Anglies pluoštas paprastai derinamas su epoksidine derva, kad sudarytų kompozicinę medžiagą. Ši kompozicinė medžiaga paveldi tam tikrų privalumų, tokių kaip specifinė stiprybė, specifinis modulis, nuovargio stipris ir energijos absorbcija bei atsparumas smūgiams. Tuo pačiu metu ji paveldi epoksidą. Dervos formulės dizainas yra lankstus ir įvairesnis, o taikymas yra nukreiptas. Palyginus su aliuminio lydinių konstrukcinėmis dalimis, anglies pluošto kompozitų svorio mažinimo efektas gali siekti 20-40%. Palyginti su plieninėmis metalinėmis dalimis, anglies pluošto kompozicinių medžiagų svorio mažinimo efektas gali siekti 60-80%. Naudojant anglies pluošto kompozitines medžiagas, tai ne tik sumažino visos transporto priemonės kokybę, bet ir paveikė ir keitė automobilių gamybos procesą.
1 proceso tipas
Anglies pluošto sutvirtinti polimerai (CFRP) reiškia medžiagą, gautą jungiant anglies pluoštus kaip armuojančią fazę su termoplastine ar termoreaktyvia derva. CFRP kompozitų gamybos technologija daugiausia apima prepregas ir skysčių formavimo procesus. Anglies pluošto sustiprintų polimerinių matricų kompozitų procesų rūšių lyginamoji analizė pateikta 1 lentelėje.
2 Automobilių detalių surinkimo technologija
Kombinuotų automobilių detalių surinkimas ir ryšys tarp sudėtinių dalių ir metalinių detalių yra neišvengiama problema. Kompozicinė medžiaga yra anizotropinė, tarpsluoksnio stipris yra palyginti mažas, o plokštumas yra mažas, todėl sudėtinių sąnarių konstrukcija ir analizė yra daug sudėtingesnė nei metalas. Ryšys tarp tradicinių metalo dalių automobilių pramonėje netaikomas sudėtinėms medžiagoms. Todėl jungtys yra labai svarbios suprasti ir pagerinti automobilių kompozitų sujungimą ir apsaugą.
Vietinę streso koncentraciją sukelia skaldytų pluoštų tęstinumas. Kompozitinės sąnarys paprastai yra silpniausia bendra struktūra, taigi, jungiamojo stiprio užtikrinimas yra sudėtinio konstrukcinio dizaino raktas. Kompozicinės medžiagos daugiausia suskirstytos į tris kategorijas: klijuotos sąnarių, mechaninių sąnarių ir hibridinių jungčių. Termoplastiniams kompozitams taip pat yra suvirinimo būdai. Kompozitinis jungtinių technologijų projektas turi būti nustatytas atsižvelgiant į specifinį komponentų ir dizaino reikalavimų naudojimą.
2.1 klijų jungtis
Palyginti su mechaniniu ryšiu, pagrindinis privalomasis sujungimo technologijos privalumas yra tas, kad nėra atidarymo sukelto įtempio koncentracijos, sumažėja konstrukcijos kokybė, atsparumas nuovargiui, vibracijos slopinimas ir izoliacijos veikimas yra geri, išvaizda yra lygi ir lygus, klijavimo procesas yra paprastas, ir nėra elektrocheminių korozijos problemų. Tačiau klijavimo technologija taip pat turi tam tikrų trūkumų, pavyzdžiui, sudėtingos kokybės kontrolę, klijavimą, didelį atsparumą klijavimui, patikimų tikrinimo metodų trūkumą, griežtus reikalavimus paviršiaus apdirbimui ir klijavimo paviršiaus klijavimui. Dėl anglies pluošto sudėtinio korpuso pagrindinis ryšys yra klijai.
2.2 Mechaninis jungimas
Mechaninės jungtys paprastai naudoja kniedes ir varžtus ir yra labiausiai paplitęs jungties tipas. Pagrindinis mechaninio jungimo privalumas yra didelis jungties patikimumas, pakartotinis išmontavimas ir surinkimas, atliekant techninę priežiūrą ar keitimą, reikia spręsti paviršių, o poveikis aplinkai yra palyginti mažas. Pagrindinis mechaninio sujungimo trūkumas yra tai, kad jis padidina kokybę, sukelia streso koncentraciją ir sukelia elektrocheminę koroziją sąlytyje su kompozitu. Priklijuoto jungties ir varžto sujungimo palyginimas parodytas 1 paveiksle.
2.3 Mišrus ryšys
Siekiant pagerinti jungties saugumą ir vientisumą, kai kuriose svarbiose prijungimo dalyse tuo pačiu metu naudojamas hibridinis klijų sujungimo ir mechaninio jungimo būdas, o dviejų ryšio būdų privalumai yra visiškai panaudoti, siekiant užtikrinti pakankamą stiprumas ir aukštas jungiamasis taškas. patikimumas.
2.4 Suvirinimas
Suvirinimo technologija daugiausia taikoma termoplastinėms kompozicinėms detalėms. Pagrindinis principas yra šildyti dervą ant išlydyto termoplastinio kompozito paviršiaus, tada suspausti ir prijungti prie jų. Yra trys pagrindiniai suvirinimo būdai: ultragarsinis suvirinimas, elektrinis indukcinis suvirinimas ir atsparus suvirinimas. Suvirinimo privalumai yra geras jungties poveikis ir trumpas ciklas, be paviršiaus apdorojimo, didelio sąnarių stiprumo, žemo įtempio ir tt; trūkumas yra tas, kad jį nelengva išardyti, ir būtina pridėti laidžių medžiagų ar laidų. Be to, kompozicinio konstrukcinio elemento liejimo procese metalinė jungtis gali būti įterpta į pluošto formą, o kompozicinė medžiaga ir metalinis įterptasis komponentas yra integruoti po liejimo, o sudėtinį komponentą galima sujungti su metalu, įterptu komponentas, kad būtų išvengta mechaniškai apdorotų kompozitų.
3 Automobilio naudojimo pranašumai
Renkantis automobilių medžiagas, pavyzdžiui, mechanines savybes, lengvumą, medžiagų stabilumą, medžiagų atsparumą ir apdorojamumą, reikia atsižvelgti į keletą veiksnių. Kiekvienas veiksnys turės didelę įtaką automobilio projektui, gamybai, pardavimui ir naudojimui. Pastaraisiais metais anglies pluošto sustiprinti polimerai (CFRP) tapo nauja automobilių medžiaga, turinti unikalių savybių. Anglies pluošto sutvirtintos polimerinės matricos kompozitai turi tokius pranašumus, palyginti su kitomis automobilių medžiagomis.
3.1 Puikios mechaninės savybės
Anglies pluošto sustiprinto dervos matricos kompozitas (CFRP) yra nuo 1,5 iki 2 g / cm3 tankis, kuris yra tik 1/4 iki 1/5 įprasto anglinio plieno ir yra apie 1/3 lengvesnis nei aliuminio lydinys, bet anglies pluoštas kompozicinė medžiaga. Išsamios mechaninės savybės yra žymiai geresnės nei metalinės medžiagos, o tempiamasis stipris yra 3-4 kartus didesnis nei plieno. Plieno ir aliuminio nuovargio stipris yra nuo 30% iki 50% atsparumo tempimui, o CFRP gali siekti 70-80%. Tuo pačiu metu CFRP taip pat turi geresnes vibracijos slopinimo charakteristikas nei lengvasis metalas. Pavyzdžiui, lengviems lydiniams reikia 9s sustabdyti vibraciją. Anglies pluošto kompozicinė medžiaga gali būti sustabdyta 2 sekundes, o specifinė stipris ir specifinis modulis yra dideli.
3.2 Tinkamas
Anglies pluošto kompozicinė medžiaga turi stiprią tapatybę ir gali pagrįstai pasirinkti bazinę medžiagą pagal eksploatacinių charakteristikų reikalavimus, suprojektuoti pluoštų išdėstymą ir sudėtinę medžiagą, taip pat lanksčiai suprojektuoti gaminį. Pavyzdžiui, sukuriant anglies pluoštus jėgos kryptimi, kompozicinės medžiagos stiprumas gali būti visiškai išnaudotas, taigi ir siekiama taupyti medžiagas ir mažinti kokybę. Produktams, kuriems reikalinga atsparumo korozijai, konstrukcijai gali būti pasirenkama pagrindinė medžiaga, pasižyminti geru atsparumu korozijai.
3.3 Galima integruota gamyba
Moduliavimas ir integracija taip pat yra automobilių konstrukcijos vystymosi tendencija. Kompozitinėse medžiagose formavimo metu lengva susidaryti įvairių formų lenktus paviršius, leidžiančius integruoti automobilių dalių gamybą. Integruotas liejimas gali ne tik sumažinti dalių skaičių ir formų skaičių, sumažinti dalių ir kitų procesų skaičių, bet taip pat žymiai sutrumpinti gamybos ciklą. Pavyzdžiui, jei priekinio galo automobilio modulis pagamintas iš anglies pluošto kompozitinės medžiagos, jis gali realizuoti integruotą integruotą liejimą, vengiant vietinės įtempių koncentracijos, atsiradusios dėl to, kad vėlesnis individualus suvirinimas ir vėlesnis metalinių dalių apdorojimas, ir automobilių detalių mažinimas, kartu užtikrinant produkto tikslumą. ir pagerinti našumą. Kokybė, gamybos sąnaudų mažinimas.
3.4 Energijos sugėrimas ir atsparumas smūgiams
Anglies pluošto sutvirtintas dervos matricos kompozitas (CFRP) turi tam tikrą viskoelastingumą ir yra nedidelis vietinis santykinis judesys tarp anglies pluošto ir matricos, kuris gali sukelti tarpinio trinties. Pagal viskoelastingumo ir tarpinės frikcijos sąveiką, CFRP dalys turi geresnę energijos absorbciją ir atsparumą smūgiams. Kita vertus, specialiai susipainioti anglies pluošto kompozicinė susidūrimo energiją sugerianti struktūra skverbiasi į mažesnius greitojo susidūrimo fragmentus, sugeria didelę smūginės energijos dalį, o jos energijos absorbavimo pajėgumas yra 4-5 kartus didesnis nei metalinių medžiagų, kuris gali veiksmingai pagerinti transporto priemonę. Apsauga siekiant apsaugoti narių saugumą.
3.5 Geras atsparumas korozijai
Anglies pluošto sustiprinta polimerinės matricos kompozicinė medžiaga daugiausia susideda iš anglies pluošto vilkimo ir dervos medžiagų ir turi puikų atsparumą rūgštims ir šarmams. Jų pagamintos automobilių dalys nereikalauja paviršiaus antikorozinio apdirbimo, jos turi gerą atsparumą oro sąlygoms ir atsparumą senėjimui, o jų eksploatavimo trukmė paprastai yra 2-3 kartus didesnė už plieną.
3.6. Gera temperatūra
Anglies pluoštas turi labai stabilų veikimą žemesnėje nei 400 ° C temperatūroje ir daug nesikeičia esant 1000 ° C.
3.7 Geras atsparumas nusidėvėjimui
Anglies pluošto sutvirtinta medžiaga trukdo pluošto nuovargio pluošto augimui, o jos atsparumas nusidėvėjimui gali siekti 70-80%. Anglies pluošto struktūra yra stabili, o kompozicinės medžiagos stiprumas po streso nuovargio ciklo bandymo yra milijonai kartų. Vis dar 60%, o plienas ir aliuminis yra atitinkamai 40% ir 30%, o FRP - nuo 20% iki 25%. Todėl anglies pluošto kompozitų atsparumas nusidėvėjimui tinka daugeliui automobilių pramonėje.
4 Naujų energijos keleivinių transporto priemonių ekonominė analizė
Atsižvelgiant į anglies pluošto nuorodą, kūno svoris gali būti sumažintas daugiau kaip 50%. Pavyzdžiui, atsižvelgiant į 100 kg tipiško A klasės modelio svorį, visos transporto priemonės svoris yra labai akivaizdus. Tai galima paaiškinti iš šių aspektų: 1 už 1 Keleiviniam automobiliui, kurio važiavimo atstumas yra 300 km, o galios suvartojimas yra 45 kW / h, tas pats važiavimo diapazonas gali būti sumažintas 3,6 kW / h pramonės eksperto "100 kg / svorio sumažinimas ir 8% važiavimo intervalo padidėjimas ". Akumuliatoriaus taupymo kaina yra apie 0,6 milijono juanių; 2, kurio gyvenimo ciklas yra 400 000 kilometrų, o vidutinė elektros kaina kainuoja 0,9 juanio / kW · h, elektros energijos sąnaudos gali būti sutaupytos transporto priemonės gyvavimo cikle 400 000/100 × 1,2 × 0,9 = 0,32 milijono juanių. 100km taupymas 1,2kW · h elektros energijos skaičiavimas); 3 Dėl anglies pluošto medžiagų taikymo, atsižvelgiant į gamybos apimtis 50 000 transporto priemonių kaip pavyzdį, sutaupytos investicijos į technologijas ir įrangą yra paverčiamos ekonomine ekvivalentu elektra varomų transporto priemonių kiekvienoje transporto priemonėje. Amortizacija sutaupys apie 2000 juanių; 4, nes procesas yra supaprastintas, personalo išlaidas galima sutaupyti mažiausiai 1000 juanių / Taivanio.
Apskritai vidutinė transporto priemonės kaina yra 0,6 + 0,432 + 0,2 + 0,1 = 1,33 mln., Tačiau šių sąnaudų nepakanka, kad kompensuotų pačios medžiagos kainos padidėjimą dėl anglies pluošto įvedimo. Galima pastebėti, kad anglies pluošto kūno taikymas vis dar yra didelė problema. Jei norite skatinti lengvą kūną, galite pradėti tik mažinant investicijas į technologijas ir įrangą. Apskritai vidutinė transporto priemonės kaina yra 0,6 + 0,432 + 0,2 + 0,1 = 1,33 mln., Tačiau šių sąnaudų nepakanka, kad kompensuotų pačios medžiagos kainos padidėjimą dėl anglies pluošto įvedimo. Galima pastebėti, kad anglies pluošto kūno taikymas vis dar yra didelė problema.
Jei norite skatinti lengvą kūną, galite pradėti tik mažinant investicijas į technologijas ir įrangą.
Jei automobilis realizuos anglies pluošto kūno masinę gamybą, pati anglies pluošto medžiagos kaina labai sumažės, o visas pramonės poveikis bus gana didelis, o ekonominė nauda taps vis akivaizdi. Tai tik analizuojama iš anglies pluošto perspektyvos. Jei mes atsižvelgsime į aliuminio lydinio kūno svorio mažinimo koeficientą 50 kg, ekonominis poveikis savaime suprantamas.
5 kūno vystymuisi
Atsižvelgiant į anglies pluošto sustiprintų kompozicinių medžiagų charakteristikas, tokios medžiagos palaipsniui teikia pirmenybę automobilių gamintojams. Apskaičiuota, kad automobilių sektoriuje anglies pluošto naudojimas kasmet auga vidutiniškai 34%, o iki 2020 m. Pasieks 23 000 tonų. 2 paveikslėlyje pateikiamas anglies pluošto sustiprintų kompozitų kūrimo planas kūnui.
Šiuo metu anglies pluoštu sustiprintos kompozicinės medžiagos daugiausia naudojamos kūno dangoms, dekoratyvinėms dalims ir konstrukciniams elementams ant kūno. Pavyzdžiui, "BMW" naudojo anglies pluošto kompozitus, kurie pagamino įvairius modelius, kurie tapo svarbiu momentu anglies pluošto kompozitams automobilių gamybos srityje. Tuo pat metu "BMW" toliau bendradarbiavo su "SGL" (SGL), investuodamas 100 milijonų eurų, kad būtų sukurtas pigus anglies pluoštas ir padidėtų anglies pluošto gamyba nuo 3000 tonų per metus iki 9000 tonų, kad atitiktų augančias "BMW i" serijos elektrines transporto priemones ir kiti. Modelių paklausa.
6 Išvada
Apibendrinant, anglies pluoštu sustiprintos dervos matricos kompozitai (CFRP) tapo svarbia ateities automobilių naujų medžiagų kūrimo kryptimi dėl jų unikalių eksploatacinių pranašumų. Tačiau, jei ši medžiaga bus reklamuojama ir taikoma automobilių srityje, būtina pradėti pramonės, akademinės bendruomenės ir mokslinių tyrimų bendrus mokslinius tyrimus ir plėtrą iš šių aspektų: 1 toliau ieškoti pigesnio anglies pluošto prekursoriaus; 2 kurti naujus anglies pluošto gamybos procesus, tokius kaip pirmtakų medžiagų stabilumas. 3; optimizuoti anglies pluošto gamybos proceso parametrus arba naudoti nano anglies pluoštą siekiant toliau gerinti CFRP kompozitų našumą; 4 sukurti greitą ir veiksmingą CFRP dalių liejimo gamybos technologiją, tokią kaip greitas kietėjimo būdas, kompozicinės medžiagos srauto valdymo technologijos; 5 Naudokite kompiuterio modeliavimo analizės technologiją (CAE), kad pasirinktumėte įvairias anglies pluošto kompozitines medžiagas ir optimizuotumėte liejimo proceso parametrus.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------
XIAMEN LFT COMPOSITE PLASTIC CO., LTD.
Sutelkti dėmesį į (LFT-G, LFRT) Moksliniai tyrimai ir plėtra: PA, PP, TPU, PPS, PBT, PPA ilgo stiklo pluošto ir anglies pluošto nepertraukiamo infiltracijos termoplastinių kompozitinių armatūros serijų inžinerinių plastikų
Jei jums reikia daugiau informacijos, susisiekite su manimi.
Mike Lee
El. Paštas sale02@lfrtplastic.com
Mobilusis telefonas: + 86-180-5026-9764 (wechat / whatsapp / skype)
Interneto svetainė: www.lfrt-plastic.com
Pridėti: Nr.27 Hongxi Road, Tiangong Chuangxin technologijų parkas, Maxiang Town, Xiang'an Dist., Xiamen, Fujian, China.
