किया जा सकता फाइबर और कंपोजिट, लचीला उत्पाद डिजाइन। उदाहरण के लिए, कार्बन फाइबर बल व्यवस्थित कर रहे हैं की दिशा के अनुसार, पर्याप्त रूप से किया जा सकता है समग्र सामग्री की ताकत की एनीसोट्रॉपी का उपयोग भौतिक बचत और गुणवत्ता में कमी के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता वाले उत्पादों के लिए, अच्छे संक्षारण प्रतिरोध वाले आधार सामग्री को डिजाइन के दौरान चुना जा सकता है।
3.3 एकीकृत विनिर्माण प्राप्त कर सकते हैं
मॉड्यूलर, एकीकृत संरचना वाहन में एक प्रवृत्ति है। में विभिन्न कंपोजिट सामग्री ढाला जब घुमावदार आकार एकीकृत विनिर्माण स्वचालित घटकों को प्राप्त करने के लिए आसान। एकीकृत मोल्डिंग और विनिर्माण केवल ढालना भागों की संख्या को कम नहीं कर सकते अगर एक कार सामने मॉड्यूल कार्बन फाइबर मिश्रित सामग्री से बना भागों की संख्या कनेक्शन प्रक्रियाओं को कम करने, लेकिन यह भी बहुत उत्पादन चक्र छोटा कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, साथ अभिन्न रूप से अभिन्न रूप से ढाला लागू किया जा सकता है, और स्थानीय वेल्डेड बाद प्रसंस्करण बाद धातु का उत्पादन भागों से बचने उत्पाद की सटीकता सुनिश्चित करने और प्रदर्शन में सुधार करते समय तनाव की एकाग्रता, ऑटो पार्ट्स की गुणवत्ता को कम करें और विनिर्माण लागत को कम करें।
3.4 ऊर्जा अवशोषण और प्रभाव प्रतिरोध
कार्बन फाइबर प्रबलित राल मैट्रिक्स कंपोजिट सामग्री (सीएफआरपी) एक निश्चित viscoelasticity और आंशिक कार्बन फाइबर और एक मैट्रिक्स के बीच एक मामूली सापेक्ष गतिविधि होती है, घर्षण इंटरफेस उत्पन्न किया जा सकता है। इंटरफ़ेस घर्षण और viscoelastic की सहक्रियाशील प्रभाव में, सीएफआरपी के लेख होने बेहतर ऊर्जा अवशोषित प्रभाव प्रतिरोध। दूसरी ओर, कार्बन फाइबर कंपोजिट सामग्री टक्कर ऊर्जा एक विशेष बुनी एक उच्च गति टक्कर में छोटे टुकड़ों में कटा हुआ की संरचना को अवशोषित, प्रभाव ऊर्जा, धातु सामग्री की तुलना में ऊर्जा अवशोषण क्षमता का एक बहुत अवशोषित 4 से 5 गुना, वाहन सुरक्षा में प्रभावी ढंग से सुधार कर सकते हैं और सदस्यों की सुरक्षा सुनिश्चित कर सकते हैं।
3.5 अच्छा संक्षारण प्रतिरोध
कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक मैट्रिक्स कंपोजिट सामग्री मुख्य रूप से सामान्य रूप में कार्बन फाइबर टो और सतह जंग उपचार की आवश्यकता के बिना उत्कृष्ट एसिड और क्षार प्रतिरोध, इसके निर्माण मोटर वाहन घटकों के साथ साथ राल सामग्री, बेहतर मौसम प्रतिरोध और उम्र बढ़ने प्रतिरोध, जीवन की रचना स्टील से 2 से 3 गुना।
3.6 उच्च तापमान प्रदर्शन
कार्बन फाइबर गुण, 400 ℃ नीचे बहुत ही स्थिर रहने के अभी भी 1 000 ℃ में कोई परिवर्तन ज्यादा।
3.7 अच्छी थकान प्रतिरोध
कार्बन फाइबर सुदृढीकरण फाइबर थकान दरार विकास है, जो एक स्थिर संरचना थकान गुण ऊपर 70% कार्बन फाइबर का 80% करने के लिए है की वजह से बाधा है, समग्र सामग्री एक चक्रीय तनाव थकान परीक्षण लाखों बार, शक्ति प्रतिधारण दर से बना है अभी भी 60%, जबकि इस्पात और 40% और 30%, एल्यूमीनियम क्रमशः, केवल 20% फाइबरग्लास और 25% इस प्रकार, कार्बन फाइबर मिश्रण सामग्री के लिए विरोधी थकान गुण व्यापक रूप से मोटर वाहन उद्योग में इस्तेमाल किया।
नई ऊर्जा यात्री वाहनों के लिए 4 आर्थिक विश्लेषण
के बाद से कार्बन फाइबर संदर्भ, शरीर के वजन घटाने के लिए एक उदाहरण के रूप में शरीर वजन घटाने ठेठ 100 किलो एक स्तर के मॉडल के लिए, 50% या अधिक हो सकता है, वाहन के वजन बहुत स्पष्ट अर्थ है, यह थोड़ा निम्नलिखित पहलुओं में निर्धारित किया जा सकता है: ① एक स्टेशन के लिए जारी रखा 300km ड्राइविंग, 45kW के यात्री लोड हो रहा है क्षमता · h, के क्रम में उद्योग के विशेषज्ञों '100 किलो प्रति वजन घटाने, ड्राइविंग रेंज के बारे में 8% की वृद्धि हुई है' गणना, एक ही ड्राइविंग रेंज 3.6kW की स्थापित सत्ता · h, कम कर सकते हैं बैटरी की बचत लागत 06,000 के बारे में युआन; ② 0.9 युआन बिजली / किलोवाट की औसत के साथ जीवन चक्र में 400,000 किमी, अनुसार यात्रा · h गणना, वाहन बिजली के जीवन चक्र 400000/100 × 1.2 × 0.9 = 0.432 दस लाख बचा सकता है ( 100 किमी कंप्यूटिंग शक्ति 1.2kw · h) को बचाने, क्योंकि उदाहरण के लिए 50,000 वाहन उत्पादन पैमाने पर करने के कार्बन फाइबर सामग्री के ③, बचत निवेश प्रक्रिया, उपकरण हर कार में बिजली के वाहनों के आर्थिक बराबर कन्वर्ट करने के लिए क्षेत्र में निवेश लगभग 2000 युआन की परिशोधन बचत, ④ प्रक्रिया को व्यवस्थित बनाने क्योंकि, कर्मियों कम से कम 1000 युआन / ताइवान की बचत की लागत।
ऊपर वस्तुओं की कुल संख्या, प्रत्येक कार औसत 0,6 + 0,2 + 0,1 + 0,432 = 13.320 युआन खर्च बचा सकते हैं, लेकिन इन लागत अपने आप में कमी कार्बन फाइबर सामग्री की शुरूआत। इस प्रकार, कार्बन फाइबर लाया की वजह से लागत बढ़ जाती है आवेदन के शरीर में अभी भी बड़ी समस्याएं हैं। आप हल्के शरीर को बढ़ावा देना चाहते हैं, तो केवल निवेश की प्रक्रिया से शुरू कर सकते हैं और वस्तुओं की कुल संख्या ऊपर उपकरण को कम करने, प्रत्येक कार के एक औसत बचत कर सकते हैं 0,6 + 0,2 + 0,1 = 0,432 + 1,332 मिलियन युआन लागत, लेकिन इन लागतों में कार्बन फाइबर के परिचय के कारण सामग्री की लागत में वृद्धि को ऑफसेट करने के लिए पर्याप्त नहीं है। यह देखा जा सकता है कि कार्बन फाइबर शरीर के आवेदन में अभी भी एक बड़ी समस्या है।
यदि आप हल्के शरीर को बढ़ावा देना चाहते हैं, तो आप केवल प्रक्रिया और उपकरणों में निवेश को कम करके शुरू कर सकते हैं।
वाहनों कार्बन फाइबर शरीर के बड़े पैमाने पर उत्पादन प्राप्त करने के लिए करते हैं, तो कार्बन फाइबर सामग्री अपने आप में एक महत्वपूर्ण गिरावट खर्च होंगे, उद्योग प्रभाव काफी बड़ा आर्थिक लाभ और अधिक स्पष्ट हो जाएगा। ये, कार्बन फाइबर विश्लेषण के नजरिए से सिर्फ कर रहे हैं अगर हम एल्यूमीनियम वाहन मंदी पर विचार 50 किलो वजन वाला कारक उसी कारण से अतिसंवेदनशील होता है और आर्थिक प्रभाव आत्म-स्पष्ट होता है।
वाहन निकाय के लिए 5 विकास रुझान
कार्बन फाइबर की विशेषताओं को देखते प्रबलित में मिश्रित सामग्री, इस तरह के माल की तेजी से वाहन निर्माताओं के पक्ष में किया गया है। यह अनुमान है कि, मोटर वाहन क्षेत्र में, कार्बन फाइबर की मात्रा 34% की वार्षिक दर से, 2.3 2020 टन से बढ़ रहा है। अंजीर। 2 कार निकायों के लिए कार्बन फाइबर प्रबलित कंपोजिट के विकास के लिए एक रोडमैप है।
वर्तमान में, कार्बन फाइबर प्रबलित कंपोजिट मुख्य रूप से शरीर पैनलों, कार शरीर सजावट और संरचनात्मक भागों में प्रयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, बीएमडब्ल्यू मॉडल की एक किस्म की इसके विकास में कार्बन फाइबर मिश्रण भौतिक शरीर संरचना का व्यापक उपयोग किया गया है, यह बन गया है कार्बन फाइबर कंपोजिट सामग्री ऑटोमोबाइल विनिर्माण में महत्वपूर्ण क्षण में इस्तेमाल किया। एक ही समय में, बीएमडब्ल्यू भी जर्मन कंपनी एसजीएल (एसजीएल) के साथ आगे सहयोग, अनुसंधान एवं विकास कम लागत वाली कार्बन फाइबर और कार्बन फाइबर उत्पादन के 100 मिलियन यूरो का निवेश हर साल 3000T से 9000t करने के लिए वृद्धि हुई है, के लिए बीएमडब्ल्यू आई-सीरीज इलेक्ट्रिक कारों और अन्य मॉडलों की बढ़ती मांग को पूरा करें।
6 निष्कर्ष
सारांश में, कार्बन फाइबर के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण दिशा आदेश ऑटोमोटिव क्षेत्र के उपयोग को बढ़ावा देने के अपने अद्वितीय प्रदर्शन लाभ अगले कार और नई सामग्री बनने के लिए प्रबलित राल मैट्रिक्स कंपोजिट (सीएफआरपी)। हालांकि, इस सामग्री, भी निम्नलिखित पहलुओं से शुरू करने की आवश्यकता इस तरह के स्थिरीकरण तकनीक अग्रदूत सामग्री के रूप में कार्बन फाइबर नई तकनीक के विकास ②; ① आगे कम लागत कार्बन फाइबर पूर्ववर्ती की तलाश ③ कार्बन फाइबर के उत्पादन की प्रक्रिया मानकों के अनुकूलन या कार्बन nanofibers का उपयोग कर, आगे सीएफआरपी कंपोजिट सामग्री में सुधार करने के: बाहर ले जाने के अनुसंधान सहयोगी विकास प्रदर्शन, ④ ऐसे तेजी से इलाज की तकनीक, कंपोजिट सामग्री प्रवाह नियंत्रण प्रौद्योगिकी के गठन के रूप में कुशल और प्रभावी सीएफआरपी लेख मोल्डिंग निर्माण तकनीक, विकसित करना; (सीएई) चयन कार्बन फाइबर कंपोजिट सामग्री ⑤ अलग कंप्यूटर सिमुलेशन विश्लेषण का उपयोग कर, और मोल्डिंग प्रक्रिया के अनुकूलन मापदंडों।