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碳纖維復合材料在汽車工業(yè)中的應用

來源:江蘇優(yōu)培德復合材料有限公司 發(fā)布時間:2017-08-14 09:20:43 瀏覽人次:1954

碳纖維復合材料用于汽車部件上不僅可以實現(xiàn)汽車輕量化,而且在安全性與乘用舒適性等方面也有很大提高,因此越來越受到汽車工業(yè)的重視,很多汽車制造商生產(chǎn)的豪華轎車(如通用、寶馬、大眾、奔馳、福特、奧迪、本田、日產(chǎn)等)幾乎都開始試用或已經(jīng)采用了各種碳纖維復合材料。

1) 碳纖維復合材料應用于汽車車身、底盤及承力部件,在保證安全性的同時具有十分明顯的減重效果。在各種材料制造的車身中碳纖維復合材料是最輕的,尤其是與鋼制車身相比,輕量化效果達53%以上。

美國通用汽車公司1992年展出了由碳纖維復合材料制造車身的超輕概念車,車身質(zhì)量為 191.0 kg,整車質(zhì)量降低68%,節(jié)油40%。蘭博基尼汽車2011年推出了Mucilage替代車型,該車采用了全碳纖維復合材料單殼體車身,質(zhì)量僅有145.5 kg。目前,碳纖維復合材料制成的車身結(jié)構(gòu)件已在德國寶馬公司開發(fā)的Z-9和Z-22系列中大量采用。德國大眾汽車公司的“2L車”CC1 研究項目,碳纖維復合材料用于車身的比例高達 45%。通用汽車公司采用碳纖維復合材料制成的 Chevrolet Corvette Z06紀念版轎車的發(fā)動機罩蓋,質(zhì)量僅9.3 kg。福特和保時捷的發(fā)動機罩也全部采用了碳纖維復合材料,在安全性不降低的前提下獲得了極高的輕量化效果。

2003年,戴姆勒克萊斯勒公司研制的Dodge Viper跑車采用了碳纖維復合材料制造的擋板支架系統(tǒng),每個支架質(zhì)量僅1.93 kg,4個復合部件總重6.1 kg,與金屬擋板支架系統(tǒng)相比,質(zhì)量減輕了 18 kg,剛度提高了22%。此外,作為輕質(zhì)高強材料,碳纖維復合材料也可應用在高強度承力結(jié)構(gòu)件上,如碳纖維承重架、減振彈簧葉片等。用碳纖維復合材料制造的板簧僅重14 kg,比鋼制的輕 76%。根據(jù)世界鋁業(yè)協(xié)會的報告,汽車質(zhì)量每減少10%,油耗可降低6%~8%,排放減少5%~6%,每降低消耗1 L燃油,將減少2.45 kg的CO2排放量,可見在汽車上使用碳纖維復合材料,提高燃油經(jīng)濟性,節(jié)能環(huán)保的作用非常明顯。

2)碳纖維復合材料振動衰減系數(shù)大,吸振能力強,用于傳動系統(tǒng)和發(fā)動機部件,不僅能減輕車的質(zhì)量,還可以減少振動、降低噪聲,從而增加乘坐舒適度。奧迪Quattro系列、日本尼桑GTR和 Fairladyz車型、阿斯頓·馬丁V8 Vantage Coupe車型和Mazda RX-8車型上已大量使用了碳纖維復合材料制造的傳動軸?;谔祭w維復合材料在可靠性、耐久性和強度等方面的優(yōu)點,日本近年開始在制造汽車渦輪增壓器壓氣機葉輪時用其替代鋁合金,將葉輪質(zhì)量降低48%,從而使轉(zhuǎn)子慣量降低,加速性能提高,極大縮短渦輪增壓器的響應滯后,對碳纖維進行表面處理,大幅提高了碳纖維復合材料的強度,為在發(fā)動機中應用碳纖維復合材料提供了很好的借鑒。

3)與金屬材料相比,采用碳纖維復合材料制造車身可以省去復雜的金屬模具、沖壓、焊接及噴涂投資,綜合生產(chǎn)成本要降低很多。根據(jù)MSL的研究成果,在一定產(chǎn)量之內(nèi)的汽車(低于2萬輛),使用樹脂傳遞模塑成型(RTM)生產(chǎn)的碳纖維復合材料車身比金屬工藝的車身綜合成本低,說明了小批量生產(chǎn)時碳纖維復合材料用于車身的經(jīng)濟優(yōu)勢,因此其在未來環(huán)保車型的開發(fā)中具有較強的競爭力和良好的社會效益。

本公司--江蘇優(yōu)培德復合材料有限公司,致力于碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維等復合材料汽車及工業(yè)領(lǐng)域的高性能零件開發(fā)、試制及生產(chǎn),公司團隊在汽車零部件配套的不同專業(yè)領(lǐng)域如公司管理、市場營銷、項目管理、產(chǎn)品及工藝設(shè)計開發(fā)、質(zhì)量管理等均擁有15年以上的從業(yè)經(jīng)驗,并有著與VOLVO、神龍、通用、上汽等客戶多年的開發(fā)供貨經(jīng)驗,具備從產(chǎn)品概念設(shè)計、模擬分析、模具設(shè)計、樣品制造、試驗驗證、一直到批量生產(chǎn)的能力,因此公司致力于碳纖維、玻璃纖維等汽車及性能要求更高的工業(yè)設(shè)備方面的應用。公司與行業(yè)內(nèi)的模具及原材料供應商建立緊密合作關(guān)系,使我們的產(chǎn)品在選材、品質(zhì)、工藝及成本上均能提供客戶更優(yōu)的方案。

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