碳纤维复合材料在汽车部件中的案例

  碳纤维复合材料具有强度高、模量高、耐腐蚀性好等诸多优异性能,几十年来,由于对该复合材料的研究不断深入,为了充分发挥该材料的力学性能,复合材料在汽车等领域得到了大范围的应用,不管是在车身、悬架摆臂结构、传动轴等都可以看到碳纤维复合材料的应用,本文我们来看下碳纤维在汽车中的一些应用案例。

  1.蓄电池箱壳体中的应用

  传统的蓄电池箱壳体会采用金属材料,但金属材料在强度和耐腐蚀性能方面还存在缺失,因此对于蓄电池箱壳体的优化设计,选用合适的材料显得十分重要。基体材料是复合材料中起传递作用的组成部分,它影响了复合材料的力学性能。树脂基体有很多优点,具体表现在工艺性和综合性能较好。选用基体时需要考虑该材料的力学性能,同时还需考虑低成本制造。

  增强材料是复合材料中的重要材料,它可以提高材料的弹性模量,选用时需要去想很多因素。材料在满足正常使用的同时,需考虑其使用寿命的长短、强度的大小等因素。为了可以降低成本的,使用性能好的材料变成了设计的关键因素,所以在选择材料时要对比刚度、强度等条件,从而确定纤维的种类。碳纤维的性能各方面比较优越,轴向强度高和耐高温特点为加工提供了条件,T300增强复合材料的性能相对稳定,并且价格相对其他碳纤维复合材料较为平价。

  2.碳纤维复合材料悬架摆臂中的应用

  汽车的悬架摆臂结构对汽车平稳行驶有相当程度的影响。汽车悬架摆臂是由两个横臂组成的独立悬架结构,具体的说是由上控制臂、下控制臂和减震器组成的。上下两个控制臂可以消除掉在横向方向上的力,这就减轻了减震器的压力,而减震器只需承受上下方向的力,所以在弯路较多的路面上行驶时操控就变得容易了很多。悬架系统是汽车行驶过程中是不停歇的,该系统中的结构越轻,则相应的部件响应的速度就会越快,那么减震的效果就会越好。

  摆臂是汽车结构中的受力件,如用碳纤维复合材料来制造摆臂,需要用用力学性能更优良的的热固性碳纤维材料。热固性复合材料不能加工太复杂的结构。摆臂有三个连接部位,除了圆圈类的轴销外,另外两个连接部分销孔和与球铰连接的焊接孔,都可以通过铺层方式实现热固性长丝纤维的制造。而销孔这个连接,只能通过以下两种方式去实现。改变连接形式或利用飞机上面的耳轴连接(镶嵌金属轴)。基于从成本的考虑,可以改变连接形式去实现去车架的连接。

  随着经济的不断发展和交通系统的全面完善,汽车产业己经得到了飞速发展,碳纤维复合材料也越来越多地在汽车上得到了应用,轻量化的理念己渗透人心,对汽车上的复合材料零件进行轻量化设计是未来几年内汽车行业的发展趋势和重要的发展前景。因此,更深入的研究优化设计方法对现在的发展趋势具有相当程度的理论价值和现实意义。

 

  阅读延伸:《碳纤维复合材料应用于汽车的优缺点解读