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碳纤维卷管在汽车行业的应用

时间:2020-12-21点击次数:109信息来源:Rev1

碳纤维是一种含碳量超过90%的纤维状碳材料。它是通过在惰性气体中高温碳化各种有机纤维而制备的。它具有优异的机械性能。特别是在2000℃以上的高温惰性环境中,它是一强度不降低的物质。碳纤卷管和碳纤维增强聚合物(CFRP)作为21世纪的新材料,以其高强度、高弹性模量和低比重而被广泛应用于汽车。

        碳纤卷管成形技术是将碳纤维预浸料热辊成形在卷管机上的复合材料制品的成形方法。

        原理是在碳纤维绕线机上使用热辊来软化预浸料坯并熔化预浸料坯上的树脂粘合剂。在一定的张力下,在辊的旋转操作过程中,预浸料坯通过辊和心轴之间的摩擦连续卷绕到管芯上,直到达到所需的厚度,然后通过冷辊冷却成型,从卷绕器中取出并在固化炉中固化。管固化后,通过去除芯模型,可以得到缠绕有复合材料的管。根据预浸料在成型过程中的加料方式,可分为手工加料方式和连续机械加料方式。基本过程如下:首先清洗滚筒,然后将热滚筒加热至设定温度,并调节预浸料坯的张力。对辊不施加压力,将铅布缠绕在涂有脱模剂的模具上1圈,然后降低压辊,将印刷头布放在热辊上,拉出预浸料,同时将预浸料粘贴在头布的受热部位,并与铅布重叠。铅布的长度约为800 ~ 1200毫米,视管径而定,铅布与胶带的搭接长度一般为150 ~ 250毫米卷取厚壁管时,正常运转时,适度加快芯模转速,减慢接近墙壁厚度的设计,达到设计厚度,切割胶带。然后,在保持压辊压力的情况下,芯模连续旋转1-2圈。后,提起压辊,测量管坯的外径,测试合格后,从碳纤卷管机中取出,送入固化炉中固化成型。

        座椅加热垫

        碳纤维汽车片加热垫是碳纤维加热应用于汽车工业的突破,碳纤维加热原技术在汽车辅助市场越来越受欢迎,取代了传统片加热系统。目前,世界上几乎所有汽车制造商的高档和豪华车都装有这样的座椅加热装置,如奔驰、宝马、奥迪、大众、本田、日产等。碳纤维热负荷碳纤维是一种相对高性能的导热材料,热效率高达96%,均匀分布在加热垫中

        均匀分布保证座椅加热区域热量释放均匀,碳纤维丝和温度分布均匀,加热垫的长期使用保证座椅表面的皮革光滑完整。不会产生线条痕迹和局部变色。如果温度超过设定范围,电源将自动切断。如果温度不能满足要求,电源将自动打开以调节温度。碳纤维适用于人体吸收的红外波长,具有保健作用。它可以充分减少驾驶疲劳,提高舒适度。

        汽车车身、底盘

        由于碳纤维增强聚合物复合材料具有足够的强度和刚度,因此适用于制造车身、底盘等主要结构部件轻的材料。碳纤维复合材料的应用预计可将汽车车身、底盘的重量减轻40%~60%,相当于钢结构重量的1/3~1/6。英国材料系统实验室研究了碳纤维复合材料的减肥效果。结果表明,碳纤维增强高分子材料的重量仅为172公斤,而钢体的重量为368公斤,约为减重的50%。当生产能力在2万辆以下时,采用RTM工艺生产复合材料车身的成本低于钢车身。东丽确立了使用碳纤维强化塑料(CFRP)、在10min 内成形汽车底盘(前地板)的技术。但由于碳纤维成本过高,碳纤维复合材料在汽车中的应用有限,仅在一些F1赛车、轿车、小批量车型上有所应用,如B M W公司的Z-9、Z-22 的车身,M3 系列车顶蓬和车身,G M 公司的Ultralite车身,福特公司的GT40车身、保时捷911 GT3承载式车身等。

        燃料贮罐

        使用CFRP可以在满足这一要求的情况下实现压力容器的轻量化。随着生态汽车的发展,氢燃料电池汽车使用CFRP材料制造燃料箱已经被市场所接受。根据日本能源署燃料电池研讨会的信息,2020年日本将有500万辆汽车使用燃料电池。美国福特汽车humerhh2h越野汽车也开始使用氢燃料电池,预计2015年氢燃料电池汽车将达到一定的市场规模。


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