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碳纤维汽车配件-保险杠的应用要点

2020-05-27 15:23:35 17

传统的碳纤维汽车配件-保险杠一般都是采用钢材料制成的,但是随着燃油价格的上升和废气排放量的限定,汽车制造的轻量化发展方向也对保险杠的材质提出新的要求。

采用碳纤维复合材料取代传统金属材料,可以有助于减轻车体自重,节约燃油,减少废气排放。这不仅是业内的共识,也是应用逐步深化的结果。

碳纤维汽车配件的应用形式是多种多样的:从车内饰板、车身覆盖件、发动机罩、车门、车架、保险杠、扰流板、传动轴、制动摩擦片、座椅、轮毂、燃料储存罐等等,碳纤维复合材料的身影已不鲜见。

汽车在发生高速碰撞时,保险杠梁和吸能支架是发挥作用的主要部件。那么,采用碳纤维复合材料取代钢材料来制作汽车保险杠部件,实际效果如何呢?在应用中又有哪些要点需要把握?

碳纤维汽车配件-保险杠梁并非越厚越好:

从理论上说,保险杠系统吸收的能量与碳纤维复合材料的厚度成正比,材料越厚,吸能越多。随着厚度的增加,保险杠梁的最大变形会随之减小,并且减少的幅度会越来越小。但实验结果显示,摆锤的加速度值会随着厚度的增加而增大,这会导致蒙皮和摆锤之间冲击力的增大,因此,碳纤维汽车配件保险杠梁的厚度必须控制在一定范围内。

碳纤维

碳纤维保险杠系统的应用效果:

碳纤维复合材料保险杠梁能吸收钢制保险杠梁相同的能量,但是因为碳纤维复合材料的刚度比钢的刚度大,所以碳纤维复合材料保险杠梁的变形会比钢材料的保险杠梁更小,保险杠梁的整体性能会更好。

当吸能支架也采用碳纤维复合材料时,其保险杠梁的最大变形和摆锤的最大加速度与钢材料的吸能支架差不多,但是碳纤维支架的质量至少减轻了66%,轻量化效果非常可观。

重视碳纤维复合材料的铺层设计:

由于碳纤维的纤维取向不同,其吸能特性也会有所不同。碳纤维复合材料层合板是由单层板粘合而成,层合板一般是由不同方向的纤维层组成,以满足在不同方向上的不同强度和刚度要求,因此每层材料的主方向各不相同。自此情况下,铺层角度、各铺层角铺层的百分比、铺层顺序等铺层设计对复合材料结构的强度、刚度和稳定性都有直接的影响。

碳纤维汽车配件的影响不可小觑:

除了保险杠梁外,智上新材同时强调吸能支架在高速碰撞中的作用。其认为,当大部分能量被吸能支架吸收后,保险杠梁仅能吸收少量的能量,有实验证明,当用于吸能支架的碳纤维复合材料厚度达到3mm时,其吸能效果已经优于钢材料保险杠系统的吸能效果。

尤为重要的是,相对于低速碰撞,在高速碰撞中碳纤维复合材料保险杠系统的碰撞性能优势更加明显。