ЦФРП користи се за лагану и економску анализу нових енергетских путничких возила

Карбонска влакна углавном су комбиноване са епоксидном смолом у облику композитног материјала. Овај композитни материјал наслеђује низ предности као што су већа специфична чврстоћа, специфични модул, чврстоћа замора и отпорност на удар у самом угљеничном влакну. Истовремено, он наслеђује епоксид. Формулација смоле је флексибилна и свестрана, а његова примена је високо циљана. У поређењу са структурним члановима алуминијумске легуре, ефекат смањења тежине композитних материјала од угљеничних влакана може да достигне 20% до 40%. У поређењу са компонентама од челичног метала, ефекат смањења тежине композитних материјала од угљеничних влакана може чак досећи чак 60% до 80%. Коришћење композитних материјала од угљеничних влакана Ово не само да смањује укупни квалитет возила већ и утиче и мења производни процес аутомобила у одређеној мјери.

1 Тип процеса

Ојачани полимери угљеничних влакана (ЦФРП) се односе на композит угљеничних влакана као ојачавајуће фазе и термопластичног или термосетирајућег материјала. Технологија производње ЦФРП композитних материјала углавном обухвата процес обраде препрега и формирања течности. Упоређивање и анализа типова процеса полимерних матричних композита појачаних угљеничним влакнима приказане су у Табели 1.

2 Аутомобилска монтажа и технологија монтаже

Комбинована монтажа композитних ауто делова и веза између композитних делова и металних делова је неизбежан проблем. Композитни материјал је анизотропан, са ниском међумаламинарном снагом и малом дуктилошћу, чинећи дизајн и анализу спојева композитних материјала много сложеније од метала. Веза између традиционалних металних дијелова у аутомобилској индустрији није погодна за композитне материјале. Због тога је кључно да се повеже и побољша начин повезивања и фиксирања аутомобилских композитних материјала и да се направи прихватљив избор.

Због континуитета влакана која су прекривена отворима, изазвале су концентрације локалних напрезања. Зглобови композитних материјала обично су најслабија веза у целој структури. Због тога је критично осигурати чврстоћа спојева у структурном дизајну композитних материјала. Композитни материјали су подељени у три главне категорије, на пр. Лепљене везе, механичке везе и хибридне везе између њих. За термопластичне композите постоје технике заваривања. Дизајн технологије повезивања материјала мора бити одређен у складу са специфичним условима коришћења и захтевима конструкције компоненти.

2.1 прикључак за лепљење

У поређењу са механичком везом, главне предности технологије везивања су концентрација напона узрокована без отвора, смањеног квалитета конструкције, отпорности на замор, добрих вибрација и изолационих својстава, глатког изгледа, једноставног процеса везивања и без проблема са електрохемијском корозијом. Међутим, постоје одређени недостаци у технологији везивања, као што су тешка контрола квалитета везивања, релативно велика дисперзибилност силе везивања, недостатак поузданих метода испитивања и строги захтјеви за површинску обраду и лепљење површинских слојева. За композитно тело угљеничних влакана, везивање је главна веза.

2.2 Механичко повезивање

Механичко повезивање се углавном користи заковице и вијке, најчешће се користи. Главна предност механичке везе је велика поузданост прикључка, која се може више пута демонтирати и монтирати током одржавања или замене, не захтева површински третман и има релативно мали утицај на животну средину. Главни недостатак механичких веза је повећање масе, концентрација напона и електрохемијска корозија метала и композита. Упоређивање прикључака заковице и прикључака за вијке приказано је на слици 1.

2.3 Хибридна веза

Да би се побољшала сигурност и интегритет везе, на неким важним локацијама повезивања, обично се усваја хибридна метода повезивања везивања и механичке везе, а предности оба начина повезивања су у потпуности искоришћене да би се обезбедило да прикључна страница има довољно чврстоће и 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 кружити преса како би се интегрирала. Заваривање углавном укључује ултразвучно заваривање, електро индукцијско заваривање и отпорно заваривање. Предности заваривања су добра повезаност и кратки циклус, без површинског третмана, висока јачина прикључка, ниски стрес и сл .; неадекватност је тешко разбити и треба додати проводне материјале или металне жице. Осим тога, током калупа композитног конструкцијског елемента, метални конектор може бити уграђен у предпремјеру влакана, а композитни материјал и метални уграђени елемент се интегришу након калупа, а композитни дијелови могу бити повезани кроз метални уграђени елемент да бисте избегли композитне оштећења.

3 Предности примене за аутомобилску индустрију

Постоји низ фактора који треба узети у обзир при избору аутомобилских материјала, као што су механичке особине, мала тежина, стабилност материјала, дизајнираност материјала и могућност обраде. Сваки од ових фактора имаће незанемљив утицај на дизајн, производњу, продају и употребу аутомобила. Последњих година, полимери ојачаног угљеничног влакна (ЦФРП) постао је нови аутомобилски материјал који привлачи пажњу због својих јединствених карактеристика перформанси. У поређењу са осталим аутомобилским материјалима, композити полимерних матрица ојачаних угљеничним влакнима имају сљедеће предности.

3.1 Одличне механичке особине

Густина композитних влакана ојачаних угљеничним влакнима (ЦФРП) за возила износи 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 угљеник влакно композитни материјал Свеобухватна механичка својства су очигледно боља од металних материјала, а његова натезна чврстоћа је 3 до 4 пута већа од челика. Чврстоћа замора челика и алуминијума је 30% до 50% отпорности на затезање, а ЦФРП може да достигне 70% до 80%. Истовремено, ЦФРП има и боље карактеристике пригушења вибрација него лаке метале, као што је лака легура захтева 9с да заустави вибрације. Састав материјала од 2г угљеничних влакана може се зауставити и има већу специфичну снагу и специфичан модул.

3.2 Дизајнирано

Дизајн композитног материјала од угљеничних влакана је јак, а матрични материјал се може разумно одабрати према захтевима перформанси, аранжирање влакана може се пројектовати и структура композитног материјала, а дизајн производа може се флексибилно изводити. На пример, уређивање карбонских влакана у правцу силе, анизотропија чврстоће композитног материјала може се у потпуности искористити, чиме се постиже сврха уштеде материјала и смањења квалитета. За производе који захтевају отпорност на корозију, основни материјал са добром отпорношћу на корозију може се користити током дизајна.

3.3 може постићи интегрисану производњу

Модуларизација и интеграција су такође трендови у структури аутомобила. Када се композитни материјал формира, лако се формира закривљена површина различитих облика како би се постигла интегрисана производња делова и компоненти аутомобила. Интегрисано калуповање не само да смањује број делова и калупа, смањује број компонената и других процеса, већ и у великој мјери скраћује производни циклус. На пример, ако је предњи модул аутомобила направљен од композитног материјала од угљеничних влакана, може се интегрално формирати и интегрирати како би се избјегла локализована концентрација напона узрокована накнадним заваривањем и накнадном обрадом металних дијелова, смањивањем тачности производа и побољшањем перформанси док смањује ауто делове. Квалитет, смањити производне трошкове.

3.4. Абсорпција енергије и отпорност на удар

Композити композитних смола ојачаних карбонским влакнима (ЦФРП) имају одређени степен вискоеластичности, а постоји мали локални релативни кретање између карбонских влакана и матрице, што може довести до међусобног трења. Под синергетским ефектом вискоеластичности и међусобно трење, ЦФРП делови имају бољу апсорпцију енергије и отпорност на ударце. С друге стране, специјално апсорбовани композитни слој угљеничних влакана се удара у мале фрагменте у брзим колизијама, апсорбује велику количину енергије удара, а капацитет апсорпције енергије је 4 до 5 пута већи од метала, што може ефикасно побољшати возила. Сигурност, заштитите сигурност чланова.

3.5 Добра отпорност на корозију

Композити полимерних матрица ојачаних угљеничним влакнима су углавном састављени од влакана од карбонских влакана и смоле и имају одличне карактеристике отпорности на киселине и алкалије. Ауто делови направљени од њих не требају површински антисептички третман, а њихова временска отпорност и отпорност на старење су добри. Њихов век трајања је добар. 2 до 3 пута више од челика.

3.6 перформансе високе температуре

Перформансе угљеничних влакана на температурама испод 400 ° Ц остаје веома стабилне и нема значајних промјена на 1000 ° Ц.

3.7 Добра отпорност на замор

Материјали ојачани угљеничним влакнима имају инхибиторни ефекат на размножавање цревног црева због влакна, а његова отпорност на замор може досећи 70% до 80%. Структура угљеничних влакана је стабилна. После заморног живота композитног материјала је милион циклуса, његова стопа задржавања чврстоће и даље има 60%, док су челик и алуминијум 40% и 30%, а стаклопластика 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 за нова енергетска путничка возила

Због употребе карбонских влакана, тијело се може смањити за више од 50%. Узимајући у обзир губитак тежине од 100кг на типичном возилу категорије А, значај лакшег возила је врло очигледан. Може се објаснити из следећих аспеката: 1 За једну станицу За путнички аутомобил са 300 км и капацитет пуњења од 45 кВх х, исти опсег вожње може се смањити за 3,6 кВх, што је израчунао стручњак за индустрију, "100 кг на 100 кг, плус 8% повећање у домету вожње." Трошак штедње батерије износи око 0,6 милиона јуана; 2 Просјечан животни циклус вожње 400.000 километара и трошак електричне енергије израчунавају се према 0.9 јуана / кВх. Трошкови електричне енергије за цело возило могу уштедјети 400000/100 × 1,2 × 0,9 = 0,43 милиона. 100км штеди електричну енергију од 1.2кВ · х.) 3Како се примењује материјали од угљеничних влакана, узимајући у обзир степену производње од 50.000 возила, уштеду инвестиција и инвестиција опреме претварају се у економски еквивалент електричних возила, а свако возило Амортизација је уштедела око 2.000 јуана; 4 јер је процес убрзан, трошкови особља барем уштеде 1.000 јуана / Тајвана.

Горе наведене ставке сумирају се на просечну уштеду од 0,6 + 0,432 + 0,2 + 0,1 = 13,3 милиона јуана по возилу, али ови трошкови нису довољни да би се надокнађило повећање трошкова самог материјала због увођења угљеничних влакана. Може се видјети да и даље постоје велики проблеми у примјени тела угљеничних влакана. Ако желите промовирати лагано тело, можете почети само са смањењем уноса процеса и опреме. Горе наведене ставке сумирају се на просечну уштеду од 0,6 + 0,432 + 0,2 + 0,1 = 13,3 милиона јуана по возилу, али ови трошкови нису довољни да би се надокнађило повећање трошкова самог материјала због увођења угљеничних влакана. Може се видјети да и даље постоје велики проблеми у примјени тела угљеничних влакана.

Ако желите промовирати лагано тело, можете почети само са смањењем уноса процеса и опреме.

Ако аутомобил постигне масовну производњу тела од карбонских влакана, трошкови самих материјала од карбонских влакана такође ће бити знатно смањени, цео индустријски ефекат ће бити прилично велики, а економске користи ће такође постати очигледније. Ово су само из перспективе анализе угљеничних влакана, ако узмете у обзир фактор смањивања тежине каросерије алуминијумске легуре од 50кг, према истом разлогу позитиван стацк, економски ефекат је очигледан.

5 Трендови развоја за тело возила

С обзиром на карактеристике композита израђених од угљеничних влакана, овај тип материјала све више подржавају 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. године. Слика 2 показује путоказ за развој композита за ојачање угљеничних влакана за каросерију.

У овом тренутку композити који ојачани угљеничним влакнима углавном се примењују на тијело, тримове и структурне компоненте. На пример, БМВ је користио велики број композитних материјала од угљеничних влакана у развоју различитих модела за производњу структуралних делова тела. Ово је постало важан тренутак за примјену композитних материјала од угљеничних влакана у производњи аутомобила. Истовремено, БМВ је додатно сарађивао са СГЛ-ом у Немачкој, уложио је 100 милиона евра у истраживање и развој јефтиних карбонских влакана и повећао производњу угљеничних влакана са 3.000 тона годишње на 9000 тона како би задовољио растући БМВ и - електрична возила и други. Тражња за моделима.

6. Закључак

Укратко, композитни композитни материјали ојачани угљеничним влакнима (ЦФРП) постали су важан развојни правац за нове аутомобилске материјале у будућности са својим јединственим предностима перформанси. Међутим, како би се промовисала употреба овог материјала у аутомобилској области, неопходно је започети колаборативно истраживање и развој производње, учења и истраживања из сљедећих аспеката: (1) даље тражење прекурсора карбонских влакна са нижим трошковима; (2) Развити нове процесе производње угљеничних влакана, као што су стабилизација материјала прекурсора. Технологија; 3 Оптимизујте параметре процеса производње угљеничних влакана или користите нано-угљена влакна да бисте додатно побољшали перформансе ЦФРП композитних материјала; 4 Развити брзе и дјелотворне ЦФРП делове калупа и производних технологија, као што су технологија брзе чврстоће калупа и технологија контроле протока композитних материјала; 5 Користите технологију рачунарске симулационе анализе (ЦАЕ) за одабир различитих композитних материјала од угљеничних влакана и оптимизујте параметре процеса обраде.