碳纤维复合材料在汽车部件中的应用分析

  在全球节能和环保趋势的推动下汽车的油耗问题越来越弓|起重视轻量化设计成为汽车节能减排的有效途径而碳纤维复合材料的材料性能及发展趋势正顺应了汽车工业的发展需求。碳纤维复合材料比钢铁轻50%比铝材轻30%减重效果明显,因此不少汽车厂家在汽车制造和改装过程中为追求极致轻量化开始尝试大量应用碳纤维复合材料。随着新能源汽车的发展碳纤维复合材料在汽车上将得到越来越广泛的应用。

  汽车的生产制造和性能的不断提高与所用材料密切相关。碳纤维复合材料应用于汽车行业,从开始的一般零部件到结构件、功能件,应用越来越广泛。在欧美国家,车辆中复合材料的用量约占本国碳纤维复合材料总产量的三分之一并呈增长态势。

  碳纤维复合材料在汽车中的应用主要包括以下几类:结构件、车身及车身部件、发动机盖下部件、车内装饰部件及其他。与其他材料相比碳纤维具有比强度和比模量高、制件力学性能优异等特点。碳纤维复合材料的密度一般不超过2g/cm3,而钢的密度为7.8g/cm3,用碳纤维复合材料制作汽车零部件能有效减轻汽车整体质量,提高燃油经济性。据估计汽车在整体结构上每减重10% ,即可减少燃油消耗约7%。

  碳纤维复合材料不但是制造汽车车身和底盘等主要结构的最轻材料,也是制作高强度承力结构的理想材料碳纤维复合材料用于车身和底盘能使整车减重40%-60%。与玻璃纤维复合材料相比碳纤维增强复合材料具有更高的强度和模量而质量要小25%左右。

  碳纤维复合材料还具有可设计性强、制件安全性好及可实现零部件一体化等一系列优良 性能。用碳纤维复合材料制造的汽车传动轴除具有高阻尼特性和减少震动、降低噪声而使乘坐舒适外还具有吸收冲击能和提高安全性的优点。由于碳纤维复合材料的低密度和高比模量综合效应发动机转速可达到10000r/min。同样原理用碳纤维复合材料制造的发动机部件和传动系统部件具有减震吸能和降低噪声的功能用其制成的保险杠等防撞系统则具有吸收冲击能的功能。

  在成型过程中按设计要求可用模具先形成所需形状再固化成型所制结构件不但整体性好而且减少了零部件的数量及接头等紧固件节省了原材料、工时和模具费用降低了制造成本,缩短了生产周期。