I componenti in fibra di carbonio del booster della frizione si deformeranno ad alte temperature?

I materiali compositi in fibra di carbonio sono diventati un rappresentante di materiali di fascia alta nei campi di automobili, aerospaziale, ecc. A causa delle loro caratteristiche leggere e ad alta resistenza. Come componente chiave in Booster frizione , La stabilità termica dei suoi componenti in fibra di carbonio ha attirato molta attenzione: tali materiali si deformaranno e falliranno in condizioni di alta temperatura?

1. I vantaggi intrinseci e la soglia di temperatura dei materiali in fibra di carbonio
La fibra di carbonio è realizzata in poliacrilonitrile (PAN) e forma una struttura cristallina di grafite dopo un trattamento con carbonizzazione ad alta temperatura. La sua resistenza alla trazione assiale può raggiungere più di 5 volte quella dell'acciaio, mentre la sua densità è solo 1/4 di quella dell'acciaio. Tuttavia, la sua stabilità termica dipende dalle prestazioni della matrice di resina. La temperatura di transizione di vetro a matrice epossidica comune (TG) è di circa 120-180 ℃. Quando questa temperatura viene superata, la resina si ammorbidirà e la rigidità del materiale diminuirà.
I componenti in fibra di carbonio utilizzati nel booster della frizione di solito utilizzano resine modificate resistenti ad alta temperatura (come bismaleimide o poliimmide) per aumentare la TG a oltre 250 ℃. Allo stesso tempo, la temperatura di decomposizione termica della fibra di carbonio stessa è alta quanto 3000 ℃, il che significa che in condizioni di lavoro normali (la temperatura del sistema della frizione è generalmente ≤200 ℃), la struttura del materiale non sarà essenzialmente danneggiata.
2. Verifica delle prestazioni in condizioni estreme
Per simulare le condizioni di lavoro effettive, abbiamo condotto test termici sistematici sui componenti della fibra di carbonio della frizione:
Impatto ad alta temperatura a breve termine: in un ambiente di 250 ℃ per 30 minuti, il tasso di variazione della dimensione del componente è <0,05%, che è molto inferiore allo 0,12% della lega di alluminio;
Test del ciclo termico: dopo 1000 cicli da -40 ℃ a 200 ℃, il tasso di ritenzione della resistenza al taglio di materiale è> 92%;
Test di carico dinamico: applicazione di una coppia 200n · m a 180 ℃, la deformazione dei componenti in fibra di carbonio è solo 1/3 di quella delle parti in acciaio tradizionali.
I dati mostrano che attraverso la modifica della matrice di resina e l'ottimizzazione dello strato di fibra (come la laminazione ortogonale 0 °/90 °), la resistenza alla cree di creep di componenti in fibra di carbonio ad alte temperature è significativamente migliore di quella dei materiali metallici. Il segreto è che l'alta conduttività termica della fibra di carbonio (conducibilità termica assiale fino a 800 W/m · K) può disperdere rapidamente i punti caldi locali, mentre la tenacità delle resine tampona la concentrazione di stress termico.
3. Gli aggiornamenti tecnologici sfondano i limiti tradizionali
Per scenari di utilizzo estremi (come frequenti semi-frizione di auto da corsa o ambienti ad alta temperatura nei deserti), il booster della frizione migliora ulteriormente la stabilità termica attraverso tre tecnologie:
Rivestimento nano-ceramico: spruzzatura di un rivestimento composito Al₂o₃-SIC da 50 μm sulla superficie del componente per aumentare il limite di temperatura superiore della superficie a 400 ℃;
Ottimizzazione del processo prepreg: utilizzando la tecnologia RTM ad alta pressione (modanatura a trasferimento di resina) per controllare la porosità inferiore allo 0,3% e ridurre il rischio di delaminazione dell'interfaccia ad alte temperature;
Monitoraggio della temperatura intelligente: i sensori in fibra ottica integrati monitorano la temperatura del componente in tempo reale e regola automaticamente la strategia di coinvolgimento della frizione quando si avvicina al valore critico.