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鋼、鋁、銅、鈦、硬塑膠、軟塑膠、碳纖維…何者最適合造車?(一)先談塑膠類
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更新於 7 小時前
▲PVC管的壓縮測試過程,會嚴重變形,但是不會碎裂,即便抗壓力與輕量化不及壓克力,但這才是更好更安全的造車材料
首先來看一個非專業但淺顯易懂的實戰測試,先申明此非車輛相關研究,純粹是材料科學有趣實驗,初淺地讓讀者瞭解各種材質的抗壓特性。然而實際工業應用並沒有這麼簡單,因為還牽扯到材料等級、特殊處理、造型減力、結構工法、材質搭配…。因此這項實驗並不代表各材質的絕對優劣,僅供分析與參考。此實驗源自工業油壓機相關廠商,目的是要告訴買家們,油壓機除了一般生產加工用途之外,還可以進行多元檢測任務。實驗前廠商採購各種不同材質的管材,計有壓克力硬塑膠管、PVC軟塑膠管、普通焊接鋼管、高硬度無縫不銹鋼管、鋁管、銅管、鈦管、碳纖維管。這些管材直徑都是25mm、厚度都是2mm統一規格,再將這些管材切割成相同的長度,二面都經過切削以達到平整與垂直要求。這都是市面上很容易賣到的現成材料,非特殊專業零件,因此關於材料的特性與應用,其實還有很大的討論空間。
造型雖然相同,但是材質截然不同,所以重量也不一樣,因此本實驗也同時測量了各種管材的重量,最後還可以用來比對最大支撐壓力,看看哪一種材料最符合「螞蟻」的特性,也就是「重量最輕、支撐力最高」,達到四兩撥千斤的護體神功!因測試順序乃是從輕到重,所以討論順序就從最輕的塑膠類材質談起。就抗壓力來說,堅硬的壓克力支撐性明顯比PVC更好,而且重量很輕,符合輕量化標準,重量與支撐壓力比甚至優於普通鋼管,並接近鋁管的水準,似乎是很理想的造車材質,可能可以用在結構部分,如果不適合,至少也能應用在內裝設計,但真的可行嗎?答案是否定的!
▲壓克力雖然又輕又硬,支撐性良好,但是缺乏韌性,而且會碎裂,不適合用來造車
造車考量是很多元與全面的,壓克力支撐性雖然不錯,但是一旦超過抗壓臨界值,壓克力會產生碎裂,瞬間完全失去支撐性,這樣的設計非常不利於汽車結構,尤其是面對撞擊安全這一環,所使用的材質除了考量最大支撐能力之外,還要考慮到材料變形之後「能否維持一定的支撐能力」,如果不行,比如說像壓克力這樣瞬間爆裂,那就完全不適合做為汽車結構材料,難以符合撞擊安全標準。如果貿然使用,NCAP等撞擊測試成績絕對會很慘、很慘!此外,壓克力碎裂之後,噴飛出的尖銳碎片,也可能造成行人或是駕駛、乘客的二次傷害,所以壓克力同樣不適合應用在汽車外觀鈑件或是內裝材質上,而且壓克力材質並不能耐熱,所以也不適合應用在引擎周邊。因此塑膠材質於造車工藝上的應用,比較偏向PVC、FRP、POM、ABS等具有彈性且不會碎裂的塑料。所以說材料的選擇與應用,絕對不是看單一性能表現,塑膠類是如此,高分子聚合纖維與金屬材質也是這樣。下回再來討論碳纖維與其他金屬材質。材質、重量、最大支撐壓力、重量與支撐壓力比壓克力管 、 09g 、 1538kg 、 170倍PVC管 ﹑11g 、 1004kg 、 91倍碳纖維管 、 11g 、 2998kg 、 272倍鋁管 、 20g 、 3840kg 、 192倍鈦管、 33g 、 9190kg 、 278倍黃銅管、 45g 、2568kg 、 57倍普通焊接鋼管、 58g 、4750kg 、 81倍高硬度無縫不銹鋼管、 59g 、 15800kg 、 267倍
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