沖壓模具中的碳纖維是什麼

A. 為什麼沖壓後重量下降了

實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車整備質量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。但輕量化可能會降低汽車的碰撞安全性，怎麼樣既能保證安全性又能實現輕量化，而成本又不能太高呢？

鋁合金

鋁的比重約為鋼的1/3，還具有優良的抗腐蝕性、壓力加工和鑄造加工性，所以成為了輕量化最重要方法之一。

鎂合金

鎂的密度約為鋁的2/3，在實際應用的金屬中是最輕的。但缺點也很明顯，耐腐蝕性差，成本高。現在暫時主要應用在發動機罩蓋、方向盤、座椅支架、車內門板、變速器外殼等方面，但還沒有使用鎂合金薄板製造車身板件並投產進入市場的實例。

鎂合金鑄件最早應用在汽車行業的是輪轂：

鈦合金

鈦合金性能沒有問題，應用的最大阻力來自其高價格，至今只見在賽車和個別豪華車上少量應用。

碳纖維

重量輕，吸震性能強，缺點也是成本太高，是超跑的首選。這些年由於碳纖紗需求大增，造成材料短缺，因此價格居高不下。目前大部分車企對於碳纖維的高成本望而卻步，僅僅在小范圍、非核心部件上採用。寶馬對碳纖維的偏愛是顯而易見的，在自己車型上使用碳纖維已有10年歷史。旗下i3純電動車與i8混動跑車是目前為止全球唯一大規模使用碳纖維的民用車型。

碳纖維零件的重量之輕，小女孩也能輕松抱起：

塑料應用

目前世界上不少轎車的塑料用量已經超過120千克/輛，個別車型還要高，德國賓士高級轎車的塑料使用量已經達到150千克/輛。國內一些轎車的塑料用量也已經達到90千克/輛。塑料製品越來越多應用到車身上，比如一些車型的尾門都有塑料件的設計。

以上除了鋁合金，其它各種輕量化的技術目前對市面上99%以上的車型來說，還只是噱頭，可以錦上添花，但不能作為設計的基礎。但還有一項技術，目前在剛度，輕量化，製造可行性和成本方面都有較大的進步，已經是汽車車身材料應用的常規武器了。

熱沖壓高強度鋼

高強度鋼板熱沖壓生產技術正呈現出欣欣向榮的趨勢，成為同時實現輕量化和提高碰撞安全性的最好途徑。熱沖壓技術不僅有高強度比的優點，且在高溫下材料成形性好，能消除回彈影響，零件精度高，成形質量好。在VOLVO車型中熱沖壓硼鋼的使用量逐年遞增，預計將達到白車身的45%以上。福特汽車各種車型的熱沖壓硼鋼應用也越來越多，比如福克斯上就有大量應用。

熱沖壓是相對比常見的冷沖壓成形而言，為了克服高強度鋼板冷成形的困難，熱沖壓須將鋼板加熱實現相變再沖壓成形並進行淬火，從而獲得更高的強度、抗變形性與硬度，能夠成形抗拉強度高達1600-2000MPa的零部件，可組焊成高強度駕乘單元，承受5噸以上的靜壓而不損壞。採用這種相對於超高強度的結構件，可明顯提高汽車的碰撞安全性，同時通過減小壁厚或截面、減少汽車裝配環節中的零部件的數量尺寸，從而實現輕量化。正因為熱沖壓的技術優勢，才使得高強度鋼熱沖壓技術正受到全球汽車廠商和鋼鐵生產企業的的青睞和極大關注。

熱沖壓簡化工藝流程：

熱沖壓不是簡單的多了一個加熱過程，它涉及到了十分復雜的金屬材料熱力相變多物理場耦合和多尺度問題以及熱邊界摩擦非線性力學問題。高強鋼板熱沖壓要克服許多可能的熱沖壓缺陷的產生，比如局部過分軟化，縮頸，破裂，起皺，馬氏體轉化不均勻等，還要實現最佳的奧氏體-馬氏體化溫度、最佳模內冷卻速率、最佳成形壓力、最佳保壓時間等優化問題，這就需要從宏觀和微觀尺度進行諸如成形性分析、服役性能等進行深入研究和技術積累。

高強度鋼板熱沖壓成形生產線是實現這一先進成形技術的關鍵環節。熱沖壓成形技術特徵決定了它不同於常規沖壓的裝備及關鍵技術，它是將落料、加熱、防氧化、沖壓、淬火冷卻、切形和噴丸處理等為一體的綜合製造集成加工系統，是體現機械加工、電控和材料化工緊密交叉的國際前沿高新技術。

高強度鋼板熱沖壓技術具有巨大的市場前景和生命力，但在成形過程和熱處理過程中仍存在各種技術問題。另一方面，由於高強度鋼板熱沖壓技術還處於起步階段，還有很多產業化實際問題需要解決和完善，例如製造工藝參數優化、生產效率、產品質量、熱沖壓成形過程微觀機理研究、採用非鍍層鋼板時需要進行噴丸處理及激光切割成本偏高等等。因此，熱沖壓技術今後將朝著高效率、低成本、強韌化、防氧化方向發展。

B. 碳纖維可以吸塑成型嗎

可以。
熱塑性碳纖維復合材料適用製做高檔機械設備的零部件，其具備出色的機工藝性能、吸塑成型機性、沖壓性等，所以可以吸塑成型。熱壓成型是將紡織品放置在熱模具中，加熱並施加壓力，使其成型成所需的形狀，真空吸塑是將紡織品放置在模具中，通過抽取空氣產生真空，使其成型成所需的形狀。

C. 手錶材料的碳纖維材料

碳纖維材料（Cabon Fiber）近年來在製表領域越來越受到廣泛的應用。 碳纖維呈黑色。目前市場上銷售的絕大部分都是用聚丙烯纖維的固相碳化製成。其生產過程大致可分為預養化、碳化、石墨化等幾個步驟，成品的含碳量基本在90%以上。碳纖維研發生產的門坎很高，從原絲的生產到碳化工藝都有復雜嚴格的技術要求。世界上有包括我國在內的很多國家可以生產碳纖維，但論規模與品質和產能，日本還是當今世界上最大的碳纖維生產國。三菱、東麗、東邦這三家企業占據了全球碳纖維產量80%以上，而且三家公司近年來都不斷擴產，以滿足市場需求。
在製表業界，碳材料目前主要應用在表盤和表殼的製造上。採用碳材料製作的手錶，廠家多選用在運動款式上，以彰顯時尚的個性和稀貴的特徵。如恆寶和豪雅等品牌的運動表都或多或少地使用了碳纖維材料。而要特別指出的是，一些傳統的古典老品牌，在保留傳統工藝和理念的同時，也在大膽吸收和借鑒現代科技成果，在傳統經典的款式上不同程度的使用碳纖維材料。如美度在它的90周年紀念版款中，就成功地採用碳纖維製成表盤，刻意將復古與現代巧妙地融合並限量發售。BELL&ROSS更是將碳纖維底板與陀飛輪機芯很好地結合搭配，加之噴砂打磨鈦金屬表殼，更顯奢華。說起來，用碳纖維製造手錶部件絕非易事。僅表殼製造而言，在開發模具上就頗費功夫，而且選用哪種型號的碳纖維與哪種樹脂搭配，都有很高的技術性。鍛造與高溫固化也非常重要，絕不是簡單的工藝就能達成。比如愛彼的皇家橡樹碳概念陀飛輪計時表，它採用了鍛造碳表殼，這一製造工藝就相當復雜。簡單來說，首先要製造出與實際表殼大小、外形都相同的金屬模具，同時將脫模劑噴塗在模具之內，以便在成品成型之後能夠與模具分離。然後將選好的碳粉與樹脂一起放入模具之中進行高溫固化，在到達一定溫度之後再進行沖壓使其成型。而這一固化與成型的過程很可能需要進行幾次的反復才能得到最終的成品，這也是所謂的「鍛造過程」。此外，有些表殼為了追求視覺上的更加精緻，還要在鍛造之後進行打磨，以達到精益求精的效果。
至於表盤製成，就更難操作。其關鍵在於預侵料的製作過程要非常細密，纖維的展列排布，樹脂的型號比例，製作時的速度與溫度的掌控，都要經過嚴格的反復測試。在保證纖維的強度和平整度的同時不能有絲毫的瑕疵，否則將會影響到機芯的工作與美觀。