Giulia的傳動軸在X射線下之所以不明顯,是因?yàn)樗倪@根傳動軸并沒有采用同車身骨架一樣的金屬材質(zhì),而是由碳纖維材質(zhì)打造而來。在X射線下,碳纖維雖沒有金屬那樣顯眼,但實(shí)際上它比金屬要更加“強(qiáng)硬”。
關(guān)于碳纖維傳動軸和金屬傳動軸誰更堅(jiān)固這件事兒,原Top Gear主持人理查德·哈蒙德可以告訴各位。“鼴鼠”哈蒙德在主持Top Gear之前曾是BBC《工程典范》節(jié)目主持人。在其中一期介紹蓮花車隊(duì)的節(jié)目中,實(shí)驗(yàn)人員曾搞了一次對決——碳纖維傳動軸VS金屬傳動軸。
碳纖維傳動軸
相同粗細(xì)的兩根傳動軸被放置在扭力機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn),當(dāng)扭力機(jī)施加的扭矩達(dá)到1376Nm時(shí),金屬傳動軸明顯變形。而碳纖維傳動軸在扭矩達(dá)到4700Nm左右時(shí)才發(fā)生斷裂。
一、何為碳纖維?
開頭說了這么多,還沒有解釋什么是碳纖維。名詞解釋真的很煩人,解釋完你還是不清楚我在說什么,不信你讀讀下面這句話——“碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。”
還是來個(gè)不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)茏屇阒牢以谡f什么的解釋——“碳纖維就是碳含量很高的超細(xì)毛線。”(是不是豁然開朗?僅用于理解,不能當(dāng)真。)
這種“毛線”雖細(xì),但是強(qiáng)度很大,比同樣細(xì)的鋼絲要結(jié)實(shí)得多。別看這種“毛線”碳含量很高,但是耐高溫性能好,并不易燃。
當(dāng)把這種“毛線”按照一定規(guī)律編織,就出現(xiàn)了你熟悉的碳纖維面料。
二、碳纖維復(fù)合材質(zhì)有何優(yōu)點(diǎn)?
當(dāng)把樹脂、固化劑等材料按照一定比例混合,然后再浸潤碳纖維面料,經(jīng)過一系列固化處理便形成了碳纖維復(fù)合材質(zhì),也就是我們在車上經(jīng)常可以看到的黑格子材質(zhì)。別看和塑料似的,但這種材質(zhì)具有傳統(tǒng)金屬材料無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
1、強(qiáng)度高
碳纖維復(fù)合材料的機(jī)械性能優(yōu)于金屬材料。其抗拉強(qiáng)度是普通鋼材的4-5倍,剛度是普通鋼材的3-4倍。這些數(shù)據(jù)太抽象,不好理解,讓我們通過2016賽季F1賽場上的一場事故來闡釋一下碳纖維復(fù)合材料的堅(jiān)固程度。2016賽季F1揭幕戰(zhàn)在澳大利亞阿爾伯特公園賽道打響,比賽過程中邁凱倫車隊(duì)車手阿隆索發(fā)生了嚴(yán)重撞車事故,自己的賽車被撞的僅剩下了駕駛艙,但是阿隆索本人卻并無大礙。
F1賽車應(yīng)該是碳纖維材質(zhì)應(yīng)用最多的車型了,其車身基本全部由碳纖維組成,就連懸掛連桿也都是由碳纖維材料打造。阿隆索的撞車事故雖慘烈,但因?yàn)樘祭w維駕駛艙的保護(hù),他本人并無大礙。
2、質(zhì)量輕
碳纖維復(fù)合材料在有著優(yōu)良機(jī)械性能的同時(shí),又有著超輕的質(zhì)量。人們傳統(tǒng)意識中的“越結(jié)實(shí)就越重”的觀念被徹底顛覆。碳纖維材質(zhì)在比普通鋼材強(qiáng)度高上數(shù)倍的同時(shí),它的質(zhì)量僅為鋼材的數(shù)分之一。
同樣的車身部件,如果由碳纖維材質(zhì)打造,其重量可以減輕很多,這對于提升車輛的操控性和燃油經(jīng)濟(jì)性有不小幫助。
碳纖維零部件如何制作?
三、鋁合金靠邊站 碳纖維才是汽車新寵兒
鋁合金材質(zhì)可謂是目前汽車圈的當(dāng)紅炸子雞,從車身框架到底盤懸掛,如果使用的是鋁合金材質(zhì),似乎就可以說明這輛車高端上檔次。
奧迪是將鋁合金大量應(yīng)用在汽車領(lǐng)域比較早的汽車品牌,其在1983年就開始研發(fā)鋁制車身。相比再早之前的鋼鐵車身,鋁合金車身在重量方面具有明顯優(yōu)勢,如今一般高端車型才會大量應(yīng)用鋁合金。
但是隨著強(qiáng)度更高、重量更輕的碳纖維材料被發(fā)明出來,鋁合金的地位明顯降低,尤其是在超跑領(lǐng)域,碳纖維大有取代鋁合金之勢。
奧迪R8 V10 性能版技術(shù)解析
全新奧迪R8便是很好的例子,之前老款?yuàn)W迪R8引以為傲的便是車架應(yīng)用大量鋁合金材料,如今全新奧迪R8已經(jīng)將車架中大量應(yīng)用碳纖維材料作為宣傳亮點(diǎn)。
除了在車架這些我們看不到的地方應(yīng)用碳纖維外,車身外飾件、內(nèi)飾件也越來越多的使用碳纖維材質(zhì)。在一些超級跑車上,輪圈甚至都是由碳纖維打造而來。鋁合金材質(zhì)的地位正逐步被取代。
四、這些碳纖維部件是怎么被加工出來的?
相比金屬零件加工,將柔軟的碳纖維布料加工成為堅(jiān)固的汽車零件機(jī)械化程度還不是很高。一些造型簡單的碳纖維零件可以進(jìn)行機(jī)械化生產(chǎn),但是對于一些造型復(fù)雜的部件來說,手工依然是最優(yōu)選擇。我們以布加迪Chrion的碳纖維座艙為例簡單了解一些碳纖維部件的成型過程。
作為世界上性能最強(qiáng)的跑車,布加迪Chrion少不了碳纖維材質(zhì)的應(yīng)用。同不少跑車一樣,布加迪Chrion的座艙由碳纖維材質(zhì)打造,整個(gè)座艙獨(dú)立成型,我們稱之為碳纖維單體殼結(jié)構(gòu)。
碳纖維單體殼座艙生產(chǎn)的第一步便是把碳纖維布料粘貼成型,由于模具造型復(fù)雜,這個(gè)過程一般都是由人工完成。每個(gè)單體殼大概都需要150層碳纖維布料。
鋪好的碳纖維布料會放進(jìn)一個(gè)高壓釜內(nèi)進(jìn)行高壓高溫處理,在135℃的高溫下烘烤超過15個(gè)小時(shí),這時(shí)候原本柔軟的碳纖維布料會固化成型。
接下來,成型的單體殼座艙會進(jìn)行精細(xì)化處理,去掉多余的邊角,之后還會進(jìn)行精度檢測。加工成型的碳纖維單體殼重量僅為100kg。
整個(gè)過程完成之后就可以進(jìn)行組裝了。
五、寶馬可能成為碳纖維材料普及的先驅(qū)者
通過前面的介紹,不難看出碳纖維加工成本高昂,再加上原材料本身就價(jià)格昂貴,這讓碳纖維材料的普及受到了制約。但這些問題很有可能被寶馬公司化解,近些年致力于碳纖維研究的寶馬可能會成為碳纖維材料普及的先驅(qū)者和推動者。
寶馬集團(tuán)對于碳纖維的關(guān)注和投入非常高。早在2009年德國西格里集團(tuán)與寶馬集團(tuán)就宣布共同成立合資公司,生產(chǎn)用于汽車工業(yè)的碳纖維和碳纖維織物。
2014年5月9日,兩集團(tuán)又在位于美國華盛頓州的西格里汽車碳纖維公司摩西湖工廠舉辦擴(kuò)產(chǎn)奠基儀式,宣布繼續(xù)擴(kuò)大這家合資企業(yè)的產(chǎn)能,目前碳纖維的年產(chǎn)能達(dá)9000噸,摩西湖工廠已經(jīng)成為世界上最大的碳纖維生產(chǎn)基地。在提高產(chǎn)能的同時(shí),寶馬建立目標(biāo),到2020年,將碳纖維車架的造價(jià)降低到與鋁合金車架同一水平。
寶馬7系的車身骨架就是由碳纖維復(fù)合材料、鋁合金和高強(qiáng)度鋼構(gòu)成,這項(xiàng)技術(shù)還獲得“2015歐洲車身大獎(jiǎng)”。
寶馬旗下的i3電動車采用了同超跑一樣的碳纖維單體殼技術(shù)。
六、“賣炭翁”專門搞碳纖維改裝
作為一種新型材料,碳纖維不僅具有重量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn),其花紋本身也很美觀,具有很好的裝飾性。
成立于1989年的MANSORY公司自誕生以來就致力于為豪車進(jìn)行個(gè)性化外觀改裝。其中碳纖維元素是這家改裝公司改裝方案中最負(fù)盛名的,不少汽車改裝愛好者親切地稱這家公司為“賣炭翁”。
點(diǎn)評:碳纖維要想在汽車領(lǐng)域普及,需要解決兩個(gè)問題,一個(gè)是成本,另一個(gè)是回收問題。隨著生產(chǎn)技術(shù)不斷成熟,相信碳纖維的生產(chǎn)成本會不斷降低。除了生產(chǎn)成本這個(gè)因素外,廠商和政府還需要考慮到碳纖維零件的回收問題,相比金屬材料,碳纖維復(fù)合材料的回收利用更加困難。相信解決好這兩個(gè)問題,碳纖維復(fù)合材料終會取代鋁合金材料。
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