مكونات ألياف الكربون في تطبيقات السيارات

تتميز المواد المركبة من ألياف الكربون بخصائص ميكانيكية ممتازة وهي المادة الوحيدة التي لن تنخفض قوتها في بيئة خاملة ذات درجة حرارة عالية تزيد عن 2000 درجة مئوية.باعتبارها مادة عالية الأداء، تتميز المواد المركبة من ألياف الكربون بخصائصها الخاصة المتمثلة في الوزن الخفيف والقوة العالية ومعامل المرونة العالي ومقاومة التعب.لقد تم تطبيقه في العديد من المجالات مثل الرعاية الطبية المتطورة والفضاء والصناعة والسيارات وما إلى ذلك. سواء كان ذلك في الجسم أو الباب أو الديكور الداخلي، يمكن رؤية المواد المركبة من ألياف الكربون.

السيارات خفيفة الوزن هي التكنولوجيا الأساسية واتجاه التطوير المهم لصناعة السيارات.لا يمكن للمواد المركبة من ألياف الكربون أن تلبي الطلب على الوزن الخفيف فحسب، بل تتمتع أيضًا بمزايا معينة من حيث سلامة السيارة.في الوقت الحاضر، أصبحت المواد المركبة من ألياف الكربون أكثر شعبية وتعد مواد خفيفة الوزن في صناعة السيارات بعد سبائك الألومنيوم وسبائك المغنيسيوم والبلاستيك الهندسي ومركبات الألياف الزجاجية.

1. وسادات الفرامل

تُستخدم ألياف الكربون أيضًا في وسادات الفرامل بسبب حماية البيئة ومقاومتها للتآكل، لكن المنتجات التي تحتوي على مواد مركبة من ألياف الكربون غالية الثمن، لذلك يُستخدم هذا النوع من وسادات الفرامل حاليًا بشكل أساسي في السيارات الراقية.تستخدم أقراص المكابح المصنوعة من ألياف الكربون على نطاق واسع في سيارات السباق، مثل سيارات سباق الفورمولا 1.يمكنه تقليل سرعة السيارة من 300 كم/ساعة إلى 50 كم/ساعة على مسافة 50 متر.في هذا الوقت، سترتفع درجة حرارة قرص الفرامل إلى ما يزيد عن 900 درجة مئوية، وسيتحول لون قرص الفرامل إلى اللون الأحمر بسبب امتصاص كمية كبيرة من الطاقة الحرارية.يمكن لأقراص الفرامل المصنوعة من ألياف الكربون أن تتحمل درجات حرارة عالية تصل إلى 2500 درجة مئوية وتتمتع بثبات ممتاز في الكبح.

على الرغم من أن أقراص الفرامل المصنوعة من ألياف الكربون تتمتع بأداء تباطؤ ممتاز، إلا أنه ليس من العملي استخدام أقراص الفرامل المصنوعة من ألياف الكربون في السيارات ذات الإنتاج الضخم في الوقت الحاضر، لأن أداء أقراص الفرامل المصنوعة من ألياف الكربون لا يمكن تحقيقه إلا عندما تصل درجة الحرارة إلى أعلى من 800 درجة مئوية.وهذا يعني أن جهاز الكبح في السيارة لا يمكنه الوصول إلى أفضل حالة عمل إلا بعد القيادة لعدة كيلومترات، وهو أمر غير مناسب لمعظم المركبات التي تقطع مسافة قصيرة فقط.

2. الجسم والهيكل

نظرًا لأن مركبات مصفوفة البوليمر المقواة بألياف الكربون تتمتع بالقوة والصلابة الكافية، فهي مناسبة لصنع مواد أخف للأجزاء الهيكلية الرئيسية مثل هياكل السيارات والهيكل.

أجرى مختبر محلي أيضًا بحثًا حول تأثير تقليل الوزن للمواد المركبة من ألياف الكربون.وأظهرت النتائج أن وزن الجسم المصنوع من مادة البوليمر المقوى بألياف الكربون يبلغ 180 كجم فقط، بينما يبلغ وزن الجسم الفولاذي 371 كجم، أي بانخفاض في الوزن بحوالي 50%.وعندما يكون حجم الإنتاج أقل من 20.000 مركبة، تكون تكلفة استخدام RTM لإنتاج هيكل مركب أقل من تكلفة الهيكل الفولاذي.

3. المحور

سلسلة محاور العجلات "Megalight—Forged—Series" التي أطلقتها شركة WHEELSANDMORE، وهي شركة ألمانية مشهورة لتصنيع محاور العجلات، تعتمد تصميمًا مكونًا من قطعتين.الحلقة الخارجية مصنوعة من مادة ألياف الكربون، والمحور الداخلي مصنوع من سبيكة خفيفة الوزن، مع براغي من الفولاذ المقاوم للصدأ.يمكن أن تكون العجلات أخف بنسبة 45% تقريبًا؛بأخذ العجلات مقاس 20 بوصة كمثال، يبلغ وزن حافة سلسلة Megalight-Forged-Series 6 كجم فقط، وهو أخف بكثير من وزن العجلات العادية البالغة 18 كجم من نفس الحجم، لكن عجلات ألياف الكربون تكلفة السيارة مرتفعة للغاية، وتبلغ تكلفة مجموعة العجلات المصنوعة من ألياف الكربون مقاس 20 بوصة حوالي 200 ألف يوان صيني، والتي تظهر حاليًا فقط في عدد قليل من السيارات الفاخرة.

4. صندوق البطارية

يمكن لصندوق البطارية الذي يستخدم مواد مركبة من ألياف الكربون تحقيق تقليل وزن وعاء الضغط بشرط تلبية هذا المطلب.ومع تطور المركبات الصديقة للبيئة، أصبح استخدام مواد ألياف الكربون لصنع صناديق البطاريات لمركبات خلايا الوقود التي تعمل بالهيدروجين مقبولاً في السوق.وفقًا للمعلومات الواردة من ندوة خلايا الوقود التي نظمتها وكالة الطاقة اليابانية، تشير التقديرات إلى أن 5 ملايين مركبة ستستخدم خلايا الوقود في اليابان في عام 2020.

ما ورد أعلاه هو المحتوى الذي تم تقديمه لك حول مكونات ألياف الكربون في مجال تطبيقات السيارات.إذا كنت لا تعرف شيئًا عن ذلك، فمرحبًا بك في استشارة موقعنا على الإنترنت، وسيكون لدينا أشخاص محترفون يشرحون لك ذلك.