背景介紹：

碳纖維是一種碳含量超過90％以上的高強度、高模量的纖維，可用聚丙烯腈、粘膠纖維、瀝青纖維等原絲做原料，經(jīng)高溫氧化碳化制成?？梢耘c金屬、陶瓷、樹脂等基質(zhì)混合制成碳纖維復(fù)合材料，用途廣泛。

因碳纖維增強復(fù)合材料的優(yōu)異的材料性能，越來越多的應(yīng)用于汽車，表現(xiàn)在：

1、輕量化：碳纖維應(yīng)用于汽車后，給汽車制造帶來最明顯的好處就是汽車輕量化，最直接影響的就是節(jié)能、加速、制動性能的提升。

2、安全性：車身輕量化可以使整車的重心下移，提升了汽車操縱穩(wěn)定性，車輛的運行將更加安全和穩(wěn)定。碳纖維復(fù)合材料具有極佳的能量吸收率，碰撞吸能能力是鋼的六到七倍、鋁的三到四倍，這進一步保證了汽車的安全性。

3、舒適度：碳纖維復(fù)合材料具有更高的震動阻尼，輕合金需要9秒才能停止震動，碳纖維復(fù)合材料2秒就能停止，故碳纖維應(yīng)用在汽車上，對于整車NVH的提升貢獻同樣很大，會大幅增強汽車行駛的舒適性。

4、可靠性：碳纖維復(fù)合材料具有更高的疲勞強度，鋼和鋁的疲勞強度是抗拉強度的30?50％而碳纖維復(fù)合材料可達70?80％，因此汽車上應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料對于材料疲勞可靠性有較大提升。

5、提升車身開發(fā)水平：由于碳纖維復(fù)合材料可設(shè)計性比金屬強，因此更易于車身開發(fā)的平臺化、模塊化、集成化。

這樣碳纖維車身及金屬平臺的混合車身結(jié)構(gòu)對于傳統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)而言，可以做到模塊化、集成化，大大減少零件種類，減少工裝投入，縮短開發(fā)周期。目前越來越多的碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于汽車部件，但主要用于一些覆蓋件。對于汽車底盤控制臂，市場上的控制臂以金屬為主，輕量化程度不高。為提高輕量化，一般以金屬和工程塑料復(fù)合較多，主要在新能源車型上。金屬與塑料復(fù)合后隨著時間的推移，因兩者屬于異種材料復(fù)合，容易出現(xiàn)分裂情況，穩(wěn)定可靠性差。

為此，奇瑞發(fā)明專利CN 115257002 A提供了一種復(fù)合材料汽車控制臂，包括控制臂本體、襯套結(jié)構(gòu)以及球頭結(jié)構(gòu)，控制臂本體包括本體中間鋼板和設(shè)在本體中間鋼板兩側(cè)的本體碳纖維，襯套結(jié)構(gòu)和球頭結(jié)構(gòu)均設(shè)在本體中間鋼板的對應(yīng)端部上。使用的碳纖維與鋼復(fù)合的控制臂，減重明顯，性能優(yōu)越，一方面利用了碳纖維復(fù)合材料的高強度、高模量性能保證其性能，另一方面利用原鋼點焊技術(shù)，連接村套金屬套管，不改變原車連接方式。

復(fù)合材料汽車控制臂的組成：

復(fù)合材料汽車控制臂為碳纖維與鋼板復(fù)合結(jié)構(gòu)，其包括控制臂本體、襯套結(jié)構(gòu)以及球頭結(jié)構(gòu)?？刂票郾倔w包括本體中間鋼板和設(shè)在本體中間鋼板兩側(cè)的本體碳纖維，襯套結(jié)構(gòu)和球頭結(jié)構(gòu)均設(shè)在本體中間鋼板的對應(yīng)端部上。球頭結(jié)構(gòu)包括連接板和設(shè)在連接板上的球頭，連接板通過一組緊固件與本體中間鋼板相連。連接板的內(nèi)端為三角形結(jié)構(gòu)，通過三個螺栓固定具體碳纖維部分的控制臂本體上，連接簡便，穩(wěn)定可靠。

本體中間鋼板兩側(cè)的本體碳纖維分別為設(shè)在本體中間鋼板上方本體上碳纖維和本體下碳纖維，本體中間鋼板的端部不被兩側(cè)的本體碳纖維包裹，不改變與襯套結(jié)構(gòu)和球頭結(jié)構(gòu)的連接方式。

本體中間鋼板的端部上設(shè)有弧形槽，襯套結(jié)構(gòu)的外緣焊接在弧形槽內(nèi)。一襯套結(jié)構(gòu)包括襯套套管和設(shè)在襯套套管內(nèi)的橡膠襯套，襯套套管的外緣焊機在弧形槽內(nèi)。不改變原整車襯套套管連接方式，沿用傳統(tǒng)鋼與鋼點焊，成本相對較低。

本體中間鋼板的厚度范圍為0.25?0.35mm，本體中間鋼板每側(cè)的本體碳纖維厚度范圍為4?6mm，本體中間鋼板對應(yīng)襯套結(jié)構(gòu)和球頭結(jié)構(gòu)的端部均為凸臺，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。

復(fù)合材料汽車控制臂的制作方法：

S1、本體中間鋼板選用厚度在0.25?0.35mm冷軋板；

S2、本體中間鋼板兩側(cè)本體碳纖維制作工藝相同，采用3K平紋布預(yù)浸料碳纖維成型，本體碳纖維分層制作，鋪層角度為±45°依次鋪疊加10次，可以保障汽車在屈曲或外部沖擊式起到抗沖擊；

S3、兩側(cè)碳纖維鋪疊完成，進行合模，在模具中進行熱模壓成型，熱模壓成型溫度為110?130℃，時間為1.8?2.5小時；

S4、焊接襯套結(jié)構(gòu)，安裝球頭結(jié)構(gòu)；

S5、在完成固化后鉆孔，表面進行啞光處理。

結(jié)論：原控制臂焊接，材料Qste500TM高強鋼，重量2.8kg。制作復(fù)合材料控制臂是由碳纖維本體，重量1.8kg，足足比原金屬焊接控制臂板輕了約35.7％，實現(xiàn)了碳纖維與鋼混合設(shè)計，同時，不改變原有連接方式，成本相對較低。

總結(jié)：

奇瑞發(fā)明使用的碳纖維與鋼復(fù)合的控制臂，減重明顯，性能優(yōu)越，一方面利用了碳纖維復(fù)合材料的高強度、高模量性能保證其性能，另一方面利用原鋼點焊技術(shù)，連接村套金屬套管，不改變原車連接方式。