优势:
与传统玻璃纤维相比,杨氏模量是普通玻璃纤维的3倍以上;与凯夫拉纤维相比,杨氏模量约为2倍,在有机溶剂和酸碱中不溶不胀,耐腐蚀性突出。
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碳纤比例低于合金,可减轻车体重量,提高车体性能(如加速、油耗、弯道性能等)。
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碳纤维强度高,车身更牢固。
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碳纤维在撞击过程中会被粉碎,从而吸收撞击能量,保护驾驶员。
缺点:成本极高
碳纤维强度是超高强度钢的两倍以上,比铝轻30%、比钢轻50%,但强度是钢的7-9倍。最早应用于航空、航天、军工等高新技术领域。由于重量轻、减震能力好、舒适度高、表面硬度差。如果外力高于破坏强度,就会导致断裂。所以,碳纤维在冲击中具有很强的吸能能力。传统的钣金修复工艺不适合碳纤维车身,冲击后产生的变形部件需要更换。
与汽车钢化玻璃的粉碎原理类似,碳纤维可以粉碎成无数无害的小碎片,吸收大量能量,但由于碳纤维难以回收,即使通过高温分解,复合材料只有碳纤维硬度的一半,碳纤维也成为一次性冲击材料。
碳纤维成型工艺分类:
1、手工粘贴折叠工艺:用人工方法将顶浸料铺在芯模上〔或者用干布涂胶),然后固化。优点是设备简单,适合少量生产,内外表面质量更高。但是生产效率低,对操作人员要求高,劳动强度高。
2、挤压工艺:设备需要挤压成型模块,通常使用干碳纤维丝布,进入成型端口,在挤压过程中固化,直接挤压成品。在固化过程中,直接挤压成品。其优点是自动化方便,生产效率高,质量稳定。不利之处在于设备投资大,只能生产横截面型材,商品横向强度差。
3、绕阻工艺:设备包括绕阻机、辅助设备和模具。一般而言,干碳纤维丝带根据设计反复缠绕在模具上,然后固化。其优点是可以充分利用增强材料的强度。产品特点高,易于实现机械化和自动化生产,质量稳定,但表面一般需要抛光。
4、卷管工艺:所需设备包括卷管机、热编带绕组机等。使用预浸料,将热缩带缠绕在表面,然后固化。其优点是可以通过设计获得不同的材料性能,但除了0°铺层外,其他视角的铺层会产生接缝区。
5、二维编织RTM技术:设备包括二维编织机、RTM设备和模具。多层套管用碳纤维钢丝反复编织在芯模上,然后放入专门设计的RTM模具中,经RTM注胶固化。商品表面质量高,可实现混合编织,材料浪费少,缺陷仍为二维层合材料,需要重复多层编织。