에폭시 상속 동안 탄소 섬유와 에폭시 수지는 일반적으로 그 자체가 장점 지진 시리즈 흡수 강한 비강, 특정한 탄성률, 내 피로성 및 에너지 상속 탄소 섬유 등의 복합 재료를 이용한 복합 재료에 혼입 가요 성 수지 조성물의 설계, 주문형 특성과 합금 구조, 탄소 섬유 복합 재료에 비하여 강한, 체중 감소 효과는 스틸 금속 조각, 탄소 섬유 복합 재료의 중량 손실에 비해 20 ~ 40 %에 도달 할 심지어 탄소 섬유 복합 재료를 사용하여 80 % 내지 60 %까지, 차량의 품질을 감소시키고, 또한 어느 정도의 자동차 제조 공정의 변화에 영향을 미치지 만.
1 프로세스 유형
탄소 섬유 강화 폴리머 매트릭스 복합 재료 (탄소 섬유 강화 폴리머 CFRP)는, 그 보강 재료 상으로서 탄소 섬유 포함 형성하고, 액체를 성형 제조 된 기술 CFRP 프리프 레그 복합재의 열가소성 또는 열경화성 수지의 복합 재료를 의미 공정, 탄소 섬유 강화 폴리머 매트릭스 복합 공정 유형의 비교 분석은 표 1에 나와 있습니다.
2 자동차 조립 및 조립 기술
조합 어셈블리 및 복합 부재와, 복합 재료 부재와 금속 부재 사이의 연결이, 자동차 복합 재료는 이방성, 낮은 층간 강도, 작은 연성에 불가피한 문제이다 그래서 복합 재료의 커넥터 부의 설계 자동차 산업 금속 부분 사이의 금속 연결 따라서, 기존의 복합 연결에 적용 이해하고 자동차 복합에게 연결 및 고정이 향상되지 않습니다보다 분석은 훨씬 더 복잡하며, 합리적인 선택은 매우 중요하다.
개구 때문에 로컬 응력 집중 결과 섬유의 연속성을 방해한다. 복합 전체 연결부는 일반적으로 구조의 가장 약한 부분이며,이 때문에, 접속 강도의 복합 구조 설계를 보장하는 것이 중요하다. 복합 연결로 분할 복합 연결 기술의 설계는 구성 요소의 특정 용도 및 설계 요구 사항에 따라 결정되어야합니다. 복합 연결 기술의 설계는 열 용접 복합 재료의 경우 접착식 연결, 기계 연결 및 하이브리드 연결의 세 가지 주요 범주로 나뉩니다.
2.1 접착 연결
기계적 연결과 비교하여 본딩 기술의 주된 이점은 개구부가 없기 때문에 발생하는 응력 집중, 구조적 품질 저하, 피로 저항, 우수한 진동 및 절연 특성, 부드러운 외관, 단순한 본딩 공정, 전기 화학 부식 문제 등이 없습니다. 그러나, 접합 기술은 또한 접착 품질의 제어가 어렵고, 결합 강도의 상대적으로 큰 분 산성, 신뢰성있는 검사 방법의 부재, 접합 표면의 표면 처리 및 결합에 대한 엄격한 요구와 같은 몇 가지 단점이있다. 탄소 섬유 복합체의 경우, 주요 연결 방법.
2.2 기계적 연결
일반적으로 기계적인 연결 리벳과 볼트를 사용, 가장 일반적으로 연결로 사용된다. 기계적 연결의 가장 큰 장점은 높은 접속 신뢰성, 수리하거나 교체 조립 및 분해를 반복 할 수있다, 그것은 표면 처리를 필요로하지 않고, 환경에 미치는 영향 비교 소형 등 기계적 연결의 주된 단점은 금속이 복합 재료와 접촉 할 때 품질을 높이고 응력 집중을 일으키고 전기 화학적 부식을 유발한다는 것입니다. 리벳 연결과 볼트 연결 간의 비교는 그림 1에 나와 있습니다.
2.3 하이브리드 연결
연결의 안전과 무결성을 개선하기 위해, 몇 가지 중요한 관절에 보통 연결 두 종류의 연결 및 기계적 연결을 최대한 활용 접착 동안, 연결 사이트가 충분한 강도 이상을 보장하기 위해 혼합 신뢰성.
2.4 용접
용접 기술은 열가소성 복합 부재에인가되고, 그 기본 원리는, 가열 용융 된 열가소성 수지 복합 재료와 겹쳐 가압의 표면은 일체로 3 종류의 용접 메인 초음파 용접, 인덕션 용접, 저항 용접하여 연결된 것입니다 . 유리 표면 처리, 높은 접합 강도, 응력 작은없이 양호한 접속 결과 짧은 사이클 용접로서 결핍 쉽게 성형 복합재 구조 부재에, 또한 등의 도전성 재료 또는 금속 와이어를 추가 할 필요가 분해된다. 이 과정에서 금속 커넥터를 섬유 프리폼에 매설 할 수 있으며, 성형 후 복합 재료와 금속 내장 부품을 일체화하고 복합 부품을 금속 내장 부품으로 연결하여 복합 재료의 가공 손상을 방지 할 수 있습니다.
3 자동차 용 적용 분야
자동차 재료의 선택에서 우리는 등이 각각의 요소가 아닌 자동차 디자인, 생산, 판매, 사용 등에 미치는 기계적 특성, 경량, 재료의 안정성, 재료의 설계 및 가공성, 같은 요소의 수를 고려할 필요가 영향을 무시할. 최근 몇 년 동안, 탄소 섬유가 인기주의 자동차 새로운 소재가되었다. 다른 자동차 재료에 비해 독특한 성능 특성 (탄소 섬유는 CFRP를 고분자 강화) 폴리머 매트릭스 복합 강화, 탄소 섬유 강화 폴리머 재료 매트릭스 복합 재료는 다음과 같은 장점이 있습니다.
3.1 우수한 기계적 성질
자동차 밀도 탄소 섬유 강화 수지 매트릭스 복합재 (CFRP)이 ~ 2g / cm3, 단지 일반 탄소강 1/4 1/5 1.5, 약 알루미늄보다 가벼운 1/3이지만, 탄소 섬유 복합 재료 기계적 성질, 금속 재료보다 상당히 더 강판의 인장 강도는 강철의 3 내지 4 배의 피로 강도는 알루미늄은 인장 강도의 30 % 내지 50 %에서, CFRP 동시에 70 % 내지 80 %로한다. 달성 할 수있다, CFRP는 경금속보다 우수한 진동 감쇠 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 경합금은 진동을 멈추기 위해 9 초가 걸리는 반면, 탄소 섬유 복합체는 2 초 동안 정지 할 수 있습니다.
3.2 설계 가능
탄소 섬유 복합 재료를 설계하기 쉬운 섬유 및 복합 유연한 제품 설계. 예를 들어, 탄소 섬유가 배열 된 힘의 방향에 따라 충분히 할 수있는 디자인의 배열의 형태로 구성된 성능 요건에 기초하여, 매트릭스 재료의 적절한 선택이 될 수있다 저장 물질의 목적을 달성하고 품질이 저하 될 수 있도록. 이방성 복합 재료의 강도를 연주하는 디자인 제품에 대한 내식성을 필요로, 좋은 부식 저항 매트릭스 재료의 선택.
3.3 통합 제조를 달성 할 수 있습니다
모듈들은, 집적 구조는 자동차의 추세이다. 여러 가지로 복합 재료 통합 제조 자동차 부품을 달성하기 쉬운 곡선 형상을 성형 할 때. 일체형 성형 및 제조 만 몰드 부품의 수를 줄일 수 없다 부품 수의 연결 과정을 줄일뿐만 아니라, 대폭 제조 사이클을 단축 할 수있다. 예를 들어, 자동차 앞 모듈은 탄소 섬유 복합 재료로 이루어지는 경우, 일체로 일체 성형으로 구현 될 수 있고, 생성 된 지방의 용접 후속 처리 후의 금속 부품을 피하는 제조 비용을 줄이고, 자동차 부품의 품질이 저하, 제품의 정확성을 보장하고 성능을 향상시키는 동시에 응력 집중.
3.4 충격성 흡수
탄소 섬유 강화 수지 매트릭스 복합재 (CFRP) 소정의 점탄성 및 부분 탄소 섬유와 매트릭스 사이에 약간의 상대 이동을 갖는 마찰 인터페이스 CFRP의 문서를 갖는 인터페이스 마찰 점탄성의 상승 효과이다. 생성 될 수있다 더 에너지 흡수 충격성. 한편, 고속 충돌에서 작은 조각으로 잘게 특별한 짠 구조 흡수 탄소 섬유 복합 재료의 충돌 에너지는 충돌 에너지, 금속 재료보다 에너지 흡수 능력을 많이 흡수 4 ~ 5 배, 효과적으로 차량 안전, 보안의 구성원의 보호를 향상시킬 수 있습니다.
3.5 좋은 내식성
탄소 섬유 강화 폴리머 매트릭스 복합체는 주로 일반적으로 탄소 섬유의 토우 및 표면 부식 처리에 대한 필요성없이 제조 자동차 부품 우수한 산 및 내 알칼리성을 가진 수지 재료,보다 내후성 및 내노 화성, 생활 이루어지는 강철의 2 ~ 3 배.
3.6 고온 성능
400 ° C 이하의 탄소 섬유의 성능은 매우 안정적이며 1 000 ° C에서 많이 변하지 않습니다.
3.7 좋은 피로 저항
탄소 섬유를 보강 섬유로 인해 최대 70 %의 탄소 섬유의 80 %의 안정적인 구조 피로 특성 인 피로 균열 성장을 방해 한 복합 재료는 반복 응력 피로 시험 수백만 회, 강도 유지율 이루어지는 여전히 60 %, 강 40 % 및 30 %의 알루미늄을 각각 20 %의 유리 섬유 및 25 % 이와 같이, 탄소 섬유 복합 재료에 대한 안티 피로 특성은 널리 자동차 산업에서 사용되는 동안.
새로운 에너지 승용차를위한 4 경제 분석
탄소 섬유를 참조하기 때문에, 체중 손실이 예로서 체중 감량 전형적인 100kg A는 레벨 모델로, 50 % 이상일 수 있고, 차량의 중량, 그것은 약간 아래 측면에서 설명 될 수있다 매우 분명한 의미는 : ① 방송국 계속 300km를 운전, 45KW의 승객 적재 능력 · 시간은,하기 위해 업계 전문가 '100kg 당 체중 감소, 골프 연습장의 약 8 % 증가'계산은, 같은 연습장이 설치된 3.6kW의 전력 · 시간을 줄일 수 있습니다 배터리 절약 비용에 대한 06,000위안 0.9 위안 전기 / kW 급의 평균에 따라 수명주기 400,000km를 여행 ② · 시간, 차량이 전기 라이프 사이클 100분의 400,000 × 1.2 × 0.9 = 0,432,000을 절약 할 수 계산 ( 100km 전력 1.2kW이고 · H)를 계산 저장, 때문에 예를 들어 50,000의 자동차 생산 규모 탄소 섬유 소재의 ③, 저축 투자 과정, 모든 자동차에 전기 자동차의 경제적 해당하는 변환 장비에 대한 투자 약 2000 위안 상각비 절감, ④ 과정을 간소화하기 때문에, 직원은 적어도 1,000위안 / 대만의 비용 절감.
아이템의 총 수보다도, 각 차량은 평균 0.6 + 0.2 + 0.1 + 0.432 = 1만3천3백20위안 비용을 절약 할 수 있지만, 이러한 비용 자체가 부족하기 때문이다. 따라서, 탄소 섬유하게 탄소 섬유 재료의 도입 비용을 증가 응용 프로그램의 몸 큰 문제는 여전히 존재한다. 당신은 가벼운 몸을 홍보하려는 경우에만 투자 과정에서 시작할 수와 총 항목 수 위의 장비를 줄이는 것이, 각 차량의 평균을 절약 할 수 있습니다 0.6 + 0.2 + 0.1 = 0.432 + 1.332 백만원의 비용이지만, 이러한 비용은 탄소 섬유의 도입으로 인한 재료 자체의 비용 상승을 상쇄하기에 충분하지 않습니다. 탄소 섬유 자동차 차체의 적용은 여전히 큰 문제입니다.
경량 바디를 홍보하려는 경우 프로세스 및 장비에 대한 투자를 줄여야 시작할 수 있습니다.
차량은 탄소 섬유 본체의 대량 생산을 달성 할 경우, 탄소 섬유 소재 자체가 크게 감소 비용, 산업 효과가 매우 큰 경제적 이익이 더 분명있을 것입니다. 우리는 알루미늄 차량 감속을 고려한다면 이들은 탄소 섬유 분석의 관점에서 단지입니다 무게가 50kg 인 요인도 같은 이유로 겹쳐서 경제적 효과가 자명합니다.
5 차체 개발 동향
탄소 섬유의 특성을 감안하여 복합 재료 보강에서, 이러한 물질은 점점 자동차 제조업체에 의해 선호되어왔다. 자동차 분야에서, 탄소 섬유의 양이 34 %의 연평균 성장 2.3 2020 톤되어있다.도를 추정한다. 2는 차체 용 탄소 섬유 강화 복합 재료의 개발 로드맵입니다.
현재, 탄소 섬유 강화 복합 재료는 주로 신체 패널, 차체 장식 구조적 부품에 사용된다. 예를 들면, BMW는 다양한 모델의 개발에 탄소 섬유 복합 재료 구조체 광범위하게 사용하고 있으며, 이는되었다 탄소 섬유 복합 재료. 자동차 제조에서 중요한 순간에 사용되는 동시에, BMW는 독일 회사의 SGL (SGL)와 더 협력, R & D 저가의 탄소 섬유 및 탄소 섬유 생산 1 억 유로의 투자로, 9000t에 3,000t 매년 증가 BMW i- 시리즈 전기 자동차 및 기타 모델에 대한 수요 증가에 대처하십시오.
6 결론
요약하면, 탄소 섬유의 개발에 중요한 방향이 다음 자동차와 새로운 재료가되기 고유의 성능 이점에 대한 수지 매트릭스 복합 재료 (CFRP)을 강화했다. 그러나이 물질을 자동차 분야의 사용을 촉진하기 위해, 또한 다음과 같은 측면에서 시작해야 연구 공동 개발을 수행 : ① 더 낮은 비용으로 탄소 섬유 전구체를 추구, ② 탄소 섬유 새로운 기술의 개발 등의 안정화 기술 전구체 물질로, ③ 탄소 섬유 생산 공정의 매개 변수를 최적화하거나 더 CFRP 복합 재료를 개선하기 위해, 탄소 나노 섬유를 사용하여 성능, ④ 이러한 복합 재료 흐름 제어 기술은 빠른 경화 기술을 형성하는 효율적이고 효과적인 CFRP 문서 성형 제조 기술 개발] ⑤ 다른 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 사용하여 (CAE) 선택의 탄소 섬유 복합 재료 및 성형 프로세스를 최적화 매개 변수.