آیا اجزای فیبر کربن از تقویت کننده کلاچ در دماهای بالا تغییر شکل می دهند؟

مواد کامپوزیت فیبر کربن به دلیل ویژگی های سبک و با استحکام بالا ، به نماینده مواد سطح بالا در زمینه های خودرو ، هوافضا و غیره تبدیل شده اند. به عنوان یک مؤلفه کلیدی در تقویت کننده کلاچ ، پایداری حرارتی اجزای فیبر کربن آن مورد توجه زیادی قرار گرفته است: آیا چنین مواد در شرایط دمای بالا تغییر شکل می یابد و از بین می رود؟

1. مزایای ذاتی و آستانه دما مواد فیبر کربن
فیبر کربن از پلی آکریلونیتریل (PAN) ساخته شده است و پس از درمان کربن سازی درجه حرارت بالا ، یک ساختار کریستالی گرافیتی تشکیل می دهد. مقاومت کششی محوری آن می تواند به بیش از 5 برابر فولاد برسد ، در حالی که چگالی آن تنها 1/4 از فولاد است. با این حال ، ثبات حرارتی آن به عملکرد ماتریس رزین بستگی دارد. دمای انتقال شیشه ماتریس رزین اپوکسی رایج (TG) در حدود 120-180 است. با افزایش این دما ، رزین نرم می شود و سفتی مواد کاهش می یابد.
اجزای فیبر کربن مورد استفاده در تقویت کننده کلاچ معمولاً از رزین های اصلاح شده با درجه بالا (مانند بیسمالیمید یا پلی آمید) استفاده می کنند تا TG را به بالای 250 افزایش دهند. در عین حال ، دمای تجزیه حرارتی فیبر کربن به خودی خود به اندازه 3000 ℃ است ، به این معنی که در شرایط کار عادی (دمای سیستم کلاچ معمولاً 200 پوند است) ، ساختار مواد اساساً آسیب نمی رسانند.
2. تأیید عملکرد در شرایط شدید
برای شبیه سازی شرایط کار واقعی ، ما آزمایشات حرارتی سیستماتیک را بر روی اجزای فیبر کربن تقویت کننده کلاچ انجام دادیم:
تأثیر دمای بالا کوتاه مدت: در یک محیط 250 ℃ به مدت 30 دقیقه ، میزان تغییر اندازه مؤلفه <0.05 ٪ است که بسیار پایین تر از 0.12 ٪ آلیاژ آلومینیوم است.
تست چرخه حرارتی: پس از 1000 چرخه از -40 ℃ تا 200 ℃ ، میزان حفظ مقاومت برشی لایه ای مواد> 92 ٪ است.
تست بار دینامیکی: با استفاده از گشتاور 200n · M در 180 ℃ ، تغییر شکل اجزای فیبر کربن تنها 1/3 از قطعات سنتی فولادی است.
داده ها نشان می دهد که از طریق اصلاح ماتریس رزین و بهینه سازی لایه فیبر (مانند لمینیت ارتوگونی 0 درجه/90 درجه) ، مقاومت خزش اجزای فیبر کربن در دماهای بالا به طور قابل توجهی بهتر از مواد فلزی است. راز این است که هدایت حرارتی بالای فیبر کربن (هدایت حرارتی محوری تا 800 W/m · K) می تواند به سرعت نقاط داغ محلی را پراکنده کند ، در حالی که چقرمگی رزین غلظت استرس حرارتی را ایجاد می کند.
3. به روزرسانی های فناوری محدودیت های سنتی را از بین می برد
برای سناریوهای استفاده شدید (مانند نیمه کپی مکرر اتومبیل های مسابقه یا محیط های درجه حرارت بالا در بیابان ها) ، تقویت کننده کلاچ باعث افزایش ثبات حرارتی از طریق سه فناوری می شود:
روکش نانو و سرامیک: پاشیدن یک پوشش کامپوزیت 50μm al₂o₃-sic بر روی سطح مؤلفه برای افزایش حد دمای بالایی سطح به 400.
بهینه سازی فرآیند prepreg: با استفاده از فناوری فشار قوی RTM (قالب انتقال رزین) برای کنترل تخلخل زیر 0.3 ٪ و کاهش خطر لایه لایه شدن رابط در دماهای بالا.
نظارت بر دمای هوشمند: سنسورهای فیبر نوری یکپارچه دمای مؤلفه را در زمان واقعی کنترل می کنند و هنگام نزدیک شدن به مقدار بحرانی ، به طور خودکار استراتژی تعامل کلاچ را تنظیم می کنند .