Se deben tener en cuenta una serie de factores cuando se seleccionan materiales de automoción, tales como propiedades mecánicas, peso ligero, estabilidad del material, designación del material y procesabilidad. Cada factor tendrá un impacto significativo en el diseño, producción, venta y uso del automóvil. En los últimos años, los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) se han convertido en un nuevo material para automóviles con sus características de rendimiento únicas. Los compuestos de matriz polimérica reforzada con fibra de carbono tienen las siguientes ventajas sobre otros materiales de automoción.
1. Excelentes propiedades mecánicas
El compuesto de matriz de resina reforzada con fibra de carbono (CFRP) tiene una densidad de 1.5 a 2 g / cm3, que es solo 1/4 a 1/5 del acero al carbono ordinario, y es aproximadamente 1/3 más liviano que la aleación de aluminio, pero fibra de carbono material compuesto Las propiedades mecánicas integrales son significativamente mejores que las de los materiales metálicos, y la resistencia a la tracción es de 3 a 4 veces mayor que la del acero. La resistencia a la fatiga del acero y el aluminio es del 30% al 50% de la resistencia a la tracción, mientras que el CFRP puede alcanzar del 70% al 80%. Al mismo tiempo, CFRP también tiene mejores características de amortiguación de vibraciones que el metal ligero. Por ejemplo, la aleación ligera necesita 9s para detener la vibración. El material compuesto de fibra de carbono puede detenerse durante 2 segundos, y la resistencia específica y el módulo específico son altos.
2. Designable
El material compuesto de fibra de carbono tiene una fuerte designabilidad, y puede seleccionar el material base razonablemente según los requisitos de rendimiento, diseñar la disposición de las fibras y la forma estructural del material compuesto, y diseñar de manera flexible el producto. Por ejemplo, disponiendo las fibras de carbono en la dirección de la fuerza, la anisotropía de la resistencia del material compuesto se puede utilizar completamente, logrando así el propósito de ahorrar materiales y reducir la calidad. Para productos que requieren resistencia a la corrosión, se puede seleccionar para el diseño un material base con buena resistencia a la corrosión.
3. Puede lograr la fabricación integrada
La modularidad y la integración también son una tendencia de desarrollo de la estructura del automóvil. Los materiales compuestos son fáciles de formar superficies curvas de varias formas durante el moldeo, lo que permite la fabricación integrada de piezas de automóviles. El moldeado integrado no solo puede reducir el número de piezas y la cantidad de moldes, reducir el número de piezas y otros procesos, sino también acortar considerablemente el ciclo de producción. Por ejemplo, si el módulo frontal del automóvil está hecho de material compuesto de fibra de carbono, puede realizar un moldeado integrado integral, evitando la concentración local de tensiones causada por la posterior soldadura a medida y el posterior procesamiento de piezas metálicas, y reduciendo las piezas de automóvil al tiempo que garantiza la precisión del producto y mejorar el rendimiento. Calidad, reduciendo los costos de fabricación.
4. Absorción de energía y resistencia al impacto
El compuesto de matriz de resina reforzada con fibra de carbono (CFRP) tiene una cierta viscoelasticidad, y existe un ligero movimiento local relativo entre la fibra de carbono y la matriz, que puede generar fricción interfacial. Bajo la sinergia de la viscoelasticidad y la fricción interfacial, las piezas de CFRP tienen una mejor absorción de energía y resistencia al impacto. Por otro lado, la estructura de absorción de energía de colisión compuesta de fibra de carbono especialmente tejida se rompe en fragmentos más pequeños en colisión de alta velocidad, absorbe una gran cantidad de energía de impacto y su capacidad de absorción de energía es 4 a 5 veces mayor que la de materiales metálicos. que puede mejorar efectivamente el vehículo. Seguridad para proteger la seguridad de los miembros.
5. Buena resistencia a la corrosión
El material compuesto de matriz de polímero reforzado con fibra de carbono está compuesto principalmente por material de arrastre y resina de fibra de carbono, y tiene una excelente resistencia a los ácidos y los álcalis. Las piezas de automóviles fabricadas por el mismo no necesitan tratamiento anticorrosión superficial, y tienen buena resistencia a la intemperie y al envejecimiento, y la vida útil es generalmente de 2 a 3 veces mayor que la del acero.
6. funcionamiento de alta temperatura
La fibra de carbono tiene un rendimiento muy estable por debajo de 400 ° C y no cambia mucho a 1 000 ° C.
7. Buen rendimiento anti-fatiga
El material reforzado con fibra de carbono tiene un obstáculo para el crecimiento de grietas por fatiga de la fibra, y su resistencia a la fatiga puede alcanzar del 70% al 80%. La estructura de la fibra de carbono es estable y la resistencia del material compuesto después de la prueba de ciclo de fatiga por esfuerzo es millones de veces. Todavía hay un 60%, mientras que el acero y el aluminio son 40% y 30% respectivamente, y FRP es solo 20% a 25%. Por lo tanto, la resistencia a la fatiga de los compuestos de fibra de carbono es adecuada para una amplia gama de aplicaciones en la industria del automóvil.
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