工程塑料和复合材料 汽车轻量化在行
2018/9/30 0:00:00 来源:CPRJ 中国塑料橡胶 关键词:聚风塑料网
为达到轻量化效果,整车制造商通常采用结构轻量化、制造工艺轻量化以及材料轻量化等技术来实现。工程和复合材料的发展使得材料轻量化技术逐渐趋于成熟。
材料轻量化的“三驾马车”
基于结构和制造工艺的积累与进步,新材料的使用呈现出多元化的发展,综合来看,可以将其形象化为“三驾马车”。
超高强度钢
在低碳钢钢板基础上,采用不同强化机制得到高强度钢板,并利用高强度特性,在保证车身机械性能的前提下,减薄厚度,进而降低汽车质量。有研究表明:当钢板厚度分别减小0.05mm、0.1mm、0.15mm时,车身质量可分别减少6%、12%、18%。
以沃尔沃为例,S60长轴版在车辆A、B、C柱、侧面防撞梁、底盘加强梁、后保险杠等这些关键部位,超高强度硼钢使用率为37.6%,白车身重量仅为321Kg,而在同尺寸车型中,白车身重量一般在350~400Kg。
相比高强度硼钢,热成型钢的使用更为主流,将钢板经过950℃高温加热之后一次成形,再迅速冷却淬火,屈服度可达1000Mpa之高,车身重量保持不变时,承受力可提高30%。现在热成型钢板的使用已经下探到10万级别以下车型中,多集中在A、B柱上,在更高价格的汽车上,也逐渐应用于中通道、底盘横梁、纵梁等部位。
铝合金
铝合金密度小、比强度和比刚度高、弹性和抗冲击性好,还耐腐蚀,刚开始应用于发动机罩和行李箱盖,后被广泛用于汽车车身及底盘。按照使用区域来划分,主要应用在车架及大型铝合金型材件、前后防撞梁、车门外板等覆盖件及底盘传动部分零部件全铝化三个方向。
现在很多A级车也会用铝合金取代传统的钢制覆盖件,比如别克新英朗的发动机盖就是铝制结构。而对于底盘部件的优化,铝合金不仅能够减轻簧下质量,还能有效降低车重,可谓一举两得。
以奥迪A8L为例,其采用的空间框架结构(ASF)是由22%的挤压成形铝合金件、35%的高精真空铸造铝件、35%的液压成形铝合金板材和8%的强化钢材组成。
考虑到车身骨架是由铝质的挤压型材和压铸零件构成,焊接工艺采用激光焊接和冲钻铆接,白车身质量只有241kg,较传统钢质结构车身具有40%的轻量化优势,结构刚性与抗扭强度较上代产品提升了25%。这种工艺还使用在TT、R8等众多量产车型上。
铝合金相比超高强度钢,在轻量化上优势明显,原材料成本上差距也不大,但铝合金材料的加工和焊接成本对传统的制造工艺要求高,设备和技术的升级使得相当一部分厂家很是头疼。而且铝合金材料在修复问题上还没有明显进展,这将直接导致高额的维修成本。
及复合材料