فیبر کربن و رزین های اپوکسی معمولا به یک ماده مرکب با استفاده از چنین مواد کامپوزیت فیبر کربن خود را به ارث برده قدرت قوی خاص، مدول خاص، مقاومت در برابر خستگی و جذب کننده انرژی سری لرزه ای از مزایای گنجانیده شده است، در حالی که به ارث برده اپوکسی انعطاف پذیر طراحی فرمولاسیون رزین، ویژگی های نرم افزار خاص و قوی در مقایسه با ساختار آلیاژ، مواد کامپوزیت فیبر کربن، اثر کاهش وزن می تواند 20٪ به 40٪ برسد، در مقایسه با قطعات فلزی از فولاد، کاهش وزن از مواد کامپوزیت فیبر کربن حتی تا 60٪ تا 80٪ با استفاده از مواد کامپوزیت فیبر کربن، نه تنها به کاهش کیفیت خودرو، و همچنین تا حدی تحت تاثیر خودرو تغییرات فرآیند تولید.
1 نوع فرایند
فیبر کربن تقویت شده کامپوزیت های زمینه پلیمری (فیبر کربن تقویت شده پلیمرها، CFRP)، آن را به یک فیبر کربن به عنوان یک مرحله مواد تقویت کننده و یک مواد کامپوزیت رزین های گرمانرم یا ترموست از هنر تولید مواد کامپوزیت CFRP پیش آغشته شامل تشکیل و شکل دادن به مایع اشاره فرایند، تجزیه و تحلیل تطبیقی انواع فرآیند کامپوزیت ماتریکس پلیمری تقویت شده با فیبر کربن در جدول 1 نشان داده شده است.
2 مصالح ساختمانی و مصالح ساختمانی
مونتاژ ترکیبی و ارتباط بین اعضای کامپوزیت و عضو فلزی بین عضو و مواد کامپوزیت یک مشکل غیر قابل اجتناب مواد کامپوزیت خودرو در ناهمسانگرد، قدرت کم interlaminar، شکل پذیری کوچک است، به طوری که طراحی از بخش های اتصال از مواد کامپوزیت و تجزیه و تحلیل بسیار پیچیده تر از اتصال فلزی بین قطعات فلزی به صنعت خودرو به اتصال کامپوزیت سنتی صدق نمی کند، بنابراین، درک و بهبود کائوچو و مواد مرکب خودرو اتصال و تثبیت، و یک انتخاب معقول بسیار مهم است.
از آنجا که باز به قطع تداوم الیاف، در تمرکز تنش محلی می شود. کائوچو و مواد مرکب کل اتصال بخش معمولا ضعیف ترین حلقه در ساختار، بنابراین، بسیار مهم است برای اطمینان از طراحی ساختار کامپوزیت قدرت اتصال اتصال کائوچو و مواد مرکب تقسیم می شود سه دسته، به عنوان مثال اتصال، یک اتصال مکانیکی اتصال دو مخلوط کردن و برای کامپوزیت های قالب گیری تزریقی، و تکنیک های جوشکاری چسب. کامپوزیت هنر طراحی اتصال نیاز بسته به نوع استفاده و الزامات طراحی از اعضای مشخص شود.
2.1 اتصال چسب
در مقایسه با اتصال مکانیکی، روش اتصال چسب مزیت اصلی این است تمرکز تنش باعث هیچ سوراخ، کاهش توده ساختاری، ضد خستگی، میرایی خوب و خواص عایق، ظاهر صاف، فرآیند اتصال ساده است، هیچ مشکلی خوردگی گالوانیک. با این حال، روش اتصال دارای برخی معایب، مانند چسب با کیفیت دشوار است برای کنترل پراکندگی قدرت باند نسبتا بزرگ است، فقدان روش آزمون قابل اعتماد، سطح درمان و روند اتصال سطح باند خواستار و غیره بدن کامپوزیت فیبر کربن، آدامس روش اتصال اصلی
2.2 اتصال مکانیکی
مزایای اصلی اتصالات مکانیکی قابلیت اطمینان بالا اتصال است. آنها می توانند بطور مکرر در حین تعمیر یا تعویض مونتاژ و مونتاژ شوند و نیازی به درمان سطح نیستند. کوچک، و غیره نقطه ضعف اصلی اتصال مکانیکی که جرم افزایش خواهد یافت، به تمرکز تنش منجر شود، تماس با فلزی مشکلات خوردگی الکتروشیمیایی است. اتصال ناخن و مقایسه اتصالات پیچ همانطور که در شکل.
2.3 اتصال هیبریدی
به منظور بهبود ایمنی و کیفیت اتصال، در برخی از مفاصل مهم، معمولا مخلوط در حالی که چسب های اتصال و ارتباط مکانیکی، استفاده کامل از دو نوع اتصالات، سایت اتصال برای اطمینان از قدرت کافی و بالاتر قابلیت اطمینان
2.4 جوشکاری
فن آوری جوش به عضو کامپوزیت گرمانرم اعمال می شود، اصل اساسی آن این است که سطح مذاب مواد گرم رزین های گرمانرم کامپوزیت، و با فشار دادن کف و، بنابراین متصل یکپارچه جوش داده شده جوش اصلی مافوق صوت، جوش القایی، و جوشکاری مقاومت در برابر سه نوع . استفاده به عنوان جوشکاری نتایج اتصال خوب و چرخه کوتاه، بدون سطح درمان، قدرت باند بالا، استرس و کوچک؛ کمبود است که به راحتی لازم جدا برای اضافه کردن یک ماده رسانا یا یک سیم فلزی، و غیره علاوه بر این، در یک ماده از اعضای ساختاری کامپوزیت تولیدات. فرایند، ممکن است در تولید پریفرم های تولیدی الیاف در یک عضو فلز اتصال، جاسازی شده پس از تشکیل مواد کامپوزیت و عضو فلز یکپارچه بین اعضای کامپوزیت ممکن است توسط یک عضو فلز جاسازی شده، ماشین به منظور جلوگیری از آسیب به مواد کامپوزیت متصل تعبیه شده است.
3 مزایای استفاده برای خودرو
در انتخاب مواد خودرو ما نیاز به در نظر گرفتن تعدادی از عوامل، مانند خواص مکانیکی، سبک، ثبات مواد، طراحی و فرآیندپذیری از مواد، و غیره هر یک از این عوامل در غیر خودرویی طراحی، تولید، فروش، استفاده، و غیره نفوذ قابل اغماض است. در سال های اخیر، فیبر کربن (فیبر کربن پلیمرهای تقویت شده، CFRP) تقویت کامپوزیت های زمینه پلیمری با ویژگی های عملکرد منحصر به فرد خود، آن را تبدیل به محبوب توجه خودرو مواد جدید است. در مقایسه با سایر مواد خودرو، فیبر کربن تقویت شده با پلیمر کامپوزیت ماتریس مواد دارای مزایای زیر است.
3.1 خواص مکانیکی عالی
تراکم ماشین فیبر کربن رزین تقویت مواد کامپوزیت ماتریس (CFRP) 1.5 است ~ 2G / cm3 را، تنها فولاد کربن معمولی 1/4 تا 1/5، حدود یک سوم از آلومینیوم سبکتر، اما مواد کامپوزیت فیبر کربن خواص مکانیکی قابل توجهی بهتر از مواد فلزی، استحکام کششی فولاد 3 تا 4 برابر قدرت خستگی از فولاد است و آلومینیوم است 30٪ تا 50٪ مقاومت کششی، از CFRP می توانید 70٪ تا 80٪. در همان زمان رسیدن، CFRP همچنین بهتر است از یک فلز نور داشتن لرزش میرایی ویژگی ها، مانند 9S آلیاژ سبک نیاز برای جلوگیری از لرزش، مواد کامپوزیت فیبر کربن متوقف می شود که 2S، استحکام بالا و مدول خاص.
3.2 قابل طراحی
کربن مواد کامپوزیت فیبر ممکن است آسان برای طراحی، می تواند یک انتخاب مناسب از مواد ماتریس بر اساس عملکرد مورد نیاز، پیکربندی در قالب ترتیب از طراحی الیاف و کامپوزیت، طراحی محصول قابل انعطاف است. به عنوان مثال، فیبر کربن با توجه به جهت نیروی وارد چیده می شوند، می تواند به اندازه کافی باشد بازی قدرت مواد کامپوزیت ناهمسانگرد، بنابراین به عنوان برای رسیدن به هدف از مواد صرفه جویی و کاهش کیفیت. نیاز به مقاومت در برابر خوردگی برای محصولات در طراحی، انتخاب در برابر خوردگی خوب مواد ماتریس مقاومت.
3.3 می تواند تولید یکپارچه را به دست آورد
مدولار، ساختار یکپارچه به یک روند در خودرو است. هنگامی که مواد کامپوزیت به مختلف تولیدات شکل منحنی آسان برای رسیدن به تولید یکپارچه قطعات خودرو است. قالب ریزی و سازه های یکپارچه و تولید نه تنها می تواند تعدادی از قطعات قالب را کاهش می دهد تعدادی از قطعات به منظور کاهش فرآیندهای اتصال، اما همچنین می تواند تا حد زیادی کاهش چرخه تولید. برای مثال، اگر یک ماژول جلو خودرو ساخته شده از مواد کامپوزیت فیبر کربن، ممکن است اجرا شود یکپارچه یکپارچه تختخواب، و جلوگیری از محلی های جوش داده شده پردازش های بعدی قطعات فلزی پس از آن تولید غلظت تنش در حالی که اطمینان از صحت محصول و بهبود عملکرد، کیفیت قطعات خودرو را کاهش می دهد و هزینه های تولید را کاهش می دهد.
3.4 جذب انرژی و مقاومت به ضربه
فیبر کربن رزین تقویت مواد کامپوزیت ماتریس (CFRP) داشتن یک ویسکوالاستیسیته خاص و یک حرکت نسبی جزئی بین الیاف کربن جزئی و یک ماتریس، اصطکاک ممکن است تولید می شود. در اثر هم افزایی اصطکاک رابط و ویسکوالاستیک، داشتن مقالات از CFRP مقاومت در برابر ضربه انرژی جذب بهتر است. از سوی دیگر، فیبر کربن و مواد کامپوزیت انرژی برخورد را جذب ساختار یک بافته شده خاص خرد شده را به قطعات کوچکتر در یک برخورد با سرعت بالا، جذب مقدار زیادی از انرژی ضربه، قابلیت جذب انرژی از مواد فلزی 4 تا 5 بار، می تواند به طور موثر ایمنی وسایل نقلیه را بهبود بخشد و ایمنی اعضای خود را تضمین کند.
3.5 مقاومت در برابر خوردگی خوب
فیبر کربن تقویت شده پلیمری و مواد کامپوزیت ماتریس به طور عمده از دو فیبر کربن و مواد رزین با اسید بسیار عالی و مقاومت قلیایی، با قطعات خودرو تولید خود را بدون نیاز برای پوشش مقاوم در برابر خوردگی، مقاومت در برابر آب و هوا بهتر و مقاومت در برابر پیری، زندگی تشکیل شده به طور کلی در 2 تا 3 برابر فولاد.
3.6 عملکرد بالا درجه حرارت
عملکرد فیبر کربن زیر 400 درجه سانتیگراد بسیار پایدار است و در دمای 1000 درجه سانتیگراد تغییری نمی کند.
3.7 مقاومت خوب خستگی
الیاف فیبر کربن تقویت شده اند با توجه به خستگی رشد ترک، که یک ثبات خواص خستگی ساختار تا 70٪ تا 80٪ از فیبر کربن مانع از مواد کامپوزیت است که از یک تست خستگی استرس چرخه میلیون ها بار، نرخ حفظ قدرت ساخته شده هنوز هم 60٪، در حالی که فولاد و آلومینیوم 40٪ و 30٪ بود، تنها 20 درصد پشم شیشه و 25٪ بنابراین خواص ضد خستگی برای مواد کامپوزیت فیبر کربن به طور گسترده ای در صنعت خودرو استفاده می شود.
4 تجزیه و تحلیل اقتصادی وسایل نقلیه مسافری انرژی جدید
از آنجا که الیاف کربن مراجع، از دست دادن وزن بدن ممکن است 50 درصد یا بیشتر، به از دست دادن وزن بدن معمولی 100KG مدل سطح به عنوان مثال، وزن خودرو به معنای بسیار آشکار است، آن را ممکن است کمی مندرج در جنبه های زیر مجموعه است: ① ادامه برای یک ایستگاه از 300km رانندگی، ظرفیت بارگیری سواری از 45KW · ساعت، کارشناسان صنعت به منظور 'از دست دادن وزن در هر 100KG، افزایش حدود 8 درصد از محدوده رانندگی محاسبات، محدوده رانندگی می تواند همان قدرت نصب شده 3.6kW · ساعت کاهش می دهد، صرفه جویی در باتری هزینه ای در حدود 06000 یوان؛ ② سفر 400.000 کیلومتر در چرخه زندگی، مطابق با متوسط 0.9 یوان برق / کیلو وات · ساعت محاسبه می شود، وسیله نقلیه را می چرخه عمر برق 400000/100 × 1.2 × 0.9 = 0432000 نجات ( 100km در صرفه جویی در قدرت محاسباتی 1.2kW · ساعت)؛ ③ چون از مواد فیبر کربن به مقیاس تولید خودرو از 50000 به عنوان مثال، پس انداز فرایند سرمایه گذاری، سرمایه گذاری در تجهیزات برای تبدیل معادل اقتصادی از وسایل نقلیه الکتریکی در هر خودرو استهلاک صرفه جویی در حدود 2000 یوان؛ 4 زیرا روند آسان است، هزینه های پرسنلی حداقل 1000 یوان / تایوان را صرفه جویی می کند.
بالاتر از تعداد کل اقلام، برای هر خودرو می تواند به طور متوسط هزینه 0.6 + 0.2 + 0.1 + 0.432 = 13320 یوان نجات دهد، اما این هزینه ها را در خود کمبود افزایش هزینه به دلیل معرفی از مواد فیبر کربن است. بنابراین، الیاف کربن بدن از نرم افزار هنوز هم مشکلات بزرگی وجود دارد. اگر شما می خواهید برای ترویج بدن بسیار سبک وزن است، تنها از روند سرمایه گذاری شروع و کاهش تجهیزات فوق با تعداد کل اقلام، برای هر خودرو می تواند به طور متوسط صرفه جویی 0.6 + 0.2 + 0.1 = 0.432 + 1.332 میلیون یوان هزینه است، اما این هزینه ها به اندازه کافی برای جبران افزایش هزینه های مواد خود را به دلیل معرفی فیبر کربن نیست. دیده می شود که استفاده از بدن فیبر کربن هنوز مشکل بزرگی است.
اگر می خواهید بدن سبک وزن را ارتقا دهید، می توانید با کاهش سرمایه گذاری در فرآیند و تجهیزات شروع کنید.
اگر وسایل نقلیه برای رسیدن به تولید انبوه بدنه فیبر کربن، مواد فیبر کربن به خودی خود یک کاهش قابل توجهی هزینه، اثر صنعت است مزایای کاملا بزرگ اقتصادی خواهد بود واضح تر این فقط از منظر تجزیه و تحلیل فیبر کربن، اگر ما آلومینیوم کاهش سرعت خودرو در نظر فاکتور با وزن 50 کیلوگرم به همین دلیل روی می دهد و اثر اقتصادی به وضوح آشکار است.
5 روند توسعه خودرو بدنه
با در نظر گرفتن ویژگی های فیبر کربن تقویت شده از مواد کامپوزیت، این مواد به طور فزایندهای بوسیله تولید کنندگان خودرو مورد علاقه. تخمین زده می شود که در زمینه خودرو، مقدار از الیاف کربن در حال رشد است در نرخ سالانه 34 درصد، 2.3-2020 تن می باشد. است. 2 یک نقشه راه برای توسعه کامپوزیت تقویت شده فیبر کربن برای بدنه خودرو است.
در حال حاضر، کامپوزیت های تقویت شده فیبر کربن عمدتا در پانل های بدن، دکوراسیون بدنه خودرو و قطعات ساختاری استفاده می شود. به عنوان مثال، BMW است استفاده گسترده از فیبر کربن مواد کامپوزیت ساختار بدن در توسعه آن از انواع مدل بوده است، آن را تبدیل به مواد کامپوزیت فیبر کربن استفاده شده در لحظه ای مهم در تولید خودرو. در همان زمان، ب ام و همچنین همکاری های بیشتر با SGL شرکت آلمانی (SGL)، R & D سرمایه گذاری 100 میلیون یورو از کم هزینه الیاف کربن و تولید فیبر کربن، هر سال از 3000T افزایش یافته و به 9000t، به دیدار با تقاضای رو به رشد برای اتومبیل های سری BMW I و سایر مدل ها.
6 نتیجه گیری
به طور خلاصه، جهت مهم برای توسعه فیبر کربن کامپوزیت های زمینه رزین (CFRP) برای مزایای عملکرد منحصر به فرد خود برای تبدیل شدن به ماشین بعدی و مواد جدید به منظور ترویج استفاده از بخش خودرو تقویت شده است. با این حال، این مواد، همچنین نیاز به از جنبه های زیر شروع انجام تحقیقات توسعه مشترک: ① بیشتر به دنبال کاهش هزینه ها پیش سازهای فیبر کربن؛ ② توسعه فیبر کربن تکنولوژی جدید، مانند روش تثبیت کننده مواد پیش ساز؛ ③ بهینه سازی پارامترهای فرآیند تولید الیاف کربن یا با استفاده از نانوالیاف کربنی، برای بهبود بیشتر مواد کامپوزیت CFRP عملکرد؛ ④ توسعه CFRP تکنیک های ساخت مقاله قالب ریزی و سازه کارآمد و موثر، از جمله تشکیل تکنیک های سریع پخت، تکنولوژی کنترل جریان مواد کامپوزیت؛ ⑤ با استفاده از تجزیه و تحلیل شبیه سازی کامپیوتری مختلف (CAE) انتخاب کربن مواد کامپوزیت فیبر و بهینه سازی فرآیند قالب ریزی و سازه پارامترها.