甘肃郝氏炭纤维是一家专门从事碳布,硬质复合炭毡,炭纤维布,炭纤维复合毡的民营高新技术企业。
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全铝车身VS碳纤维车身 轻量化的未来
来源:www.gshaoshi.com 发布时间:2019/6/5 17:00:54

全铝车身和碳纤维车身

汽车轻量化,全铝车身和碳纤维车身,成为当前汽车“减肥”追求的手段,这两项技术分别有什么优缺点?谁才是未来?


全铝车身:全铝车身框架结构通过将钢与铝两种材质合为一体,来确保更具动态的驱动能力,提高稳定性,大幅度加强加速能力。通过这种布局,能实现了出色的车身刚度与良好的碰撞安全性,并显著地减轻了车身的重量。


全铝车身的优缺点:

优点:重量轻、耐磨、抗冲击性能优秀

缺点:成本高昂,可修复性差

全铝车身的优势在于重量一般仅为钢制车身的70%左右,可以一次整体冲压成型,焊接点较少,因此刚性也较强,燃油经济性和安全性都比钢制车身更强,因为加工工艺问题,全铝车身的成本也因此较高。而且车身比钢制车身更脆,发生碰撞后很难像钢制车身那样通过钣金喷漆修复,多为整块更换,后期维修昂贵。


为什么你在路上见到开捷豹的车主总是那么优雅?因为他们必须非常爱惜自己的全铝车身座驾,铝合金材料对热的敏感度高,容易受热变形,不适合传统焊接工艺,任何导致小刮小蹭都有可能导致发生扭曲性碰撞的地方要整块更换。

碳纤维车身:碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。其工艺复杂程度也无法只用“织毛衣”将其比喻,把“碳”加工成一块适用的碳纤维板材要经过上百道复杂工艺,成本高昂。

碳纤维车身的优缺点:

优点:重量轻,吸震性能强,坚固

缺点:成本极高

碳纤维的强度高于超高强度钢2倍以上,比铝轻30%、比钢轻50%,强度却是钢的7至9倍,最早用于航空、航天、军工等科技高精尖领域,因为重量极轻、吸震能力优秀、舒适性高,但表面硬度不佳,当施予之外力高于其破坏强度时,会造成断裂,也因为这个原因,碳纤维具备了在发生碰撞时强大的吸能表现。传统的钣金修复工作,对于碳纤维车身并不适用,发生碰撞后产生的形变部件,同样也是以更换为主。


类似于汽车钢化玻璃的破碎原理,碳纤维能够在正面碰撞时破碎成无数细小不会对人造成伤害的碎片,吸收大量的能量,但由于碳纤维很难回收再利用,碰撞后的碎片即使通过高温分解,重新加工生产出的复合材料只具有碳纤维一半的硬度,因此碳纤维也成为了“一次性碰撞材料”。

机械性能对比:对弹性体施加一个外界作用,弹性体会发生形状的改变——“应变”,“弹性模量”的一般定义是:应力除以应变,材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),那么根据杨氏弹性模量,在机械性能对比一项,碳纤维硬度更强,韧性更高,碳纤维胜出。

轻量化对比:碳纤维的密度是1.8g/cm³<2.7g/cm³,简单来说,碳纤维密度更小,由于物质每单位体积内的质量更小因此更轻,碳纤维胜。

耐久度对比:铝合金的物理弱点在于由应力集中引起的金属疲劳,会导致材料的强度下降;而碳纤维则是抗剪力能力相对较弱,当环氧树脂和碳纤维形成复合材料之后,碳纤维被固化,纤维与纤维之间靠树脂间的粘接作用进行联系,同向排布的碳纤维之间容易出现撕裂情况,但随着技术的发展,碳纤维通过平纹、斜纹、缎纹三种形式的编织排布,在逐渐优化这个问题,因此在不久的未来,碳纤维的耐久度只会比铝合金更高。

那么全铝车身在碳纤维车身面前就没有任何一点优势吗?当然不是,全铝车身的造价成本相对更低一些,碳纤维的成本价下降需要大规模推广生产技术,将其产业化。就目前而言,全铝车身的使用率更高,未来是否会被碳纤维超过,成为业内车身材料的主流?就看谁控制生产成本的本事更大了。