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了解汽车轻量化的优点

来源:江苏优培德复合材料秒速时时彩 发布时间:2017-09-08 14:47:58 浏览人次:704

1 引言:为什么要推行轻量化

1.1 基于环保的考虑。 世界各国均在推行强制汽车制造商降低汽车油耗的政策。有研究数据显示,汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%;汽车整车重量,每减少100kg,百公里油耗可降低0.3-0.6升,CO2排放量可减少约5g/km。由此可见,汽车轻量化可以提高燃油效率和降低油耗,进而环保节能。所以,汽车轻量化已成为汽车企业的共识。

1。2 倒闭汽车制造技术的升级换代 如果不能保证行驶安全,汽车再轻再省油,没有谁敢开。如果追求安全和耐撞,那就只能开重达数十吨的坦克,忍受每小时数百升的耗油量。因此轻量化是汽车制造的趋势,目前轻量化主要是减少汽车自重,但是,车身作为汽车的主要承载件,需要保证足够的刚度、强度和疲劳耐久性能,从而使整车具有良好的安全、振动噪音和耐久性能,而轻量化无疑对上述要素提出了更高的要求,这对倒闭汽车制造技术升级换代无疑是一大刺激。

2 实现汽车轻量化的基本原理:

2.1 保证足够的刚度 刚度指的是材料抵抗外力变形的能力,通常在车身开发中特指材料在屈服前的弹性特性,良好的刚度是整车NVH性能、车辆动力性能和疲劳耐久性能的基础,常见的评判指标有车身扭转刚度等。刚度与材料的弹性模量相关,基本上材料种类确定,弹性模量也就确定了,比如采用高强钢并不会提升车身的刚性,因为钢的弹性模量都一样。

2.2 保证足够的强度。 强度是指零件受到冲击载荷发生屈服后仍能维持功能的能力,常用于车身碰撞安全性、耐冲击等性能的评估。强度与材料的屈服强度和断裂强度相关,为了提升车子的安全性能,现代车身设计大量采用高强度钢材就是这个原因。

2。3 保持良好的疲劳耐久性能。 疲劳耐久性能是指零件受长期交变载荷后维持功能的能力,车子的可靠性、耐用性就是基于此进行评估的。疲劳耐久特性与材料的疲劳曲线相关,当然,在车子上更重要的是焊点或其他连接方式的疲劳性能。

3 实现汽车轻量化的途径有:

3.1 优化车声结构,提高材料利用率。

比如车身下部由非连续性改为连续性,使得汽车在碰撞时有效分散撞击能量;增加加强筋;加强防滚架平衡杆;有限元法设计;采用承载式车身,减薄车身板料厚度等。

3.2 新材料的研发与应用:

比如使用高强度钢材(热成型钢材)、轻合金(铝合金、碳纤维、镁合金)、记忆金属(微晶钢)、工程塑料、陶瓷、玻璃纤维等。

3。3 优化制造工艺:

比如激光焊接、搅拌摩擦焊、挤压成型、热处理、锁锚连接等。

再比如结构胶,过去烘烤硬化结构胶只在车身上有少量应用,但是现在的趋势是可以通过采用更多的结构胶提升车身刚度性能,从而降低结构件的重量,奥迪、沃尔沃的一些车身上采用了超过100米的结构胶;再比如填充在车身接头的发泡硬化材料,可以有效替代传统加强板形式的加强件,即提升性能,又降低重量。


4 常见轻量化材料的优缺点:

4。1 铝合金

优点:质量轻、耐磨、耐腐蚀、弹性好、抗冲击性能优、加工成型好和100%可回收等特点,逐渐成为汽车企业钟爱的材料。

缺点:铝合金的抗承载能力较钢有很大的差距,所以即使是市面上全铝车身的汽车,其底盘一般仍然采用钢铁材料。而且,铝合金的制备工艺复杂,成本相对较高。

4.2 碳纤维。

优先:强度高。碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。减震能力强,CFRP比模量大,自振频率高,不易出现共振。非均质多相体系,在纤维与基体之间存在大量界面,由于界面对震动有反射和吸收的作用,所以CFRP震动阻尼强,能使震动很快衰减。耐疲劳性强,一般金属材料的疲劳破坏是没有明显征兆的突发性破坏,而CFRP具有良好的耐疲劳性,而且破坏前有明显的征兆。
缺点:碳纤维是脆性材料,受力过大直接断裂,因此损坏后基本无法修复。

4.3 工程塑料

优点:具有质轻、防锈、吸震、可设计自由大等特点,工程塑料在汽车零部件,特别是内饰部件的应用越来越大。工程塑料在汽车上的用量,甚至超过了铸铁的用量。很多塑料零件应用于车身上,比如大众系的车子都采用了塑料的前端水箱框架,有些车子有塑料的后地板等等。

缺点:满满的塑料感,档次低。

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