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碳纤维在赛车中的应用解析 |
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newmaker 来源：复材在线 |
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碳纤维，又称碳化纤维，泛指一些以碳纤维编织或多层复合而成的材料。因为它又轻又坚硬，所以它的用途很广泛。碳纤维在汽车领域的应用率先从赛车开始，近年来在民用汽车中得到了广泛的引用。涂着清漆，故意露出深沉的黑色编织花纹的碳纤维组件已不单单只是为了看上去拉风，“高碳”之风越刮越烈。
一般碳纤维的密度为1750 kg/立方米，如此低的密度让其更是广泛被使用于大型飞机，例如空中客车的A350与A380，波音787均利用碳纤维复合材料来减轻耗油量。另外大型风力发电机的叶片，赛车、高端自行车的车身均为碳纤维复合材料需求量增加的重要因素。
碳纤维预浸料备受赛车青睐
今年美国Brammo公司生产的Empulse电动摩托赛车的主要特征是其结构件采用蔼科颂复合材料公司生产的碳纤维预浸料。
美国俄勒冈州的电动车公司Brammo制造的Empulse赛车今年在设计上有一些改进，包括新座椅的安装以及使用英国复合材料制造商蔼科颂生产的8020预浸料制造的储罐。
先前自行车使用碳纤维是为了美观，今年Brammo使用预浸料生产的碳纤维结构件极大地减轻了摩托车的重量，以提高其性能。
“使用蔼科颂复合材料公司的预浸料，可以减轻重量的30%，”Brammo产品开发总监 Brian Wismann说，“另外的好处是模具表面光洁度很好，不必清除涂层或喷漆，进一步节省了重量。”
F1车队采用碳纤维制造赛车车身和碰撞缓冲构件
数年来，F1车队一直采用碳纤维复合材料制造赛车车身和碰撞缓冲构件，从而显著减少赛事中的重伤事故。
碳纤维制成汽车的身体，除了更轻盈外，车辆的抗挤压能力也令人惊叹，因为碳纤维复合材料的能量吸收能力比金属材料高4倍到5倍左右；因为身轻如燕，车辆连油耗的烦恼也没有了；因为不受传统车身结构的限制，车辆造型可以像做发型一样，多样变化。
有意思的是，在对车头车尾进行的抗冲击测试发现，铝制底盘受到挤压会变形，也会吸收部分能量。然而，由坚硬的碳纤维制造的乘客区却安然无恙，甚至侧面来的强力冲击也只能让车厢内的假人模型和电池毫发无伤（当然，当安全气囊装置启动时，电池会自动断电）。
另外，即便车辆受到猛烈的撞击，车体有所损伤也不用担心，切掉碳纤维受损的部分再粘上新部件，完全可以让车辆恢复原状。
早在1992年，美国通用汽车公司就提出了超轻概念车，该车车身采用碳纤维复合材料，由手工碳纤维预浸料工艺制造，整体车身的质量为191公斤。用碳纤维取代钢材制造车身和底盘构件，可减轻质量68%，从而节约汽油消耗40%。
碳纤维制造的车辆另一个优势是不易腐蚀，如果不考虑电池只有10年左右的使用寿命，用碳纤维制造车身的汽车寿命可达几十年。当然，马达还是需要定期进行检修的。
或许有人会说，传统旧车车身的钢铁和铝很容易回收再利用，但碳纤维很难回收再利用。从某种角度来说，碳纤维汽车可能在“人老珠黄”之后成为一堆废物。但目前，知名汽车制造商正同宇宙空间机构合作，试图解决这一问题。
业内人士透露，目前，宝马公司已一马当先，研发出了最新的处理碳纤维“边脚料”的方法，“通过高温分解，这些‘边脚料’能够退回到未加工的状态。”
赛车史上最令人扼腕惋惜的塞纳也正是由于在事故时，坚硬的碳纤维组件（一说是车轴）刺破了塞纳的头盔导致他当场离世。
时过境迁，经过精密计算和加工的单体壳车体，能够满足F1方程式赛车在极端碰撞下不变形的技术要求，喜欢看F1的车迷朋友肯定会记得2007年加拿大站库比卡的赛车以超过300km/h的速度撞到防护墙，赛车被弹到空中掉落翻滚在赛道的另一头从，赛车基本粉碎，可是座舱保持完好，车内的库比卡事后检查只是扭伤了脚踝，竟然没耽误下一次的比赛。
乐泰与保时捷合作开发赛车用新材料
刚刚在沙漠赛道上灼热的温度中飞驰而过的是保时捷911 GT3赛车，相对于它优雅的流线造型而言，鲜有人知这款赛车是在现代粘合剂技术的基础上制造而成的。为了揭示这一真相，保时捷与汉高公司强大的乐泰品牌达成合作伙伴关系，共同赞助了此次美孚1号超级杯赛。
超级杯赛是世界上最受关注的赛车盛事，作为一级方程式比赛的序曲，保时捷美孚1号超级杯赛在每周日一级方程式赛开始之前举行。今年的揭幕赛于春季在巴林王国举行，根据赛事日程，随后还将有十多场比赛在欧洲各国举行。
保时捷911 GT3 Cup赛车的发动机功率为420bhp，最高速度可达每小时290公里，而其车身重量仅为1130公斤。这款赛车之所以能够如此轻，是因为它在制造时使用了铝和复合材料等替代材料，而粘合剂在其中发挥了非常重要的作用。由于铝和复合材料不具备热焊接性，因此人们需要找到合适的替代解决方案。
保时捷与乐泰的工程师们齐心协力，终于找到了最佳解决方案，他们将乐泰产品用于赛车和911 GT3系列汽车的发动机、变速箱和差速器的结构中。由于乐泰产品的耐用性得到证实，因此保时捷将其作为螺纹锁固剂和法兰密封剂使用，以确保车辆在极端条件（如巴林的炎热气候）下具有出色的稳定性。乐泰243既可以用来固定变速箱底板上的螺栓，也可以用来固定变速箱内部喷油管和连续换挡装置的紧固螺栓。而乐泰574是一种快速固化的密封垫产品，它能将由两部分组成的变速箱外壳密封起来。
乐泰270则用来固定差速器外壳的紧固螺栓、变速箱外壳的柱螺栓、油泵外壳的紧固螺栓以及小齿轮轴安装架上的螺栓。乐泰产品也在汽车组件的制造中得到了应用：如乐泰270被用于在轮毂上安装挺杆销，乐泰243被用于在制动钳上安装隔热罩（以保护电子传感器不受刹车产生的热量影响）。
乐泰产品不仅广泛应用于汽车制造领域，还能用于车辆的维护。在3月赛季初时，参加超级杯比赛的14辆赛车全都使用了全套乐泰螺纹紧固、密封垫片和清洁产品。但两大公司的合作还远远不止这些，双方的工程师频繁交流，保时捷的要求时常激励位于都柏林和慕尼黑的乐泰试验室不断创新。
最前端的部分就是碳纤维溃缩柱
Bernd Homberg是负责保时捷赛车合作事务的乐泰销售工程师，他表示："我们的合作分为两种方式，一种是我们将开发出的新产品送交他们检验，让他们测试这种产品是否对他们有用；或是当他们遇到可通过粘合剂技术解决的问题时，他们会请求我们的帮助。"他解释了这两个合作伙伴的合作方式："目前保时捷公司正在测试乐泰5188能否作为密封垫片用于差速器外壳。当他们在寻找一种将阻挡器安装于油箱上的方法之时，我们提供的双组分环氧胶乐泰 Hysol 9492具有耐高温的特性，能够解决这一问题。"
美国作家Bruce Sterling认为"粘合剂化学领域正在悄悄进行一场革命"，这种变革有一个非常有趣的特点，那就是新的粘合剂技术不总会在学术界引起太多的注意。各种开创性研究和创新理念的诞生都是为了满足商业需求，因此它们基本上都来自于各个公司而不是自然科学研究机构。但汉高公司正在努力改变这种局面，他们通过一系列合作项目将自己多年积累的经验和技巧拿出来与多个大学进行交流。作为年轻工程师们专业的合作伙伴和车队的产品供应商，乐泰已参与"学生方程式（Formula Student）"长达数年。
汉高和保时捷两家公司有很多共同秉持的价值观，致力于高端创新和追求卓越品质只是其中的两个。除此以外，两家公司都是家族企业，双方的企业文化都非常注重交流，并与各自的员工建立了长期关系。两家公司都身兼顾问和制造商的职责，乐泰为自己的客户提供高科技解决方案和个性化支持，保时捷最初则是一家发动机咨询公司，并且时至今日还为人们提供咨询服务。(end)
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(7/20/2011) |
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