解析汽车轻量化的途径和材料
- 格式:doc
- 大小:163.50 KB
- 文档页数:7
汽车轻量化是指通过减少车辆总重来提高燃油效率、降低排放并改善性能的一种方法。
以下是汽车轻量化的主要途径:
1. 材料选择:使用轻量化材料可以显著降低车辆重量。
常用的轻量化材料包括高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料等。
这些材料具有较高的强度和刚度,同时相对较轻。
2. 零部件优化:通过重新设计和优化汽车的零部件,可以减少材料使用量,降低重量。
采用先进的设计和制造技术,如拓扑优化、结构优化、减少零部件数量和合理布局等,可以实现轻量化。
3. 引入新技术:引入新的技术可以在不降低安全性能的前提下实现轻量化。
例如,采用先进的焊接、粘接和铆接技术可以减少结构重量;应用模块化设计和3D打印技术可以减少部件数量和重量。
4. 增加复合材料使用:复合材料具有高强度、高刚度和轻质化的特点,可用于替代传统的金属材料。
在汽车制造中广泛应用碳纤维复合材料、玻璃纤维增强塑料等,以降低车辆重量。
5. 车身结构优化:优化车身结构可以减少重量,提高刚度和安全性能。
采用合理的设计和材料使用,如采用单壳体结构、蜂窝结构、组合结构等,可以实现轻量化效果。
6. 动力总成改进:通过采用高效的动力总成技术,如混合动力系统、电动驱动系统等,可以减少发动机重量,从而实现整体轻量化效果。
综合使用上述途径,汽车制造商可以有效降低车辆重量,提高燃油经济性和环境友好性,同时保持车辆的性能和安全性能。
通过对车架有限元分析发现车架在车辆工作的三种典型工况下的强度和刚度均满足设计要求,初始设计的车架方案是合理的。
但车架除了一些应力集中的部位应力较大以外其余部位应力均很小,最大应力相比于材料的许用应力还有差距,结构强度有很大富余,结构具备较大的轻量化空间。
因此在进行对比后确定结构轻量化的方案,选择合适的轻量化参数对车架进行轻量化十分必要,在得到轻量化后的车架后还需要在相同工况下进一步对其进行有限元分析,在满足设计要求的情况下保证轻量化效果明显。
5.1 轻量化方案的选择5.1.1 汽车轻量化的基本途径汽车的重量对与汽车的功耗和排放具有非常大的影响,汽车的轻量化对提高产品的竞争力有非常重大的作用,世界上各大汽车厂商都在致力于减轻车辆的重量,对于重型矿用车来说,其轻量化的意义则更明显。
首先由于其重量极大,车身尺寸也极大,很小的轻量化比例就会带来极大的收益。
其次作为载重汽车,车身本身的重量小就代表着其装载比提高,动力的利用率也提高。
此外还有如降低功耗和排放等。
总的来说汽车的轻量化具有3个基本途径,新型的轻质材料、先进的加工工艺和优秀的产品结构。
很多研究表明,一些新型的材料不仅可以降低结构的重量同时还可以提升结构的性能。
运用于汽车结构中的就是常用的利用高强度钢来代替普通钢,不仅可以减少结构重量同时其强度也会提升,本课题的车架在设计时就采用了高强度钢,这在重型车辆中的运用十分广泛。
一些合金如铝合金和镁合金等的运用也会极大的降低车辆的重量,车身采用全铝结构的ASF汽车,其材料是6000系列铝合金,对于普通的车身,ASF车身在强度和刚度相当时汽车减重约45%。
塑料作为一种耐腐蚀和密度极小的材料,也广泛用于汽车内外饰中,很多汽车的油箱就是采用塑料材质。
在本课题设计的集成燃油箱中,在车架内设计了一层塑料防腐层,不仅成本低,质量轻而且具有很好的防腐作用。
先进的加工工艺对于车辆的轻量化也有一定的作用。
例如对铝合金加工时常常采用压铸法,这种方法有一个极大的缺点,即是当液态金属在注入模具时,由于模具内空气排除的不干净,固态化的金属内部会有很多小的气泡,这种结构强度不够好而且可靠性差,而且当其用于温度很高的部位时因为温度极高结构容易产生变形或表面不平整,这使得铝合金部件在汽车上的应用受到极大的约束。
汽车轻量化论文引言汽车轻量化是当前汽车工业中的一个重要领域,其主要目标是减轻汽车整体重量,以提高燃油效率和减少尾气回排放。
本文将探讨汽车轻量化的重要性、常用的轻量化材料以及相关的设计方法和技术,旨在为进一步推动汽车轻量化技术的发展提供参考。
1. 汽车轻量化的重要性1.1 减少燃油消耗汽车的重量对其燃油消耗有直接影响。
通过减轻汽车的整体重量,可以降低车辆在行驶中消耗的燃油量,从而减少能源消耗和对环境的污染。
据统计,每减少车辆100公斤的重量,可实现每百公里燃油消耗量降低约6%的效果。
1.2 提高车辆性能轻量化可以提高汽车的动力性能、行驶稳定性和制动效果。
减少汽车的整体重量可以提高车辆的加速性能,使车辆更具灵活性和响应能力。
此外,减轻车身重量还可以降低车辆的重心,从而提高车辆的稳定性和操控性能,并减少制动距离。
1.3 减少尾气回排放汽车尾气排放是环境污染的主要原因之一,而汽车重量的减轻可以减少排放物质的产生和排放。
轻量化降低了车辆的燃油消耗,从而减少了尾气排放,对改善空气质量和环境保护起到积极作用。
2. 汽车轻量化材料2.1 高强度钢材(RHS)高强度钢材具有较高的强度和良好的可塑性,可以替代传统的低强度钢材,减轻车身重量。
使用高强度钢材可以在保证安全的前提下实现车身轻量化。
2.2 铝合金(Aluminum Alloy)铝合金具有优良的机械性能和较低的密度,可以替代部分钢材,减少车辆的整体重量。
同时,铝合金还具有良好的耐腐蚀性,有助于提高汽车的耐久性和使用寿命。
2.3 高性能塑料(Composites)高性能塑料材料具有轻质化和高强度的特点,可以替代钢材和铝合金,帮助汽车实现更大程度的轻量化。
高性能塑料还具有优秀的绝缘性能和耐腐蚀性,适用于车身和内部零部件的制造。
3. 汽车轻量化设计方法和技术3.1 多材料结构设计多材料结构设计是一种常用的汽车轻量化设计方法,通过在车身结构中使用不同材料的组合,可以充分发挥不同材料的优势,同时减轻整体重量。
准。
在塑料方面,以工程塑料居多,如尼龙、高端聚烯烃、聚碳酸酯等。
在复合材料方面,以树脂基纤维增强材料为主,如碳纤维类的高性能纤维、环氧树脂类的热固性树脂材料应用等。
而且,复合材料大多属于高分子材料,其材料成型加工与应用,也能够以具有“质量体系管理标准”特征的工艺流程进行生产制造。
并且,实现“个性化订制生产”目标。
此类材料在汽车轻量化生产要素层面的比较优势,集中体现在“技术含量高”“功能性强”“性能优异”“质量轻薄”等方面。
从当前化工材料在汽车轻量化中的运用现状分析,其运用已经涉及到整个汽车实体。
比如,在动力系统零部件中的运用、在车窗零部件中的运用、在内饰与外饰中的运用、在车身中的运用等,几乎涵盖了整体汽车组成要素。
以汽车轻量化中应用相对普遍的塑料为例,已经实现了40个部位的具体应用[2]。
以车身中的化工材料运用现状为例,在“白车身”和“车身覆盖件”主体结构中,已获得有效应用。
比如,在“白车身”方面,以工程塑料、CFRP —碳纤维复合材料为主的轻量化应用,主要集中于受力结构加固。
典型的宝马7系列汽车中,在骨架加固件的材料选择方面,即以CFRP —碳纤维复合材料为准。
具体而言,在钢材为主体的基本骨架基础上,将CFRP —碳纤维复合材料应用到了车顶横梁、C 柱和A 柱加固件、行李舱和室内隔断等个别部位。
从应用效用看,车体骨架减轻量约为40 kg 、整体车型减轻量约在130 kg 。
另外,在B 柱中对尼龙塑料加强件的使用,也可以使整体减轻量达到2.9 kg 。
再如,宝马i3系列中,对于CFRP —碳纤维复合材料的大量应用,就是在宝马i7系列减轻量数据基础上,进一步将减轻量,提高到了250 kg 到350 kg 范围,其平均减轻量也达到了300 kg 左右。
3 汽车轻量化中的化工材料用量分析从汽车轻量化发展路径中的化工材料用量情况看,一方面,主要通过化工新材料逐渐替代钢材料,形成了“以塑代钢”0 引言汽车产品发展过程,先后经历了独立产品生产制造、流水线作业生产制造、工业产业链条生产制造三个主要时期。
车身轻量化实现的思路及途径展开全文车身轻量化对减少尾气排放、提高燃油效率和车辆安全性意义重大。
为实现车身轻量化,通常从三个方向进行:新材料的应用、车身结构优化和生产工艺的革新。
新材料应用上主要有高强度钢、铝合金、镁合金和工程塑料等;车身结构优化主要有布局优化、尺寸优化、形状优化和拓扑优化四种方法;生产工艺的革新主要是针对新材料、新结构应用后导入的新工艺,如热冲压成形、激光拼焊板、液压成形和合金材料新型压铸方法等。
轻量化材料的应用1.高强度钢图1 各种高强度钢的抗拉强度和延展率高强度钢的分类和定义国内外尚无统一的定义和分类方法,一般按照强度划分和强化机理划分。
如图1所示,将屈服强度小于210 MPa的钢称为“软钢”,210~550 MPa之间的称为“高强度”钢,高于550 MPa的称为“超高强度钢”。
高强度钢的价格相对较低,具有较高的结构强度、优越的碰撞吸能性和抗疲劳强度,且冲压成形性、焊接性和可涂装性优良,关键是能够利用现有汽车生产线生产从而节约设备投资,所以在现阶段,高强度钢是车身减重的首选材料。
图2 北京现代YC 车型高强钢应用现况如图2的例子所示,车身上高强度钢多用于车身侧围板、顶盖、发动机罩和车门板等覆盖件上,其中影响车身整体强度的车身框架部分又多选用超高强度钢,如保险杠、底板梁和顶盖横梁等。
2.铝合金材料铝合金材料密度是钢的1/3,吸能性是钢的2倍,在碰撞安全性方面有明显优势,且铝的可回收性和耐腐蚀性较好,是最常见的车身用轻金属材料。
虽然铝材的弹性模量较低,但它有很好的挤压性,能够得到复杂界面从而从结构上补偿部件的刚度,因此在满足刚性和强度等多方面力学性能的前提下,能够大大降低材料消耗和制件的质量,进而实现车身轻量化、提高整车燃油效率。
目前阶段,铝合金在车身上多应用于发动机罩内外板上,如长城汽车某车型的零部件,通过应用铝合金材料并优化结构设计,实现了部件整体减重50%以上的目标(如表所示)。
汽车轻量化技术的发展趋势一、前言汽车轻量化技术已经成为汽车工业发展的必然趋势,它不仅可以提高汽车的整体性能,还可以降低油耗、减少尾气排放和噪音,改善交通状况等。
随着汽车轻量化技术的不断发展,未来的发展趋势也值得关注和探讨。
二、轻量化技术简介车身轻量化技术是指在保持车身强度、刚度、安全性等基本要求不变的前提下,采用各种轻量材料和技术,减少车身和部件重量的一种技术手段。
其目的是为了满足消费者对汽车节能环保、安全、舒适等方面的要求,提高汽车的竞争力。
轻量化技术的主要手段包括:改变材料、减少零部件数量、采用模块化设计和减小车身空气阻力。
常用的轻量材料有铝合金、镁合金、碳纤维复合材料和高强度钢等。
轻量化技术的成功应用,除了改善油耗和排放等属性,还可以提高汽车的安全性能和舒适性。
三、发展趋势1.轻量化比例不断提高现在的汽车越来越注重轻量化,已经成为一个国际性的趋势。
未来的轻量化比例还有很大的提高空间,整车的轻量化比例将不断提高。
高性能轻量化合成材料的使用将成为未来轻量化的重要手段。
2.材料多样化发展轻量化材料的多样化发展将是未来轻量化的主要趋势,高性能轻量化材料的逐步发展和应用,将促进整车的重量进一步减少,同时也将提高整车的安全性能和舒适性能。
3.模块化生产成为主流模块化生产是未来汽车生产的主流趋势,采用模块化设计可以大大提高生产效率,减少生产成本。
同时还能够大大减少汽车质量问题,提高汽车的安全性能。
4.应用数字化设计数字化设计将成为未来汽车轻量化技术发展的重要方向。
数字化设计可以实现对整车设计过程的全面控制,减少人力成本和时间投入,提高汽车设计的质量和效率,从而增强汽车企业的市场竞争力。
5.智能化发展智能化是未来汽车产业发展的必然趋势,汽车轻量化技术也不例外。
智能化可以实现对整车的全面优化,提高汽车的安全性能和舒适性能,同时减少油耗和尾气排放等。
四、总结总的来说,随着汽车制造技术的不断进步,汽车轻量化技术将成为未来汽车工业发展的重要方向。
汽车轻量化的途径汽车轻量化是一种重要的技术手段,旨在减小汽车整车重量,提高车辆的燃油效率和运动性能,减少对环境的影响。
轻量化的途径包括材料的优化、结构的设计和工艺的改进等方面。
本文将就这些途径进行详细的介绍和分析。
1. 材料的优化材料的优化是实现汽车轻量化的基础工作。
目前常用的汽车材料主要包括钢铁、铝合金、镁合金和碳纤维等。
不同材料之间具有不同的密度和强度特性,因此需要根据具体的要求来选择合适的材料。
1.1 钢铁钢铁是目前最常用的汽车材料,主要由铁和碳组成,具有良好的强度和韧性。
优化钢铁材料可以采用高强度钢、热成形钢和复合钢等。
高强度钢可以提高汽车的结构刚度和抗拉强度,同时减小钢材的厚度和重量。
热成形钢可以通过控制成形温度和速度来改善材料的塑性变形能力,从而减小零件的厚度和重量。
复合钢可以通过不同材料的组合来提高强度和韧性。
1.2 铝合金铝合金具有较低的密度和良好的机械性能,是用于汽车轻量化的理想材料之一。
优化铝合金材料可以采用高强度铝合金、变形铝合金和喷射铝合金等。
高强度铝合金可以提高材料的强度和刚度,减小材料的厚度和重量。
变形铝合金可以通过控制成形温度和速度来改善材料的塑性变形能力,从而减小零件的厚度和重量。
喷射铝合金可以通过快速凝固技术制备精密铝合金零件,进一步减小零件的厚度和重量。
1.3 镁合金镁合金具有较低的密度和较高的比强度,是用于汽车轻量化的另一种理想材料。
优化镁合金材料可以采用高强度镁合金和合金化技术等。
高强度镁合金可以提高材料的强度和刚度,减小材料的厚度和重量。
合金化技术可以通过添加其他元素来改善镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。
1.4 碳纤维碳纤维具有很高的比强度和比模量,是用于汽车轻量化的高性能材料。
碳纤维复合材料的制造工艺包括预浸料(Prepreg)工艺和干法成型(Autoclave)工艺。
预浸料工艺是将纤维和树脂预先浸渍在一起,然后进行成型和固化。
干法成型工艺是将干燥的纤维放置在模具中,然后注入树脂进行固化。
汽车制造中的轻量化材料应用在当今的汽车制造领域,轻量化已经成为了一个至关重要的发展趋势。
随着环保要求的日益严格和消费者对燃油经济性的关注不断增加,汽车制造商们纷纷致力于减轻车辆的重量,以提高性能、降低能耗和减少排放。
而实现汽车轻量化的关键之一,就在于广泛应用各种轻量化材料。
一、轻量化材料的种类及特点1、铝合金铝合金是汽车制造中应用较为广泛的轻量化材料之一。
它具有密度小、强度高、耐腐蚀等优点。
相较于传统的钢铁材料,铝合金的重量可以减轻约 40% 50%。
在汽车的车身、发动机缸体、轮毂等部件中,铝合金的应用越来越常见。
例如,一些高端汽车品牌的车身结构采用了全铝合金材质,不仅减轻了车身重量,还提升了车辆的操控性能和加速性能。
2、镁合金镁合金是目前已知的最轻的金属结构材料之一,其密度约为铝合金的三分之二。
它具有良好的减震性能和电磁屏蔽性能,在汽车仪表板骨架、座椅骨架、方向盘等部件中有着广阔的应用前景。
然而,镁合金的强度相对较低,且耐腐蚀性较差,这在一定程度上限制了其在汽车制造中的大规模应用。
3、碳纤维复合材料碳纤维复合材料具有极高的强度和刚度,同时重量极轻。
它的强度可以达到钢铁的数倍,而重量却只有其几分之一。
在高性能跑车和赛车中,碳纤维复合材料常用于车身、底盘等关键部件,以实现极致的轻量化效果。
但由于其成本高昂,目前在普通量产汽车中的应用还相对较少。
4、高强度钢高强度钢并非传统意义上的轻量化材料,但通过采用先进的制造工艺和材料配方,新型高强度钢在保持强度的同时,可以显著减轻重量。
例如,热成型高强度钢的应用,可以使车身结构在满足安全性能要求的前提下,实现一定程度的轻量化。
二、轻量化材料在汽车制造中的应用案例1、特斯拉 Model S特斯拉 Model S 作为一款具有代表性的电动汽车,在轻量化方面做了很多努力。
其车身采用了铝合金和高强度钢的混合结构,既保证了车身的强度和安全性,又有效地减轻了重量。
此外,车内的一些零部件也采用了碳纤维复合材料,进一步降低了整车重量。
解析汽车轻量化的途径和材料
2011-12-07 中国汽车消费网[收藏该文章]
当今,总是听到汽车轻量化这个词,那么什么是汽车轻量化呢?汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。
实验证明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%;汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3—0.6升;汽车重量降低1%,油耗可降低0.7%。
当前,由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
轻量化热潮开始蔓延
对人类来说,瘦得过头可是会生病的,但对车辆来说,车身的重量却是愈轻愈好;过去轻量化是赛车跟高性能跑车的专利,现在轻量化的热潮则延烧到所有车型之上!过去轻量化是高性能车款的专利,主要原因在于轻量化材料的造价向来十分高昂,使用这些材料会让一般市售车的价格变得过于高昂,不利于销售。
但随着制造工艺日益先进,这些高性能材料的价格变得较过去来得低廉,让车厂能把过去专属于高性能车款的材料,运用在一般车辆上。
轻量化早已不是超级跑车的专利,各式新颖的材质都能有效降低车身重量
汽车轻量化的指导思想是:在确保稳定提升性能的基础上,节能化设计各总成零部件,持续优化车型谱。
汽车轻量化的主要途径有:
1. 汽车主流规格车型持续优化,规格主参数尺寸保留的前提下,提升整车结构强度,降低耗材用量;
2. 采用轻质材料。
如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等;
3. 采用计算机进行结构设计。
如采用有限元分析、局部加强设计等;
4. 采用承载式车身,减薄车身板料厚度等。
其中,当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。
可用于汽车轻量化设计的金属材料
有色合金
以乘用车来说,1973年每辆车所使用的有色合金占全部用材的重量比为5.0%,1980年增至5.6%,而1997年则达到了9.6%。
有色合金在汽车上应用量的快速增长是汽车材料发展的大趋势。
铝合金
2011-12-07 中国汽车消费网[收藏该文章]
为了控制碳纤维零件的价格与品质,BMW将部分碳纤维零件自行生产
铝的密度约为钢的1/3,是应用最广泛的轻量化材料。
以美国生产的汽车产品为例,19 76年每车用铝合金仅39kg,1982年达到62kg,而1998年则达到了100kg。
铸造铝合金
许多种元素都可以作为铸造铝合金的合金元素,但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生产中具有重要意义。
当然,在汽车上广泛应用的并不是上述简单的二元合金,而是多种元素同时添加以获得好的综合性能。
汽车工业是铝铸件的主要市场,例如日本,铝铸件的76%、铝压铸件的77%为汽车铸件。
铝合金铸件主要应用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类零件等。
铝铸件中不可避免地存在缺陷,压铸件还不能热处理,因此在用铝合金来生产要求较高强度铸件时受到限制。
为此在铸件生产工艺上作了改进,铸造锻造法和半固态成型法将是未来较多用的工艺。
变形铝合金
变形铝合金指铝合金板带材、挤压型材和锻造材,在汽车上主要用于车身面板、车身骨架、发动机散热器、空调冷凝器、蒸发器、车轮、装饰件和悬架系统零件等。
由于轻量化效果明显,铝合金在车身上的应用正在扩大。
如1990年9月开始销售的日本本田NSX车采用了全铝承载式车身,比用冷轧钢板制造的同样车身轻200kg,引起全世界的瞩目。
NSX全车用铝材达到31.3%,如在全铝车身上,外板使用6000系列合金,内板使用5052-0合金,骨架大部使用5182-0合金;由于侧门框对强度和刚度要求很高,使用以6 N01合金为基础、适当调整了MG和Si含量的合金。
在欧美也有用2036和2008合金作车身内外板的。
铝散热器发源于欧洲而后遍及全世界。
在欧洲,到20世纪80年代后期铝散热器已占领市场的90%。
随着车用空调、油冷却器等的大量使用,铝热交换器的市场迅速扩大。
从材料的角度看,铝在热交换器上的广泛应用在很大程度上归功于包覆料覆层铝板和铝带的成功开发。
铝基复合材料
铝基复合材料密度低、比强度和比模量高、抗热疲劳性能好,但在汽车上的应用受到价格及生产质量控制等方面的制约,还没有形成很大的规模。
目前,铝基复合材料在连杆、活塞、气缸体内孔、制动盘、制动钳和传动轴管等零件上的试验或使用显示出了卓越的性能,如本田公司开发成功的由不锈钢丝增强的铝基复合材料连杆比钢制连杆降重30%,对1.2L 的汽油发动机可提高燃料经济性5%;采用激冷铝合金粉末与SiC粉末(重量百分数2%)混合并挤压成棒材,用此棒材经锻造成型的活塞因强度高可降重20%,发动机功率大幅度提高;用铝基复合材料强化活塞头部而取消第一道环槽的奥氏体铸铁镶块可降重20%;铝基复合材料制动盘比铸铁制动盘降重50%。
镁合金
镁的密度约为铝的2/3,在实际应用的金属中是最轻的。
镁合金的吸振能力强、切削性能好、金属模铸造性能好,很适合制造汽车零件。
镁合金大部分以压铸件的形式在汽车上应用,镁压铸件的生产效率比铝高30%~50%。
新开发的无孔压铸法(Pore Free Diecast)可生产出没有气孔且可热处理的镁压铸件。
镁铸件在汽车上使用最早的实例是车轮轮辋。
在汽车上试用或应用镁合金的实例还有离合器壳体、离合器踏板、制动踏板固定支架、仪表板骨架、座椅、转向柱部件、转向盘轮芯、变速箱壳体、发动机悬置、气缸盖和气缸盖罩盖等。
与传统的锌制转向柱上支架相比,镁制件降重65%;与传统的钢制转向轮芯相比,镁制件降重45%;与全铝气缸盖相比,镁制件降重30%;与传统的钢制冲压焊接结构制动踏板支架相比,整体的镁铸件降重40%,同时其刚性也得以改善。
镁基复合材料的研究也有进展,以SiC颗粒为增强体,采用液态搅拌技术得到的镁基复合材料具有很好的性能且生产成本较低。
在AZ91合金中加入25%的SiC颗粒增强的复合材料比基体合金拉伸强度提高23%,屈服强度提高47%,弹性模量提高72%。
钛合金
钛的密度为4.5g/cm3,具有比强度高、高温强度高和耐腐蚀等优点。
由于钛的价格昂贵,至今只见在赛车和个别豪华车上少量应用。
尽管如此,对钛合金在汽车上应用的试验研究工作却不少。
例如用α+β系钛合金制造的发动机连杆,强度相当于45钢调质的水平,而重量可以降低30%;β系钛合金(Ti-13V-11Cr-3Al等)经强冷加工和时效处理,强度可达2000 MPa,可用来制造悬架弹簧、气门弹簧和气门等,与拉伸强度为2100MPa的高强度钢相比,钛弹簧可降重20%。
钛合金应用的最大阻力来自其高价格,丰田中央研究所开发了一种成本较低的钛基复合材料。
该复合材料以Ti-6Al-4V合金为基体,以TiB为增强体,用粉末冶金法生产,已在发动机连杆上应用。
钢铁末日未到
Smart Forvision车上的全塑料轮圈是一项惊人创举,BASF公司更表示此轮圈随时可投入量
产
提到钢材恐怕让人难以跟轻量化联想,事实上即使在各式新材料的夹击下,钢仍有不可取代的地位,世界钢铁协会(World Steel ASSociATion,WSA)在今年五月发布了未来钢车计划(The Future Steel Vehicle,FSV),以新开发的先进高刚性钢材(Advanced High-Strength Steel,AHSS)制造车辆,此一材质不仅比传统钢材轻量35%,在产品生命周期中的污染更降低70%,FSV计划主席Jody Shaw表示:高度运用弹性、可塑性、低生产污染以及极具竞争力的制造成本完美展现出钢材的优势。
轮圈也轻量
A2概念车轮圈的特殊复合包层构造,也让18寸轮圈减轻达2公斤之谱
未来轻量化的工程甚至延伸到轮圈之上,而且在这次车展当中我们已经看到惊人的成果,在Smart Forvision车上所使用的轮圈完全跳脱传统思维,由BASF公司所设计的Ultr amid轮圈是以热塑性塑胶制作,重量比传统铝制轮圈轻30%,以Smart Forvision来说,光使用Ultramid轮圈就已经减重12公斤。
无独有偶地,Audi也在轮圈上大做文章,在A2概念车上的轮圈虽然还是以合金为主要材料,但加上特殊的复合材料包层构造,每个单一轮圈减重达2公斤之谱,整套轮圈亦为车辆省下8公斤的重量,而且还保留了e-tron车系的轮圈造型特色。
小结:汽车轻量化已经是未来汽车发展的趋势,不过汽车轻了,安全性也就随之降低了,这都说明了汽车轻量化“举步维艰”,究竟是得不到鼓励?还是有鼓励没落实?这是汽车产业行走在轻量化之路上亟待解决的问题,安全性和轻量化并存的那天有没有可能到来呢?我们还是拭目以待吧!。