座椅是汽車、高鐵、飛機等交通工具中的安全部件，盡管其占車身總重量的比例較小，如汽車座椅質(zhì)量僅占汽車車身重量的1.5%-2%，但作為乘員艙內(nèi)最重要也是質(zhì)量較大的部件之一，其為整車輕量化所能做出的貢獻也是不容忽視的，特別是在運行成本昂貴的航空飛機中，這種輕量化的意義就更加明顯了。例如根據(jù)英國一家民航飛機座椅生產(chǎn)商提供的數(shù)據(jù)可知，碳纖維復合材料座椅比普通的鋁座椅輕35%，可使乘坐350人的波音747飛機減輕1噸的重量，而飛機每減輕一噸的重量，就能節(jié)省0.5噸的燃料，從長期看，這個數(shù)據(jù)還是非?？捎^的。
汽車、高鐵、飛機上的座椅在設計時必須滿足安全、舒適、功能完善、造型美觀等多項要求，在滿足座椅傳統(tǒng)性能要求的基礎(chǔ)上，盡可能地降低座椅的重量，這是輕量化發(fā)展對座椅提出的基本要求。
碳纖維復合材料座椅骨架的性能
從目前的情況上看，碳纖維復合材料是替代鋼、鋁等傳統(tǒng)金屬材料制作座椅骨架的最佳材料之一。碳纖維以“質(zhì)量輕、強度大”而聞名于新材料界，其密度在1.7g/cm3左右,僅是鋼材料的五分之一，但是抗拉強度卻在1700MPa以上，不僅如此，碳纖維還對酸堿鹽的等化學物質(zhì)都有很好耐受能力,不用擔心腐蝕、生銹的問題，抗沖擊吸振能力也很強，因此，很適合用來替代金屬材料來制作座椅骨架。據(jù)一家擁有多年航空碳纖維部件開發(fā)制造經(jīng)驗的公司，提供的數(shù)據(jù)可知，用碳纖維復合材料制作的座椅骨架比同尺寸的鋼制骨架能減重50%以上，比鋁合金骨架也能減重30%左右。
使用碳纖維復合材料制作座椅骨架主要要從靜態(tài)強度、剛度、動態(tài)沖擊和疲勞強度這幾個方面是檢驗和衡量其安全性能。除此之外，由于座椅應用的空間環(huán)境具有特殊性，因此，座椅的制作材料是否具有阻燃性也是測試和評判的重要標準。因為事故死亡率中主因之一就是交通工具發(fā)生事故或者碰撞時，乘員因吸入了有毒有害氣體致死，如果車內(nèi)部件材料在遇明火后能做到阻燃低煙低毒，則將很大程度地提升了乘客的人身安全。
碳纖維復合材料座椅骨架的成型
應用于航空、汽車、高鐵中的座椅需要規(guī)格一致、性能穩(wěn)定的量化型制造技術(shù)。除了手糊袋壓成型、真空導入等工藝外，用熱壓罐固化成型的方法正被積極嘗試應用。
熱壓罐的工藝流程是將預浸料逐層鋪貼于模具上，形成零件疊層，然后經(jīng)熱壓罐加壓加熱固化成型。使用該材料時，在操作過程中不易出現(xiàn)纖維的滑動和彎曲現(xiàn)象，纖維方向的一致性和準直度可以得到較好的控制。由于使用半成品的預浸料，可以連續(xù)鋪貼，提高了速度，因而取代了以往重復交替的纖維和樹脂的逐層鋪貼工序，使得生產(chǎn)效率大為提高。根據(jù)制品的不同，預浸料成型工藝的產(chǎn)量一般在幾千到幾萬件之間，非常適合于座椅骨架這類批量化碳纖維產(chǎn)品的生產(chǎn)。
此外，在熱壓罐壓力的作用下，產(chǎn)品可以實現(xiàn)較高的纖維含量而得到較高的力學性能，其產(chǎn)品的致密性更高，其強度性能也更好，用這種方法制作的座椅骨架更符合航空、汽車、高鐵等特殊運行環(huán)境下的高要求。
從實驗數(shù)據(jù)到市場應用情況看，使用碳纖維復合材料制作航空、汽車、高鐵中的座椅骨架，不僅可以實現(xiàn)輕量化目標，節(jié)省能源消耗，更能有效提升座椅的安全性能，值得在更大的范圍內(nèi)進行推廣使用。
魯ICP備2021047099號