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汽车制造

概念车的时尚车身

产业

50年前,汽车设计师就开始使用碳纤维复合材料了。碳纤维复合材料在保障稳定性、坚固度,和低重量的同时,能够形成任何复杂和不寻常的形状,所以在汽车制造业被全方面使用。

在现代化的世界,很难想象没有汽车的生活,汽车已经成为了我们生活中不可缺少的一部分。正是因为这样,汽车制造行业在不停地进步,不断出现工艺性更完善、更具现代性的汽车。使用复合材料,实现了汽车制造领域节约燃油、通过降低重量增加功率、优化外形的追求。

通过减轻汽车构造节省燃油

使用碳纤维复合材料的优势

碳纤维在汽车制造业已被使用多年,每年材料的使用范围都在扩大。

碳纤维复合材料比金属更轻便,更坚固。对于消费者来说,轻型汽车意味着在保证安全性能的同时,还能节省燃油。

  • 高品质
  • 高强度
  • 高比刚度
  • 低变形度
  • 高疲劳强度
  • 环保功能

在汽车制造领域使用以碳纤维为基础的复合材料与使用玻璃纤维复合材料相比较,具有以下优势


碳纤维复合材料比钢铁轻5倍,比铝轻1.8倍


碳纤维复合材料具有高耐蚀性


碳纤维复合材料比标准种类的钢铁坚固数十倍


碳纤维和其他材料技术参数比较:

纤维类型




拉伸强度,MPa 拉伸弹性模量, GPa 断裂伸长率, % 密度, g/cm3
碳纤维(以聚丙烯腈前体为基础) 高强度标准模量 3500-5000 200-280 1.4-2.0 1.75-1.80
高强度中等模量 4500-7000 280-325 1.7-2.1 1.73-1.81
高模量 3500-5000 325-450 0.7-1.4 1.75-1.85
超高模量 2500-4000 450-600 0.7-1.0 1.85-1.95
玻璃纤维 E-玻璃 2500-3800 70-75 4.5-4.7 2.5-2.7
S-玻璃 4000-4500 80-90 5.0-5.3 2.5
有机纤维 芳纶纤维 3000-3600 60-180 2.4-3.6 1.45
聚乙烯纤维 200-3000 5-170 3-80 0.96
钢纤维 高强度 1200-2800 200 3.5 7.8
防锈 800-2000 190 3.0 7.8
玄武岩纤维 3000-4800 90-110 3.0 2.6-2.8
硼纤维 3500-4000 350-400 0.5-0.7 2.6

使用


碳纤维是用于制造赛车和超级跑车构件,及极具时尚感的流线型车身的主要聚合材料。

为了完善现代概念车的技术特性,赋予其不寻常的外形,大部分知名汽车联合企业生产的汽车车身使用了50%的碳纤维材料。

很多汽车的消耗材料为复合材料。复合材料制造的外胎、摩擦片、刹车片能够延长年限,提高在高强力条件下作业的效率。复合材料制造离合器能够提高离合器的工作质量。

使用碳纤维制作座椅底座、变速杆、仪器板、装饰板能够突出汽车不寻常的外形,延长汽车年限。

碳纤维和芳族聚酰胺纤维被广泛使用于赛车服装。制服、头盔、碳板鞋、手套、护背装备等不但样式时尚,还能提高安全性能,降低重量。(尤其是对于头盔来说)。


目前,几乎所有知名汽车巨头企业生产的概念车车身都使用了超过50 %的以碳纤维为基础的复合材料。

50% от объёма кузова составляют детали из углекомпозитов

历史

上个世纪60年代,随着航空航天领域的发展和新技术的诞生,开始在汽车制造业使用碳纤维复合材料。

刚强度、高刚性、低重量的碳纤维复合材料最早适用于制造体育赛车。碳纤维复合材料的特性对于赛车体育来说至关重要,能够保障赛车以最快的速度达到终点。

经验


采用碳纤维复合材料制作的Formula I赛车底盘能够在撞击速度达200米每小时的情况下,保障赛车手自行离开事发地。

意大利企业ATR Group(以与Ferrari、Porsche、 Bugatti的合作知名)是汽车复合材料最大的生产商之一。

新型BMW i-series是有效使用复合材料的范例。得益于碳纤维复合材料制造的车顶杠、中柱、后柱、门槛、中央层,汽车重量减轻了300 kg。

结论

碳纤维复合材料在汽车制造领域占据了较高的位置。轻便坚固的碳纤维复合材料适合于制造外形优美、构造复杂的零件。


目前,以碳纤维为基础的复合材料主要使用于超级汽车。但是随着技术的发展,现代工业对于新型材料的重视将降低碳纤维复合材料的陈本,从而扩大材料在大众型系列汽车的使用。