座椅是汽車(chē)、高鐵、飛機(jī)等交通工具中的安全部件，盡管其占車(chē)身總重量的比例較小，如汽車(chē)座椅質(zhì)量?jī)H占汽車(chē)車(chē)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(chē)輕量化所能做出的貢獻(xiàn)也是不容忽視的，特別是在運(yùn)行成本昂貴的航空飛機(jī)中，這種輕量化的意義就更加明顯了。例如根據(jù)英國(guó)一家民航飛機(jī)座椅生產(chǎn)商提供的數(shù)據(jù)可知，碳纖維復(fù)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(jī)減輕1噸的重量，而飛機(jī)每減輕一噸的重量，就能節(jié)省0.5噸的燃料，從長(zhǎng)期看，這個(gè)數(shù)據(jù)還是非常可觀的。
汽車(chē)、高鐵、飛機(jī)上的座椅在設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足安全、舒適、功能完善、造型美觀等多項(xiàng)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(duì)座椅提出的基本要求。
碳纖維復(fù)合材料座椅骨架的性能
從目前的情況上看，碳纖維復(fù)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(qiáng)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(qiáng)度卻在1700MPa以上，不僅如此，碳纖維還對(duì)酸堿鹽的等化學(xué)物質(zhì)都有很好耐受能力,不用擔(dān)心腐蝕、生銹的問(wèn)題，抗沖擊吸振能力也很強(qiáng)，因此，很適合用來(lái)替代金屬材料來(lái)制作座椅骨架。據(jù)一家擁有多年航空碳纖維部件開(kāi)發(fā)制造經(jīng)驗(yàn)的公司，提供的數(shù)據(jù)可知，用碳纖維復(fù)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(fù)合材料制作座椅骨架主要要從靜態(tài)強(qiáng)度、剛度、動(dòng)態(tài)沖擊和疲勞強(qiáng)度這幾個(gè)方面是檢驗(yàn)和衡量其安全性能。除此之外，由于座椅應(yīng)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(cè)試和評(píng)判的重要標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)槭鹿仕劳雎手兄饕蛑痪褪墙煌üぞ甙l(fā)生事故或者碰撞時(shí)，乘員因吸入了有毒有害氣體致死，如果車(chē)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(fù)合材料座椅骨架的成型
應(yīng)用于航空、汽車(chē)、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(dǎo)入等工藝外，用熱壓罐固化成型的方法正被積極嘗試應(yīng)用。
熱壓罐的工藝流程是將預(yù)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(shí)，在操作過(guò)程中不易出現(xiàn)纖維的滑動(dòng)和彎曲現(xiàn)象，纖維方向的一致性和準(zhǔn)直度可以得到較好的控制。由于使用半成品的預(yù)浸料，可以連續(xù)鋪貼，提高了速度，因而取代了以往重復(fù)交替的纖維和樹(shù)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(yù)浸料成型工藝的產(chǎn)量一般在幾千到幾萬(wàn)件之間，非常適合于座椅骨架這類(lèi)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(shí)現(xiàn)較高的纖維含量而得到較高的力學(xué)性能，其產(chǎn)品的致密性更高，其強(qiáng)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(chē)、高鐵等特殊運(yùn)行環(huán)境下的高要求。
從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)到市場(chǎng)應(yīng)用情況看，使用碳纖維復(fù)合材料制作航空、汽車(chē)、高鐵中的座椅骨架，不僅可以實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)，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(jìn)行推廣使用。
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