Il-fibra tal-karbonju hija ġeneralment magħquda mar-reżina epoxy biex tifforma materjal kompost. Dan il-materjal kompost inieded serje ta 'vantaġġi bħal qawwa speċifika, modulu speċifiku, saħħa tal-għeja u assorbiment tal-enerġija u reżistenza għax-xokk tal-fibra tal-karbonju nnifisha. Fl-istess ħin, jirtu epoxy. Id-disinn tal-formula tar-reżina hija flessibbli u diversa, u l-applikazzjoni hija mmirata. Meta mqabbel ma 'partijiet strutturali tal-liga tal-aluminju, l-effett tat-tnaqqis tal-piż tal-komposti tal-fibra tal-karbonju jista' jilħaq 20% sa 40%. Meta mqabbel ma 'partijiet tal-metall tal-azzar, l-effett tat-tnaqqis tal-piż tal-materjali komposti tal-fibra tal-karbonju jista' jilħaq 60% sa 80%. Użu ta 'materjali komposti tal-fibra tal-karbonju Mhux biss naqqset il-kwalità tal-vettura kollha, iżda affettwat u biddlet ukoll il-proċess tal-manifattura tal-karozzi sa ċertu punt.
Tip ta 'proċess 1
Il-Polimeri Rinforjati tal-Fibri tal-Karbonju (CFRP) jirreferu għal materjal miksub billi l-fibri tal-karbonju jiġu kkombinati bħala fażi ta 'rinforz b'materjal ta' raża termoplastika jew thermosetting. It-teknoloġija tal-manifattura tal-komposti CFRP tinkludi l-aktar il-proċessi prepreg u li jiffurmaw likwidu. L-analiżi komparattiva tat-tipi ta 'proċess tal-kompożiti tal-matriċi tal-polimer imsaħħaħ bil-fibra tal-karbonju tidher fit-Tabella 1.
2 It-teknoloġija tal-assemblaġġ tal-partijiet tal-karozzi
L-assemblaġġ magħqud bejn il-partijiet tal-karozzi komposti u l-konnessjoni bejn il-partijiet komposti u l-komponenti tal-metall huwa problema inevitabbli. Il-materjal kompost huwa anisotropiku, is-saħħa tas-saff ta 'bejn is-saffi hija relattivament baxxa, u d-ductility huwa żgħir, li jagħmel id-disinn u l-analiżi tal-ġonot komposti ferm iktar ikkumplikati mill-metall. Il-konnessjoni bejn il-partijiet tradizzjonali tal-metall tal-industrija tal-karozzi mhix applikabbli għall-materjali komposti. Konnessjonijiet, għalhekk, huwa kruċjali biex jifhem u jtejjeb il-mod li bih il-kompożiti tal-karozzi huma magħquda u assigurati.
Il-konċentrazzjoni tal-istress lokali hija kkawżata mill-kontinwità tal-fibri miksura. Ġonot komposti huma ġeneralment ir-rabta l-iktar dgħajfa fl-istruttura ġenerali, biex b'hekk tkun żgurata s-saħħa konġunta hija l-muftieħ għad-disinn strutturali kompost. Materjali komposti huma prinċipalment maqsuma fi tliet kategoriji, jiġifieri ġogi bil-kolla, ġonot mekkaniċi, u ġonot ibridi tat-tnejn. Għal komposti termoplastiċi, hemm ukoll tekniki ta 'wweldjar. Id-disinn konġunt tat-teknoloġija konġunta jeħtieġ li jiġi stabbilit ibbażat fuq l-użu speċifiku tar-rekwiżiti tal-komponent u tad-disinn.
2.1 konnessjoni tal-kolla
Meta mqabbel mal-konnessjoni mekkanika, il-vantaġġ ewlieni tat-teknoloġija tal-irbit huwa li m'hemm l-ebda konċentrazzjoni tal-istress ikkawżata mill-ftuħ, titnaqqas il-kwalità tal-istruttura, ir-reżistenza għall-fatigue, id-damping tal-vibrazzjoni u l-prestazzjoni tal-iżolament huma tajbin; bla xkiel, il-proċess tal-irbit huwa sempliċi, u m'hemm l-ebda problema ta 'korrużjoni elettrokimika. Madankollu, it-teknoloġija tal-irbit għandha wkoll xi nuqqasijiet, bħal diffikultà fil-kontroll tal-kwalità tat-twaħħil, tixrid kbir ta 'saħħa ta' twaħħil, nuqqas ta 'metodi ta' spezzjoni affidabbli, rekwiżiti stretti għat-trattament tal-wiċċ u proċess ta 'twaħħil tal-wiċċ tat-twaħħil. Għall-korp kompost tal-fibra tal-karbonju, il-kolla hija l-konnessjoni prinċipali.
2.2 Konnessjoni mekkanika
Konnessjonijiet mekkaniċi tipikament jużaw rivets u boltijiet u huma l-iktar tip komuni ta 'konnessjoni. Il-vantaġġ ewlieni tal-konnessjoni mekkanika hija l-affidabbiltà għolja tal-konnessjoni, iż-żarmar u l-assemblaġġ ripetuti waqt il-manutenzjoni jew is-sostituzzjoni, il-ħtieġa li tiġi ttrattata l-wiċċ u l-impatt fuq l-ambjent huwa relattivament żgħir. L-iżvantaġġ prinċipali tat-twaħħil mekkaniku huwa li jżid il-kwalità, jikkawża konċentrazzjoni ta 'tensjoni, u jikkawża korrożjoni elettrokimika f'kuntatt mal-kompost. Il-paragun tal-konnessjoni tar-rivet u l-konnessjoni tal-bolt tidher fil-Figura 1.
2.3 Konnessjoni mħallta
Sabiex tittejjeb is-sigurtà u l-integrità tal-konnessjoni, f'xi partijiet ta 'konnessjoni importanti, il-metodu ta' konnessjoni ibrida ta 'konnessjoni tal-kolla u konnessjoni mekkanika ġeneralment tintuża fl-istess ħin, u l-vantaġġi taż-żewġ metodi ta' konnessjoni huma utilizzati b'mod sħiħ biex jiżguraw biżżejjed saħħa u punt ta 'konnessjoni għoli. affidabilità.
2.4 Iwweldjar
It-teknoloġija ta 'l-iwweldjar hija applikata prinċipalment għal partijiet komposti termoplastiċi. Il-prinċipju bażiku huwa li ssaħħan ir-reżina fuq il-wiċċ tal-kompost termoplastiku imdewweb, u mbagħad ippressahom u jingħaqdu magħhom. Hemm tliet metodi ewlenin ta 'l-iwweldjar: l-iwweldjar ultrasoniku, l-iwweldjar bl-induzzjoni elettrika u l-iwweldjar tar-reżistenza. Il-vantaġġi tal-iwweldjar huma effett ta 'konnessjoni tajjeb u ċiklu qasir, l-ebda trattament tal-wiċċ, saħħa konġunta għolja, stress baxx, eċċ .; l-iżvantaġġ huwa li mhux faċli li tinqata ', u huwa meħtieġ li jiżdiedu materjali konduttivi jew wajers. Barra minn hekk, fil-proċess tal-iffurmar tal-membru strutturali kompost, il-konnettur tal-metall jista 'jiġi inkorporat fil-preforma tal-fibra, u l-materjal kompost u l-komponent integrat tal-metall huma integrati wara l-iffurmar, u l-komponent kompost jista' komponent biex jiġu evitati kompożiti ta 'ħsara bil-magni.
3 Vantaġġi ta 'applikazzjoni għall-karozzi
Għandhom jitqiesu għadd ta 'fatturi meta jintgħażlu materjali tal-karozzi, bħal proprjetajiet mekkaniċi, ħfief, stabilità tal-materjal, id-definizzjoni tal-materjal, u l-ipproċessar. Kull fattur se jkollu impatt sinifikanti fuq id-disinn, il-produzzjoni, il-bejgħ u l-użu tal-karozza. Fis-snin riċenti, il-Polimeri Rinforjati tal-Karbonju tal-Fibra (CFRP) saru materjal awtomobilistiku ġdid bil-karatteristiċi uniċi ta 'prestazzjoni tiegħu. Il-kompożiti tal-matriċi tal-polimer imsaħħaħ tal-fibra tal-karbonju għandhom il-vantaġġi li ġejjin fuq materjali awtomotivi oħra.
3.1 Propjetajiet mekkaniċi eċċellenti
Il-kompost matriċi tar-raża msaħħa tal-fibra tal-karbonju (CFRP) għandu densità ta '1.5 sa 2 g / ċm3, li hija biss 1/4 sa 1/5 ta' azzar tal-karbonju ordinarju, u hija madwar 1/3 eħfef minn liga ta 'aluminju, Materjal kompost Il-proprjetajiet mekkaniċi komprensivi huma ferm aħjar minn dak ta 'materjali metalliċi, u s-saħħa tat-tensjoni hija 3 sa 4 darbiet dik ta' l-azzar. Il-qawwa tal-għeja ta 'l-azzar u l-aluminju hija 30% sa 50% ta' saħħa tat-tensjoni, filwaqt li CFRP jista 'jilħaq 70% sa 80%. Fl-istess ħin, is-CFRP għandha wkoll karatteristiċi aħjar ta 'damping tal-vibrazzjoni minn metall ħafif. Per eżempju, liga ħafifa teħtieġ 9s biex tieqaf il-vibrazzjoni. Il-materjal kompost tal-fibra tal-karbonju jista 'jitwaqqaf għal 2 sekondi, u s-saħħa speċifika u l-modulu speċifiku huma għoljin.
3.2 Iddisinjati
Il-materjal kompost tal-fibra tal-karbonju għandu kapaċità ta 'disinjabilità qawwija, u jista' jagħżel il-materjal tal-bażi b'mod raġonevoli skont ir-rekwiżit tal-prestazzjoni, jiddisinja l-arranġament tal-fibri u l-forma strutturali tal-materjal kompost u jiddisinja b'mod flessibbli l-prodott. Per eżempju, bl-arranġament tal-fibri tal-karbonju fid-direzzjoni tal-forza, l-anisotropija tas-saħħa tal-materjal kompost tista 'tintuża bis-sħiħ, biex b'hekk jinkiseb l-iskop li jiġu ffrankati materjali u titnaqqas il-kwalità. Għal prodotti li jeħtieġu reżistenza għall-korrużjoni, materjal bażi b'reżistenza tajba għall-korrużjoni jista 'jintgħażel għad-disinn.
3.3 Il-manifattura integrata hija possibbli
Il-modularità u l-integrazzjoni huma wkoll xejra ta 'żvilupp tal-istruttura tal-karozzi. Materjali komposti huma faċli biex jifformaw uċuħ mgħawġa ta 'diversi forom waqt l-iffurmar, li jippermettu l-manifattura integrata ta' partijiet tal-karozzi. Il-mudellar integrat mhux biss jista 'jnaqqas in-numru ta' partijiet u n-numru ta 'forom, inaqqas in-numru ta' partijiet u proċessi oħra, iżda jnaqqas ħafna ċ-ċiklu tal-produzzjoni. Per eżempju, jekk il-modulu ta 'quddiem tal-karozza huwa magħmul minn materjal kompost ta' fibra tal-karbonju, jista 'jwettaq iffurmar integrat integrali, li jevita konċentrazzjoni lokali ta' tensjoni kkawżata minn issaldjar sussegwenti sussegwenti u pproċessar sussegwenti ta 'partijiet tal-metall, u tnaqqas il- u t-titjib tal-prestazzjoni. Kwalità, tnaqqis fl-ispejjeż tal-manifattura.
3.4 Assorbiment ta 'enerġija u reżistenza għall-impatt
Il-kompost tal-matriċi tar-reżina rinforzata bil-fibra tal-karbonju (CFRP) għandu ċerta viscoelasticity, u hemm mozzjoni żgħira relattiva lokali bejn il-fibra tal-karbonju u l-matriċi, li tista 'tiġġenera frizzjoni interfacial. Taħt is-sinerġija tal-viscoelasticity u l-frizzjoni interfacial, il-partijiet CFRP għandhom assorbiment aħjar tal-enerġija u reżistenza tal-impatt. Min-naħa l-oħra, l-istruttura li tassorbi l-enerġija tal-ħabta komposti tal-fibra tal-karbonju minsuġa apposta tinqasam fi frammenti iżgħar f'ħabta b'veloċità għolja, tassorbi ammont kbir ta 'enerġija ta' impatt, u l-kapaċità tagħha ta 'assorbiment tal-enerġija hija 4 jew 5 darbiet ogħla minn dik tal- li jistgħu jtejbu b'mod effettiv il-vettura. Sigurtà biex tipproteġi s-sigurtà tal-membri.
3.5 Reżistenza tajba għall-korrużjoni
Il-materjal kompost tal-matriċi tal-polimer imsaħħaħ tal-fibra tal-karbonju huwa magħmul prinċipalment minn materjal ta 'rmunkar tal-fibra tal-karbonju u għandu reżistenza eċċellenti ta' aċidu u alkali. Il-partijiet tal-karozzi mmanifatturati mill-istess m'għandhomx bżonn trattament tal-wiċċ kontra l-korrużjoni, u għandhom reżistenza tat-temp tajba u reżistenza kontra t-tixjiħ, u l-ħajja tas-servizz hija ġeneralment Huwa minn 2 sa 3 darbiet dak tal-azzar.
3.6 Prestazzjoni tat-temperatura tajba
Il-fibra tal-karbonju għandha prestazzjoni stabbli ħafna taħt l-400 ° C u ma tinbidilx ħafna f'1 000 ° C.
3.7 Reżistenza tajba għall-għeja
Il-materjal imsaħħaħ tal-fibra tal-karbonju jfixkel it-tkabbir tal-fibra tax-xquq tal-għeja tal-fibra, u r-reżistenza għall-għeja tagħha tista 'tilħaq 70% sa 80%. L-istruttura tal-fibra tal-karbonju hija stabbli, u s-saħħa tal-materjal kompost wara t-test taċ-ċiklu ta 'għeja stress hija miljuni ta' drabi. Għad hemm 60%, filwaqt li l-azzar u l-aluminju huma 40% u 30% rispettivament, u FRP huwa biss 20% sa 25%. Għalhekk, ir-reżistenza għall-għeja tal-komposti tal-fibra tal-karbonju hija adattata għal firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet fl-industrija awtomotiva.
4 Analiżi ekonomika ta 'vetturi ġodda għall-passiġġieri tal-enerġija
Minħabba r-referenza tal-fibra tal-karbonju, il-piż tal-ġisem jista 'jitnaqqas b'aktar minn 50%. Meta tieħu l-piż ta 'telf ta' 100kg tal-mudell tipiku tal-klassi A bħala eżempju, il-piż tal-vettura sħiħa huwa ovvju ħafna. Jista 'jiġi spjegat mill-aspetti li ġejjin: 1 għal 1 Għal karozza tal-passiġġieri b'distanza ta' sewqan ta '300km u konsum ta' enerġija ta '45kW · h, l-istess firxa ta' sewqan tista 'titnaqqas bi 3.6kW · h mill-espert tal-industrija "100kg kull tnaqqis fil-piż u żieda ta 'firxa ta' sewqan ta '8% ". L-ispiża tal-iffrankar tal-batterija hija madwar 0.6 miljun wan; 2, b'ċiklu ta 'ħajja ta' 400,000 kilometru u spiża medja ta 'elettriku ta' 0.9 wan / kW · h, l-ispiża tal-elettriku tista 'tiġi ffrankata fiċ-ċiklu tal-ħajja tal-vettura b'400,000 / 100 × 1.2 × 0.9 = 0.32 miljun wan. 100km iffrankar 1.2kW · h kalkolu ta 'l-elettriku); 3 Minħabba l-applikazzjoni tal-materjali tal-fibri tal-karbonju, billi tieħu bħala eżempju l-iskala ta 'produzzjoni ta' 50,000 vettura, l-investiment ffrankat f'teknoloġija u tagħmir huwa konvertit fl-ekwivalenti ekonomiku ta 'vetturi elettriċi f'kull vettura. L-amortizzazzjoni se tiffranka madwar 2,000 wan; 4 minħabba li l-proċess huwa razzjonalizzat, l-ispiża tal-persunal tista 'tiġi ffrankata mill-inqas 1,000 wan / Tajwan.
B'kollox, l-ispiża medja għal kull vettura hija 0.6 + 0.432 + 0.2 + 0.1 = 1.33 miljun, iżda dawn l-ispejjeż mhumiex biżżejjed biex jikkumpensaw għaż-żieda fl-ispiża tal-materjal innifsu minħabba l-introduzzjoni tal-fibra tal-karbonju. Jidher li l-applikazzjoni tal-korp tal-fibra tal-karbonju għad għandha problema kbira. Jekk trid tippromwovi korp ħafif, tista 'tibda biss milli tnaqqas l-investiment fit-teknoloġija u t-tagħmir. B'kollox, l-ispiża medja għal kull vettura hija 0.6 + 0.432 + 0.2 + 0.1 = 1.33 miljun, iżda dawn l-ispejjeż mhumiex biżżejjed biex jikkumpensaw għaż-żieda fl-ispiża tal-materjal innifsu minħabba l-introduzzjoni tal-fibra tal-karbonju. Jidher li l-applikazzjoni tal-korp tal-fibra tal-karbonju għad għandha problema kbira.
Jekk trid tippromwovi korp ħafif, tista 'tibda biss milli tnaqqas l-investiment fit-teknoloġija u t-tagħmir.
Jekk il-karozzi jirrealizzaw il-produzzjoni tal-massa tal-fibra tal-karbonju, l-ispiża tal-materjal tal-fibra tal-karbonju stess tonqos drastikament, u l-effett kollu tal-industrija se jkun pjuttost kbir u l-benefiċċji ekonomiċi jsiru dejjem aktar ovvji. Dawn huma analizzati biss mill-perspettiva tal-fibra tal-karbonju. Jekk inqisu l-fattur li tnaqqas il-piż tal-korp ta 'liga ta' l-aluminju b'50 kg, l-effett ekonomiku huwa ovvju.
5 għall-iżvilupp tal-ġisem
Fid-dawl tal-karatteristiċi tal-materjali komposti rinforzati bil-fibra tal-karbonju, dawn il-materjali huma gradwalment iffavoriti mill-manifatturi tal-karozzi. Huwa stmat li fis-settur awtomobilistiku, l-użu tal-fibra tal-karbonju qed jikber b'rata annwali medja ta '34% u se jilħaq 23,000 tunnellata sal-2020. Il-Figura 2 hija pjan direzzjonali għall-iżvilupp ta' komposti msaħħa tal-fibra tal-karbonju għall-ġisem.
Bħalissa, il-materjali komposti rinfurzati bil-fibra tal-karbonju jintużaw prinċipalment għal kisi tal-ġisem, partijiet dekorattivi u membri strutturali fuq il-ġisem. Per eżempju, il-BMW uża komposti tal-fibra tal-karbonju biex jagħmel partijiet strutturali tal-ġisem f'varjetà ta 'mudelli li żviluppa, li sar mument importanti għall-kompożiti tal-fibra tal-karbonju fil-manifattura tal-karozzi. Fl-istess ħin, BMW ikkoopera aktar ma 'SGL (SGL) biex tinvesti 100 miljun ewro biex tiżviluppa fibra tal-karbonju bi spejjeż baxxi u żżid il-produzzjoni tal-fibra tal-karbonju minn 3,000 tunnellata fis-sena għal 9,000 tunnellata biex tilħaq il-vetturi elettriċi li qed jikbru tal-BMW serje i oħrajn. Id-domanda għall-mudelli.
6 Konklużjoni
Fil-qosor, il-komposti tal-matriċi tar-raża rinforzati bil-fibra tal-karbonju (CFRP) saru direzzjoni ta 'żvilupp importanti għal materjali awtomotivi ġodda fil-ġejjieni minħabba l-vantaġġi uniċi ta' prestazzjoni tagħhom. Madankollu, jekk dan il-materjal għandu jiġi promoss u applikat fil-qasam tal-karozzi, huwa meħtieġ li tinbeda riċerka u żvilupp kollaborattiv tal-industrija, akkademja u riċerka mill-aspetti li ġejjin: 1 biex tfittex aktar prekursur tal-fibra tal-karbonju b'inqas spejjeż; 2 biex jiġu żviluppati proċessi ġodda għall-manifattura tal-fibra tal-karbonju, bħall-istabbiltà ta 'materjali prekursuri. 3; jottimizzaw il-parametri tal-proċess tal-manifattura tal-fibra tal-karbonju jew jużaw il-fibra tan-nano karbonju biex itejbu aktar il-prestazzjoni tal-komposti CFRP; 4 tiżviluppa mgħaġġla u effettiva l-iffurmar tal-partijiet tas-CFRP tat-teknoloġija tal-manifattura, bħat-teknoloġija ta 'tqaddid mgħaġġel, teknoloġija tal-kontroll tal-fluss tal-materjal kompost 5. Uża t-teknoloġija tal-analiżi tal-simulazzjoni tal-kompjuter (CAE) biex tagħżel materjali komposti differenti tal-fibra tal-karbonju u ttejjeb il-parametri tal-proċess tal-iffurmar.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------
XIAMEN LFT COMPOSITE PLASTIC CO., LTD.
Iffoka fuq (LFT-G, LFRT) R & D u produzzjoni: PA, PP, TPU, PPS, PBT, PPA fibra tal-ħġieġ twila u fibra tal-karbonju infiltrazzjoni kontinwa kompost termoplastiku ta '
Jekk għandek bżonn aktar informazzjoni, jekk jogħġbok tħossok liberu li tikkuntattjani.
Mike Lee
Email: sale02@lfrtplastic.com
Telefon ċellulari: + 86-180-5026-9764 (wechat / whatsapp / skype)
Sit elettroniku: www.lfrt-plastic.com
Żid: No.27 Hongxi Road, Tiangong Chuangxin Technology Park, Maxiang Town, Xiang'an Dist., Xiamen, Fujian, iċ-Ċina.
