碳纤维：性能车的标配

什么是碳纤维？为什么它是当今最热门的高性能汽车材料？

碳纤维简史

碳纤维首次出现在 1981 年迈凯伦 MP4/1 一级方程式赛车上。不久之后，它与 Jaguar XJR-15 和 McLaren F1 等超级跑车一起进入了最高级别的公路性能。碳纤维增加的刚度和减轻的重量使其成为赛车运动应用的完美材料。

今天，碳纤维比以往任何时候都更加普及，但它仍然主要保留给大马力、高价的性能车。少数主流汽车使用碳部件作为结构件，但 OEM 碳纤维的最大份额只不过是汽车饰品，性能优势微不足道。

在改装车热潮期间，采用了太空时代的材料。大多数售后碳纤维部件只不过是装饰品，在许多情况下，它们实际上增加了重量。

模具

无论质量如何，碳纤维部件均由两种成分制成：碳纤维织物和树脂。这种织物由纯碳纤维聚合物线组成，但没有树脂，它只不过是一个非常坚固的毯子。

在这里，准备切割一大片纤维。数字切割机使用 CAD 技术创建进入模具的精确件。碳纤维必须保持冷藏以防止树脂固化，因此只有一次机会将其弄好。该技术还具有通过从每张纸中提取最有用的材料来减少浪费的经济优势。

大多数制造商使用模具来制作碳纤维部件，在固化过程中塑造织物和树脂。对于入门级零件，制造商一般使用玻璃钢模具。尽管玻璃纤维足以用于小零件，但它缺乏大零件所需的刚度。尽管玻璃纤维模具存在缺陷，但许多制造商仍将它们用于更重要的碳纤维部件。

这是用于为充电器制造引擎盖的模具和插头。模型引擎盖可通过增压器切口识别。

在将预浸料碳纤维放入其中之前，这里正在测试引擎盖以确保安装正确。 使用 CNC 铣削铝制模具制作小零件，使用碳纤维模具制作大型零件。这两种材料都比玻璃纤维更坚硬，并且在固化过程中可以抵抗弯曲和变形。使用碳纤维来模制碳纤维可能看起来很奇怪，但这个材料非常适合赛车运动的相同刚度和强度也非常适合制造。

像这样的碳纤维模具在固化过程中提供了更高的稳定性。对于一些较小的零件，使用CNC加工的铝模具，但对于较大的零件，使用碳纤维模具和塞子来防止材料移动。

大部分模具都是通过使用蓝光扫描正片来创建数字 3D 模型的。该信息被输入到五轴 CNC 机器中，该机器将负片切割成合适的材料。由此产生的模具非常精确，这意味着与使用低公差工艺制造的零件相比，组件需要的精加工工作更少。

这个 'Cuda 上的点是蓝光扫描软件的跟踪灯，用于创建零件的 CAD（计算机辅助设计）模型，为 SpeedKore 组件创建模具。

这些点允许计算机在面板上定位自己。扫描过程的表面必须尽可能光滑，以确保模具和由此产生的碳纤维部件正确安装。

碳纤维布和树脂

有几种碳纤维织物品种，但在汽车应用中最常用的类型是二乘二斜纹布。这种编织图案得名于沿每个方向行进的两条丝束（或扁平的“线”）。虽然你不会自己编织这些东西，但图案是两层，一层，一层。2×2 斜纹织物产生具有垂直（经线）和水平（纬线）丝束的斜纹图案，使织物能够贴合模具的形状而不会产生聚束或拉伸。

虽然碳纤维织物与这种高性能复合材料同名，但树脂是赋予碳纤维部件强度的原因。树脂用作粘合剂，浸渍织物并将各层合并在一起，并填充任何空隙以形成固体。

聚酯或树脂——优点和缺点

使用的主要树脂聚合物共混物是环氧树脂或聚酯。就像衣服一样，涤纶是更便宜的选择。一些制造商偏爱聚酯树脂作为美学组件；其快速固化特性和较低的价格使其成为不考虑结构完整性的首选。

环氧树脂虽然成本较高，但提供了卓越的强度和更好的整体光洁度，用环氧树脂预浸渍的碳纤维织物。碳纤维部件很轻，但它们的重量主要来自树脂。仅使用所需的确切数量可使预浸料部件尽可能轻。均匀的厚度和一致的编织图案进一步减轻了重量。

固化过程

预浸料和标准碳纤维使用不同的固化工艺。标准碳部件采用湿法叠层法制成。将织物切割成一定尺寸并放入模具中，然后用刷子涂抹树脂。以这种方式制造的零件通常是风干的。真空袋——字面意思是将零件密封在塑料袋中并在其上连接真空软管——使用环境压力将织物压平到模具上，去除气泡并将树脂吸入任何空隙。挤出多余的树脂。这些零件的制造成本较低，但消费者看到的降价往往与质量的牺牲相对应。