CFRP itilize pou analiz ki lejè ak ekonomik nan nouvo pasaje enèji enèji

Kabòn fib jeneralman konbine avèk résine epoksidik pou fòme yon materyèl konpoze. Sa a materyèl konpoze eritye yon seri de avantaj tankou pi wo fòs espesifik, modil espesifik, fòs fatig, ak rezistans chòk nan fib kabòn tèt li. An menm tan an, li eritye epoksidik. Fòmil la résine se fleksib ak versatile, ak aplikasyon li trè vize. Konpare ak aliminyòm alyaj manm estriktirèl, efè rediksyon pwa nan materyèl fib kabonik konpoze ka rive jwenn 20% a 40%. Konpare ak konpozan metal asye, efè rediksyon pwa nan materyèl fib kabonik konpoze ka menm rive jwenn 60% a 80%. Itilize nan materyèl fib kabonik konpoze Sa a pa sèlman diminye bon jan kalite a machin an jeneral, men tou, afekte ak chanjman pwosesis fabrikasyon otomobil nan yon sèten mezi.

1 Kalite Pwosesis

Kabòn Fibre ranfòse Polymers (CFRP) refere a yon konpoze nan fib kabòn kòm yon faz ranfòse ak yon materyèl résine tèrmoplastik oswa tèrmozaj. Teknoloji manifakti nan materyèl CFRP konpoze sitou gen ladan prepreg fòme ak pwosesis likid fòme. Yo konpare konparezon ak analiz de kalite pwosesis fibre composés materyèl polymère yo nan Tablo 1.

2 Asanble Otomobil ak Teknoloji Asanble

Konbine asanble pati composite otomobil ak koneksyon ant pati konpoze ak pati metal se yon pwoblèm inevitab. Materyèl la konpoze se anisotropik, ak fòs entèraminamin ba ak duktilite ki ba, fè desen an ak analiz de jwenti yo nan materyèl konpoze pi plis konplèks pase metal. Koneksyon ki genyen ant pati metal tradisyonèl nan endistri otomobil la pa apwopriye pou materyèl konpoze. Koneksyon, kidonk, li enpòtan pou konprann ak amelyore fason nan ki materyèl konpoze otomobil yo konekte ak fiks, ak fè chwa rezonab.

Akòz kontinwite fib ki kase pa ouvèti yo, konsantrasyon estrès lokal yo lakòz. Jwenti yo nan materyèl konpoze yo anjeneral lyen ki pi fèb nan estrikti a tout antye. Se poutèt sa, li enpòtan pou asire fòs jwenti nan konsepsyon estriktirèl materyèl konpoze yo. Materyèl konpoze yo divize an twa kategori pi gwo, sètadi, koneksyon kole, koneksyon mekanik, ak koneksyon ibrid ant de la. Pou konpozitè tèmoplastik, gen teknik soude. Konpozitif materyèl koneksyon teknoloji konsepsyon bezwen yo dwe detèmine dapre kondisyon yo itilize espesifik ak kondisyon konsepsyon nan eleman yo.

2.1 kole koneksyon

Konpare ak koneksyon mekanik la, avantaj prensipal yo nan teknoloji lyezon an se konsantrasyon estrès ki te koze pa pa gen okenn ouvèti, bon jan kalite estriktirèl, rezistans fatig, bon Vibration ak pwopriyete izolasyon, aparans lis, pwosesis senp lyezon, e pa gen okenn pwoblèm korozyon electrochemical. Sepandan, gen kèk enpèfeksyon nan teknoloji a lyezon, tankou difisil kontwòl nan bon jan kalite lyezon, dispersibilite relativman gwo fòs lyezon, mank metòd enspeksyon serye, ak kondisyon strik sou tretman sifas ak lyezon nan sifas lyezon. Pou fib kabòn konpoze kò, lyezon se koneksyon prensipal la.

2.2 Koneksyon mekanik

Se mekanik koneksyon jeneralman itilize rive ak boulon, se koneksyon ki pi souvan itilize. Avantaj prensipal la nan koneksyon mekanik la se fyab nan segondè nan koneksyon an, ki ka repete demontre ak reyini pandan antretyen oswa ranplasman, pa mande pou sifas tretman, e li gen yon enpak relativman ti sou anviwònman an. Dezavantaj nan prensipal nan koneksyon mekanik se ogmantasyon nan mas, konsantrasyon estrès la, ak korozyon nan electrochemical nan metal ak konpoze. Konparezon nan koneksyon Rivet ak koneksyon boulon yo montre nan Figi 1.

2.3 Koneksyon Hybrid

Pou amelyore sekirite ak entegrite nan koneksyon an, nan kèk sit koneksyon enpòtan, se yon metòd koneksyon ibrid nan lyezon ak mekanik koneksyon anjeneral adopte an menm tan an, ak avantaj ki genyen nan de metòd yo koneksyon yo konplètman itilize asire ke sit koneksyon gen fòs ase ak segondè fyab.

2.4 Soudi

Teknik soude se sitou aplike nan pati konpoze thermoplastic. Prensip debaz la se chofe résine a sou sifas la nan konpoze an melodi thermoplastic, ak Lè sa a, laprès la laprès fè li entegre. Soudi sitou gen ladan soude sifas, endistri elektrik soude ak soude rezistans. Avantaj ki genyen nan soude yo se bon koneksyon ak sik kout, pa gen okenn tretman sifas, segondè fòs koneksyon, ba estrès, elatriye; enkapasite yo difisil pou demontre epi yo bezwen ajoute materyèl kondiktè oswa fil metalik. Anplis de sa, pandan bòdi a nan manm nan manm estriktirèl, ka konektè a metal dwe entegre nan preform nan fib, ak materyèl la konpoze ak metal la entegre manm yo entegre apre bòdi a, ak pati pyès sa yo konpoze ka konekte nan manm nan metal entegre pou fè pou evite konbini domaj nan machin.

3 Avantaj aplikasyon pou otomobil

Gen yon kantite faktè yo konsidere lè chwazi materyèl otomobil, tankou pwopriyete mekanik, pwa limyè, estabilite materyèl, desizibilite materyèl, ak processability. Chak nan faktè sa yo ap gen yon enpak ki pa neglijab sou konsepsyon, pwodiksyon, lavant, ak itilizasyon otomobil. Nan dènye ane yo, Polonè Fibre ranfòse Polymers (CFRP) te vin yon nouvo materyèl otomobil atire atansyon akòz karakteristik pèfòmans inik li yo. Konpare ak lòt materyèl otomobil, fib kabòn ranfòse polymère konpoze matris gen avantaj sa yo.

3.1 Ekselan pwopriyete mekanik

Dansite nan kabòn fibre ranfòse résine matris konpoze (CFRP) pou machin se 1.5 a 2g / cm3, ki se sèlman 1/4 a 1/5 nan komen kabòn asye, e se sou 1/3 pi lejè pase alyaj aliminyòm, men kabòn nan fib konpozan materyèl Pwopriyete yo konplè mekanik yo evidamman pi bon pase materyèl metal, ak fòs rupture li yo se 3 a 4 fwa sa yo ki an asye. Fòs fatig nan asye ak aliminyòm se 30% a 50% nan fòs rupture, ak CFRP ka rive jwenn 70% a 80%. An menm tan an, CFRP tou te gen pi bon karakteristik vibration tranpaj pase metal limyè, tankou alyaj limyè mande pou 9s yo sispann Vibration, Kabòn fib konpozan 2s materyèl yo ka sispann epi li gen pi wo fòs espesifik ak modil espesifik.

3.2 Designable

Desen an nan materyèl fib kabonik konpoze se fò, ak materyèl la matris ka rezonab chwazi selon kondisyon yo pèfòmans, aranjman nan fib yo ka fèt ak estrikti a nan materyèl la konpoze, ak konsepsyon pwodwi a ka te pote soti flexibilite. Pou egzanp, pa fè aranjman pou fib kabòn yo nan direksyon fòs, anisotropi nan fòs la nan materyèl la konpoze ka konplètman egzèse, kidonk reyalize bi pou yo ekonomize materyèl ak rediksyon kalite. Pou pwodwi ki mande pou rezistans korozyon, yon materyèl baz ak rezistans korozyon bon ka itilize pandan konsepsyon.

3.3 ka reyalize entegre manifakti

Modularizasyon ak entegrasyon yo tou tandans nan estrikti otomobil la. Lè materyèl la konpoze se fòme, li fasil yo fòme yon sifas koube nan divès fòm reyalize entegre pwodiksyon de pati otomobil ak konpozan. Bidjè entegre Integrated pa ka sèlman redwi kantite pati ak mwazi, redwi kantite eleman yo ak lòt pwosesis, men tou anpil diminye sik la pwodiksyon an. Pou egzanp, si modil la devan yon fen nan yon machin te fè nan materyèl fib kabonik konpoze, li ka entegral fòme ak entegre pou fè pou evite lokalize konsantrasyon estrès ki te koze pa soude ki vin apre ak pwosesis ki vin apre nan metal pati, pandan y ap diminye presizyon pwodwi ak amelyore pèfòmans pandan y ap diminye pati oto. Kalite, diminye depans fabrikasyon.

3.4 Absòpsyon enèji ak rezistans enpak

Kabòn fib ranfòse résine matris konpoze (CFRP) gen yon sèten degre viskoelastisite, epi gen yon ti tay mouvman relatif lokal ant fib kabòn lan ak matris la, ki ka jenere friksyon entèfas. Anba efè a synergetic nan veso elastisite ak friksyon interfacial, pati CFRP gen pi bon absòpsyon enèji ak rezistans enpak. Nan lòt men an, aksidan an espesyalman absòbe aksidan fib kabòn an ti fragman nan gwo vitès kolizyon, absòbe yon gwo kantite enpak enèji, ak kapasite enèji absòpsyon li yo se 4 a 5 fwa pi wo pase sa yo ki an metal materyèl, sa ki ka efektivman amelyore machin yo. Sekirite, pwoteje sekirite manm yo.

3.5 Bon rezistans korozyon

Carbon fibre-ranfòse polymère konpoze matris yo pwensipalman konpoze de kabòn fib towoire ak materyèl résine, epi yo gen ekselan asid ak pwopriyete rezistans alkali. Pati Auto te fè nan yo bezwen pa gen sifas Antiseptik sifas, ak rezistans tan yo ak rezistans aje yo bon. Lavi sèvis yo se bon. 2 a 3 fwa sa yo ki an asye.

3.6 pèfòmans tanperati wo

Pèfòmans fib kabòn nan tanperati ki anba a 400 ° C rete trè estab, epi pa gen okenn chanjman enpòtan nan 1 000 ° C.

3.7 Bon rezistans fatig

Kabòn fibre materyèl ranfòse gen yon efè inhibitory sou pwopagasyon an fatig fatig akòz fib la, ak rezistans fatig li yo ka rive jwenn 70% a 80%. Estrikti fib kabòn lan estab. Apre lavi a fatig nan materyèl la konpoze se dè milyon de sik, to retansyon fòs li yo Gen toujou 60%, pandan y ap asye ak aliminyòm yo se 40% ak 30%, respektivman, ak vèr se sèlman 20% a 25%. Se poutèt sa, rezistans a fatig nan konpoze fib kabòn se apwopriye pou yon pakèt aplikasyon pou nan endistri otomobil la.

4 Analiz ekonomik pou nouvo pasaje enèji enèji

Paske nan sèvi ak fib kabòn, ka kò a ap redwi pa plis pase 50%. Lè w pran pèt la pèdi nan 100kg sou yon machin tipik yon klas kòm yon egzanp, siyifikasyon nan lejè nan veyikil la se trè evidan. Li ka eksplike nan aspè sa yo: 1 Pou yon estasyon Pou yon machin pasaje ki gen 300 kilomèt ak yon kapasite chaje 45 kWh, ka menm ranje kondwi a ap redwi pa 3.6 kWh, dapre ekspè endistri a, "100 kg pou chak 100 kg, plis 8% ogmantasyon nan ranje kondwi." Pri a ekonomize batri a se sou 0.6 milyon dola Yuan; 2 Sik lavi an mwayèn nan kondwi 400,000 kilomèt ak pri elektrisite yo kalkile dapre 0.9 yuan / kW · h. Pri elektrisite nan machin nan tout ka sove 400000/100 × 1.2 × 0.9 = 0.43 milyon dola. 100km ekonomize elektrisite 1.2kWh.) 3 Paske aplikasyon materyèl fib kabòn yo, pran echèl pwodiksyon 50,000 veyikil kòm yon egzanp, envestisman an envestisman ak envestisman ekipman yo konvèti nan ekivalan ekonomik elektrik machin yo, ak chak veyikil se Amortization sove sou 2,000 Yuan; 4 paske se pwosesis la senp, depans pèsonèl omwen sove 1,000 Yuan / Taiwan.

Atik sa yo pi wo a sòm jiska yon ekonomi mwayèn nan 0,6 + 0.432 + 0.2 + 0.1 = 13.3 milyon dola Yuan pou chak machin, men sa yo depans yo pa ase konpanse ogmantasyon nan pri a nan materyèl nan tèt li akòz entwodiksyon de fib kabòn. Li ka wè ke gen toujou gwo pwoblèm nan aplikasyon an nan kò fib kabòn. Si ou vle ankouraje kò lejè, ou ka sèlman kòmanse soti nan diminye opinyon nan pwosesis la ak ekipman yo. Atik sa yo pi wo a sòm jiska yon ekonomi mwayèn nan 0,6 + 0.432 + 0.2 + 0.1 = 13.3 milyon dola Yuan pou chak machin, men sa yo depans yo pa ase konpanse ogmantasyon nan pri a nan materyèl nan tèt li akòz entwodiksyon de fib kabòn. Li ka wè ke gen toujou gwo pwoblèm nan aplikasyon an nan kò fib kabòn.

Si ou vle ankouraje kò lejè, ou ka sèlman kòmanse soti nan diminye opinyon nan pwosesis la ak ekipman yo.

Si machin nan reyalize mas pwodiksyon nan kò fib kabòn, pri a nan materyèl la fib kabòn tèt li ap tou ap anpil redwi, efè endistri a tout antye yo pral byen gwo, ak benefis ekonomik yo ap vin pi klè tou. Sa yo se sèlman nan pèspektiv la nan analiz fib kabòn, si ou konsidere aliminyòm alyaj kò a pwa rediksyon pwa nan 50kg, dapre menm rezon an pozitif chemine, efè ekonomik la se pwòp tèt ou-evidan.

5 Devlopman tandans pou kò veyikil

Bay karakteristik yo nan konpoze fib kabòn ranfòse, sa a se kalite materyèl de pli zan pli te favorize pa manifaktirè otomobil. Li estime ke nan sektè otomobil la, itilizasyon fib kabòn ap grandi nan yon mwayèn to anyèl 34% epi li pral rive nan 23,000 tòn pa 2020. Figi 2 montre plan an pou devlopman nan konpoze fib kabòn ranfòse pou karosri.

Koulye a, konbini fib kabòn ranfòse yo sitou aplike nan panno kò, trims kò, ak konpozan estriktirèl. Pou egzanp, BMW te itilize yon gwo kantite fib kabòn konpoze materyèl nan devlopman nan yon varyete de modèl fabrike kò pati estriktirèl. Sa a te vin yon moman enpòtan pou aplikasyon an nan materyèl fib kabonik konpoze nan manifakti otomobil. An menm tan an, BMW gen plis kolabore ak SGL nan Almay, envesti 100 milyon ero nan rechèch la ak devlopman nan fib kabòn ki ba-pri, ak ogmante pwodiksyon an kabòn fib soti nan 3,000 tòn chak ane a 9000 tòn al kontre BMW a ap grandi -series machin elektrik ak lòt moun. Demann pou modèl yo.

6 Konklizyon

An rezime, kabòn fibre-ranfòse résine konpoze matris (CFRP) yo te vin tounen yon direksyon devlopman enpòtan pou nouvo materyèl otomobil nan lavni an ak avantaj inik pèfòmans li yo. Sepandan, yo nan lòd yo ankouraje itilizasyon materyèl sa a nan jaden otomobil la, li nesesè yo kòmanse rechèch kolaborasyon ak devlopman nan pwodiksyon, aprantisaj, ak rechèch nan aspè sa yo: (1) Pli lwen rechèch pou prekosyonè fib kabòn pi ba pri; (2) Devlope nouvo pwosesis fabrikasyon fib kabòn, tankou estabilizasyon materyèl précurseur. Teknoloji; 3 Optimize paramèt pwosesis fabrikasyon fib kabòn oswa itilize fib nano-kabòn pou amelyore pèfòmans materyèl CFRP konpoze yo; 4 Devlope rapid ak efikas CFRP pati bòdi ak teknoloji fabrikasyon, tankou teknoloji rapid solidifikasyon bòdi ak teknoloji konpoze materyèl kontwòl; 5 Sèvi ak òdinatè analiz simulation teknoloji (CAE) pou chwazi diferan kabòn fibre konpoze materyèl ak optimize paramètres bòdi pwosesis.