Výhody používání uhlíkových vláken v automobilech

Oct 04, 2024

Zanechat vzkaz

1. Karoserie a podvozek automobilu. Vzhledem k tomu, že kompozitní materiály na bázi polymerů- vyztužených uhlíkovými vlákny mají dostatečnou pevnost a tuhost, jsou nejlehčími materiály pro výrobu hlavních konstrukčních dílů, jako jsou karoserie a podvozky automobilů. Očekává se, že použití kompozitních materiálů z uhlíkových vláken může snížit hmotnost karoserie a podvozku automobilu o 40 % až 60 %, což odpovídá 1/3 až 1/6 hmotnosti ocelové konstrukce. British Material System Laboratory studovala vliv kompozitních materiálů z uhlíkových vláken na snížení hmotnosti. Výsledky ukazují, že tělo z polymerového materiálu vyztuženého uhlíkovými vlákny váží 172 kg, zatímco ocelové tělo váží 368 kg, což představuje snížení hmotnosti asi o 50 %.

2. Brzdové destičky. Uhlíková vlákna se také používají v brzdových destičkách kvůli ochraně životního prostředí a odolnosti proti opotřebení, ale výrobky obsahující kompozitní materiály z uhlíkových vláken jsou drahé, takže tento typ brzdových destiček se v současnosti používá hlavně v dobrých autech. Brzdové kotouče z uhlíkových vláken jsou široce používány v závodních vozech, jako jsou závodní vozy F1. Dokáže snížit rychlost vozu z 300 km/h na 50 km/h do vzdálenosti 50 m. V tomto okamžiku se teplota brzdového kotouče zvýší na více než 900 stupňů a brzdový kotouč zčervená v důsledku absorpce velkého množství tepelné energie. Brzdové kotouče z uhlíkových vláken odolávají teplotám 2 500 stupňů a mají velmi dobrou brzdnou stabilitu.

3. Kola. Řada kol uvedená na trh německými odborníky na výrobu kol má dvoudílný-design. Vnější kroužek je vyroben z uhlíkových vláken a vnitřní náboj je z lehké slitiny se šrouby z nerezové oceli. Je zhruba o 40 % nižší než hmotnost běžných kol stejné velikosti. Vezměte si jako příklad 20-palcové kolo. Hmotnost kola je 6 kg, zatímco obecné kolo váží asi 18 kg. Speciální kolo pro automobily vyšší třídy RX-X-vyrobené z CFRP od společnosti Kahm Company ve Spojeném království váží pouhých 6 kg, může jet vysokou rychlostí a může minimalizovat radiální setrvačnou sílu kola. Nejlehčí karbonové/hořčíkové kolo na světě vyvinuté společností DYMAG Company ve Velké Británii se skládá ze sítě kol z uhlíkových vláken a hořčíkového brzdového kotouče, které jsou spojeny speciálním titanem pokoveným hardwarem.

4. Hnací hřídel. Namáhání hnacího hřídele automobilu je poměrně složité, zvláště když musí nést velký krouticí moment. Vlastnosti anizotropie, vysoké měrné pevnosti a relativně nízkého měrného modulu kompozitních materiálů vyztužených uhlíkovými vlákny jsou plně zohledněny, takže použití hnací hřídele z kompozitu vyztuženého uhlíkovými vlákny může nahradit kovové výrobky a splnit požadavky na použití. Hnací hřídel z uhlíkových vláken nejen snižuje 60% hmotnosti, ale má také lepší odolnost proti únavě a trvanlivost.

Jako hlavní proud budoucího vývoje automobilových materiálů budou materiály z uhlíkových vláken hrát v budoucím automobilovém průmyslu velmi důležitou roli. Aplikace těchto nových vláknitých kompozitních materiálů může splnit funkční požadavky na odolnost vůči vysokým teplotám, vysokou pevnost a snížení vibrací a hluku automobilů, realizovat modularizaci designu, efektivitu výroby a recyklaci materiálů a dále snížit hmotnost a náklady.