Vários fatores precisam ser considerados na seleção de materiais automotivos, como propriedades mecânicas, peso leve, estabilidade do material, designabilidade do material e processabilidade. Cada fator terá um impacto significativo no design, produção, vendas e uso do carro. Nos últimos anos, polímeros reforçados com fibra de carbono (CFRP) tornou-se um novo material automotivo com suas características únicas de desempenho. Os compósitos com matriz de polímero reforçados com fibra de carbono apresentam as seguintes vantagens em relação a outros materiais automotivos.
1. Excelentes propriedades mecânicas
O compósito com matriz de resina reforçada com fibra de carbono (CFRP) tem uma densidade de 1,5 a 2 g / cm3, que é de apenas 1/4 a 1/5 do aço carbono comum, e é cerca de 1/3 mais leve que a liga de alumínio, mas fibra de carbono material compósito As propriedades mecânicas abrangentes são significativamente melhores que as dos materiais metálicos, e a resistência à tração é de 3 a 4 vezes a do aço. A resistência à fadiga do aço e do alumínio é de 30% a 50% da resistência à tração, enquanto o CFRP pode atingir 70% a 80%. Ao mesmo tempo, o CFRP também possui melhores características de amortecimento de vibrações do que o metal leve. Por exemplo, a liga leve precisa de 9s para interromper a vibração. O material compósito de fibra de carbono pode ser parado por 2 segundos, e a força específica e o módulo específico são altos.
2. Designável
O material compósito de fibra de carbono tem uma forte capacidade de designação e pode selecionar o material base razoavelmente de acordo com o requisito de desempenho, projetar o arranjo das fibras e a forma estrutural do material compósito e projetar o produto com flexibilidade. Por exemplo, ao dispor as fibras de carbono na direção da força, a anisotropia da resistência do material compósito pode ser totalmente utilizada, alcançando assim a finalidade de economizar materiais e reduzir a qualidade. Para produtos que exigem resistência à corrosão, um material de base com boa resistência à corrosão pode ser selecionado para o projeto.
3. Pode conseguir manufatura integrada
Modularidade e integração também são uma tendência de desenvolvimento da estrutura do automóvel. Materiais compósitos são fáceis de formar superfícies curvas de várias formas durante a moldagem, permitindo a fabricação integrada de peças automotivas. A moldagem integrada pode não apenas reduzir o número de peças e o número de moldes, reduzir o número de peças e outros processos, mas também encurtar consideravelmente o ciclo de produção. Por exemplo, se o módulo frontal do automóvel for feito de material compósito de fibra de carbono, ele pode realizar a moldagem integral integrada, evitando a concentração de tensão local causada pela subsequente soldagem sob medida e subseqüente processamento de peças metálicas e reduzindo peças de automóveis, garantindo a precisão do produto e melhorando o desempenho. Qualidade, reduzindo os custos de fabricação.
4. Absorção de energia e resistência ao impacto
O compósito com matriz de resina reforçada com fibra de carbono (CFRP) tem uma certa viscoelasticidade, e existe um leve movimento relativo local entre a fibra de carbono e a matriz, que pode gerar atrito interfacial. Sob a sinergia da viscoelasticidade e da fricção interfacial, as peças CFRP têm melhor absorção de energia e resistência ao impacto. Por outro lado, a estrutura de absorção de energia de colisão de compósito de fibra de carbono especialmente tecida se quebra em fragmentos menores em colisões de alta velocidade, absorve uma grande quantidade de energia de impacto e sua capacidade de absorção de energia é 4 a 5 vezes maior que a de materiais metálicos. que pode efetivamente melhorar o veículo. Segurança para proteger a segurança dos membros.
5. Boa resistência à corrosão
O material compósito com matriz de polímero reforçado com fibra de carbono é composto principalmente por fibra de carbono e material de resina, e tem excelente resistência a ácidos e álcalis. As peças de automóveis fabricadas pela mesma não necessitam de tratamento anticorrosivo de superfície, e têm boa resistência a intempéries e resistência ao envelhecimento, e a vida útil é geralmente de 2 a 3 vezes a do aço.
6. desempenho de alta temperatura
A fibra de carbono tem um desempenho muito estável abaixo de 400 ° C e não muda muito a 1 000 ° C.
7. Bom desempenho anti-fadiga
O material reforçado com fibra de carbono tem um obstáculo ao crescimento de trincas por fadiga da fibra, e a sua resistência à fadiga pode atingir 70% a 80%. A estrutura da fibra de carbono é estável, e a resistência do material composto após o teste de ciclo de fadiga ao estresse é de milhões de vezes. Ainda existem 60%, enquanto o aço e o alumínio são 40% e 30%, respectivamente, e o FRP é de apenas 20% a 25%. Portanto, a resistência à fadiga dos compósitos de fibra de carbono é adequada para uma ampla gama de aplicações na indústria automotiva.
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