碳纤维传动轴的制造工艺和优势分析

  碳纤维复合材料传动轴能够有效的提升汽车的质量和性能,对于汽车轻量化的实现也有着重要的影响。

  汽车的传统轴在过往一般使用钢铁材料制作,这种材料的传动轴弯曲固有频率比较小,在汽车高速行驶的过程中性能不佳,采用两段式式结构也存在不少弊病。碳纤维复合材料汽车传动轴能够很好的解决这个问题,有效提升汽车性能。

碳纤维传动轴

  当把树脂、固化剂等材料按照一定比例混合,然后再浸润碳纤维面料,经过一系列固化处理便形成了碳纤维复合材质,也就是我们在车上经常可以看到的黑格子材质。别看和塑料似的,但这种材质具有传统金属材料无法比拟的优点。

  但这碳纤维传动轴,并非完全由碳纤维组成,而是先以金属网状的材料制造出传动轴的骨骼,外面以一整束总长度超100米的碳纤维丝以螺旋状缠绕金属骨骼。碳纤维束具有强大的抗拉扯性能,螺旋状缠绕成“棒”形的碳纤维轴,在承受转矩的时候,就可以将转矩转换成对碳纤维丝在拉扯方向的拉力,从而发挥出碳纤维丝的最高强度。

  复合材料碳纤维汽车传动轴分为内外两层,外层多使用铝合金等轻型金属材质,内层使用碳纤维复合材料。利用制作工艺将碳纤维复合材料外覆金属表面,让复合材料避免腐蚀、外力等直接损害。碳纤维传动轴有着良好的扭转刚度和强度,承载能力较高,弯曲固有频率能够达到229Hz以上,同时自身重量相对于金属材质要轻很多。单层碳纤维混合轴的静态扭矩传递能力能达到2700N.m以上。

碳纤维传动轴

  用同粗细的兩根传动轴放置在扭力机上进行試验,当扭力机施加的扭矩达到1376Nm时,金属传动轴明显变形。而碳纤维传动轴在扭矩达到4700Nm左右时才发生了断裂。

  汽车传动轴的受力情况比较复杂,尤其要承受很大的扭矩,对材料性能要求较高。碳纤维增强复合材料具有各向异性、比强度高和比模量相对较低的特点,替代金属材料作为传动轴可较好的满足使用需求。碳纤维传动轴不仅可减轻重量60%,而且具有更好的耐疲劳性和耐久性。