碳素材料

碳素纤维（carbon fiber）是十几年前给赛车运动带来革命性发展的材料。在现在的一级方程式赛车上如果没有这种材料，一级方程式就难以生产出来。在80年代的初期，碳素纤维进入一级方程式赛车后就完全取代了原来的铝合金车身。这种材料的最大优点就是轻和坚硬。用它制造的一级方程式赛车的车身比铝合金、钢制造的车身要坚固许多。所以，也就可以在同等的重量下制造出更加坚固的赛车车身。对于要求轻、坚固的赛车来说，这种材料是最适合的材料。
碳素纤维的另一大好处在于它的加工的自由性。在生产一级方程式赛车的时候，我们可以象裁缝一样将碳素纤维剪切成一块一块的，然后加上树脂层进行强化。所以，对赛车的各个部位我们都可以进行自由调节。比如说，在赛车车身的悬挂系统接合部，我们可以事先在碳素纤维中预埋入金属强化体进行强化。当然，它也有它的缺点。这种高强度的材料如果一旦承受的力度超过了它所能承受力度时，它不会象其他材料那样能够弯曲，变形，而是会粉碎。而且，成本很高。在赛车车身成型加工的时候，很难以用机械完成它的成型加工，必须用手工进行拼贴。
还有就是它的韧性，在加工中我们可以对它的韧性进行调整。在最近的民用工业中，碳素纤维制造的钓鱼杆就是很好的例子。这也是利用了碳素纤维的韧性、强度制造的产品。
总之，碳素纤维是一种具有很大可变化性的材料。对于赛车设计师来说，可以将它制造成几乎任何形状。这也许就是它的最大优点。

说了一些碳素纤维的特性后，让我们来看看赛车车身的制造工艺吧。上面说过可以象裁缝一样将碳素纤维剪切成一块一块，对于裁缝来说做一件衣服需要由衣服的剪裁图。一级方程式赛车也需要这样的剪裁图。以前的设计师手工绘制赛车图纸，现在我们可以利用计算机来完成这种工作。使用的系统是CAD/CAM。通过CAD进行设计，然后用CAM加工出赛车的模型。这里是一部赛车的模型。在这个模型上，我们手工把切好的碳素纤维粘贴上去。这时候生产出来的碳素原型并不是最终的成品，也只不过是一个模子。随后，我们将含有树脂成分的碳素纤维（厚度仅有2毫米）进行切割，剪裁，再粘贴在这个模子里。使用的工艺不过是手工工艺，工具也是随处可见的美工刀。关键在于根据赛车最后成型的要求考虑纤维的方向和纤维层的厚度。
我们说过是含有树脂的碳素纤维。这种树脂是“环氧树脂（Epoxy）”。我们其实都见过这种树脂，就是“强力胶水”。含有这种树脂的碳素纤维的特点就是在常温下能够保持柔软。
最后，将这个贴有我们粘贴好的碳素纤维的模子使用高温加固。塑料材料在高温中会融化，而环氧树脂则正好相反。越热越硬越坚固。一般最后的加固工艺标准是在模子上加上真空罩，在3-5个大气压、130度-150度下加固2-4小时后成型。经过了这些工艺手续后终于完成了一个赛车的车身。但是，因为赛车的造型设计的进步速度使得一级方程式赛车的车队每天每天都要做这样的裁缝工作。吧，当今世界上的四冲程引擎中有谁可以和它相比呢？