冲压模具中的碳纤维是什么

A. 为什么冲压后重量下降了

实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。但轻量化可能会降低汽车的碰撞安全性，怎么样既能保证安全性又能实现轻量化，而成本又不能太高呢？

铝合金

铝的比重约为钢的1/3，还具有优良的抗腐蚀性、压力加工和铸造加工性，所以成为了轻量化最重要方法之一。

镁合金

镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中是最轻的。但缺点也很明显，耐腐蚀性差，成本高。现在暂时主要应用在发动机罩盖、方向盘、座椅支架、车内门板、变速器外壳等方面，但还没有使用镁合金薄板制造车身板件并投产进入市场的实例。

镁合金铸件最早应用在汽车行业的是轮毂：

钛合金

钛合金性能没有问题，应用的最大阻力来自其高价格，至今只见在赛车和个别豪华车上少量应用。

碳纤维

重量轻，吸震性能强，缺点也是成本太高，是超跑的首选。这些年由于碳纤纱需求大增，造成材料短缺，因此价格居高不下。目前大部分车企对于碳纤维的高成本望而却步，仅仅在小范围、非核心部件上采用。宝马对碳纤维的偏爱是显而易见的，在自己车型上使用碳纤维已有10年历史。旗下i3纯电动车与i8混动跑车是目前为止全球唯一大规模使用碳纤维的民用车型。

碳纤维零件的重量之轻，小女孩也能轻松抱起：

塑料应用

目前世界上不少轿车的塑料用量已经超过120千克/辆，个别车型还要高，德国奔驰高级轿车的塑料使用量已经达到150千克/辆。国内一些轿车的塑料用量也已经达到90千克/辆。塑料制品越来越多应用到车身上，比如一些车型的尾门都有塑料件的设计。

以上除了铝合金，其它各种轻量化的技术目前对市面上99%以上的车型来说，还只是噱头，可以锦上添花，但不能作为设计的基础。但还有一项技术，目前在刚度，轻量化，制造可行性和成本方面都有较大的进步，已经是汽车车身材料应用的常规武器了。

热冲压高强度钢

高强度钢板热冲压生产技术正呈现出欣欣向荣的趋势，成为同时实现轻量化和提高碰撞安全性的最好途径。热冲压技术不仅有高强度比的优点，且在高温下材料成形性好，能消除回弹影响，零件精度高，成形质量好。在VOLVO车型中热冲压硼钢的使用量逐年递增，预计将达到白车身的45%以上。福特汽车各种车型的热冲压硼钢应用也越来越多，比如福克斯上就有大量应用。

热冲压是相对比常见的冷冲压成形而言，为了克服高强度钢板冷成形的困难，热冲压须将钢板加热实现相变再冲压成形并进行淬火，从而获得更高的强度、抗变形性与硬度，能够成形抗拉强度高达1600-2000MPa的零部件，可组焊成高强度驾乘单元，承受5吨以上的静压而不损坏。采用这种相对于超高强度的结构件，可明显提高汽车的碰撞安全性，同时通过减小壁厚或截面、减少汽车装配环节中的零部件的数量尺寸，从而实现轻量化。正因为热冲压的技术优势，才使得高强度钢热冲压技术正受到全球汽车厂商和钢铁生产企业的的青睐和极大关注。

热冲压简化工艺流程：

热冲压不是简单的多了一个加热过程，它涉及到了十分复杂的金属材料热力相变多物理场耦合和多尺度问题以及热边界摩擦非线性力学问题。高强钢板热冲压要克服许多可能的热冲压缺陷的产生，比如局部过分软化，缩颈，破裂，起皱，马氏体转化不均匀等，还要实现最佳的奥氏体-马氏体化温度、最佳模内冷却速率、最佳成形压力、最佳保压时间等优化问题，这就需要从宏观和微观尺度进行诸如成形性分析、服役性能等进行深入研究和技术积累。

高强度钢板热冲压成形生产线是实现这一先进成形技术的关键环节。热冲压成形技术特征决定了它不同于常规冲压的装备及关键技术，它是将落料、加热、防氧化、冲压、淬火冷却、切形和喷丸处理等为一体的综合制造集成加工系统，是体现机械加工、电控和材料化工紧密交叉的国际前沿高新技术。

高强度钢板热冲压技术具有巨大的市场前景和生命力，但在成形过程和热处理过程中仍存在各种技术问题。另一方面，由于高强度钢板热冲压技术还处于起步阶段，还有很多产业化实际问题需要解决和完善，例如制造工艺参数优化、生产效率、产品质量、热冲压成形过程微观机理研究、采用非镀层钢板时需要进行喷丸处理及激光切割成本偏高等等。因此，热冲压技术今后将朝着高效率、低成本、强韧化、防氧化方向发展。

B. 碳纤维可以吸塑成型吗

可以。
热塑性碳纤维复合材料适用制做高档机械设备的零部件，其具备出色的机工艺性能、吸塑成型机性、冲压性等，所以可以吸塑成型。热压成型是将纺织品放置在热模具中，加热并施加压力，使其成型成所需的形状，真空吸塑是将纺织品放置在模具中，通过抽取空气产生真空，使其成型成所需的形状。

C. 手表材料的碳纤维材料

碳纤维材料（Cabon Fiber）近年来在制表领域越来越受到广泛的应用。 碳纤维呈黑色。目前市场上销售的绝大部分都是用聚丙烯纤维的固相碳化制成。其生产过程大致可分为预养化、碳化、石墨化等几个步骤，成品的含碳量基本在90%以上。碳纤维研发生产的门坎很高，从原丝的生产到碳化工艺都有复杂严格的技术要求。世界上有包括我国在内的很多国家可以生产碳纤维，但论规模与品质和产能，日本还是当今世界上最大的碳纤维生产国。三菱、东丽、东邦这三家企业占据了全球碳纤维产量80%以上，而且三家公司近年来都不断扩产，以满足市场需求。
在制表业界，碳材料目前主要应用在表盘和表壳的制造上。采用碳材料制作的手表，厂家多选用在运动款式上，以彰显时尚的个性和稀贵的特征。如恒宝和豪雅等品牌的运动表都或多或少地使用了碳纤维材料。而要特别指出的是，一些传统的古典老品牌，在保留传统工艺和理念的同时，也在大胆吸收和借鉴现代科技成果，在传统经典的款式上不同程度的使用碳纤维材料。如美度在它的90周年纪念版款中，就成功地采用碳纤维制成表盘，刻意将复古与现代巧妙地融合并限量发售。BELL&ROSS更是将碳纤维底板与陀飞轮机芯很好地结合搭配，加之喷砂打磨钛金属表壳，更显奢华。说起来，用碳纤维制造手表部件绝非易事。仅表壳制造而言，在开发模具上就颇费功夫，而且选用哪种型号的碳纤维与哪种树脂搭配，都有很高的技术性。锻造与高温固化也非常重要，绝不是简单的工艺就能达成。比如爱彼的皇家橡树碳概念陀飞轮计时表，它采用了锻造碳表壳，这一制造工艺就相当复杂。简单来说，首先要制造出与实际表壳大小、外形都相同的金属模具，同时将脱模剂喷涂在模具之内，以便在成品成型之后能够与模具分离。然后将选好的碳粉与树脂一起放入模具之中进行高温固化，在到达一定温度之后再进行冲压使其成型。而这一固化与成型的过程很可能需要进行几次的反复才能得到最终的成品，这也是所谓的“锻造过程”。此外，有些表壳为了追求视觉上的更加精致，还要在锻造之后进行打磨，以达到精益求精的效果。
至于表盘制成，就更难操作。其关键在于预侵料的制作过程要非常细密，纤维的展列排布，树脂的型号比例，制作时的速度与温度的掌控，都要经过严格的反复测试。在保证纤维的强度和平整度的同时不能有丝毫的瑕疵，否则将会影响到机芯的工作与美观。