汽车轻量化技术简述
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新能源汽车轻量化的关键技术新能源汽车的轻量化是未来发展的重要方向之一,在实现新能源汽车的高效、低耗的也需要重视其整车的轻量化,以提高能源利用效率和行驶里程。
新能源汽车轻量化的关键技术主要包括以下几个方面。
首先是车身材料的轻量化。
传统汽车在车身结构中常使用钢铁等重量较大的材料,而新能源汽车可采用轻量化材料,如高性能铝合金、镁合金和碳纤维材料等,以降低整车的质量。
铝合金具有良好的可塑性和强度,而且密度较低,可用于车身结构的生产,以达到轻量化的目的。
镁合金相比铝合金具有更低的密度和更高的强度,具有更好的轻量化潜力。
碳纤维材料的密度更低,且具有优异的力学性能,可用于车身结构和部件的制造,但其成本较高。
其次是电池系统的轻量化。
电池是新能源汽车最重要的部件之一,其重量对整车的轻量化有很大影响。
新能源汽车需要选择轻量、高能量密度的电池,如锂离子电池和固态电池等。
锂离子电池具有较高的能量密度和寿命,且可进行多次充放电,是目前应用最广泛的电池技术。
而固态电池由于不含液体电解质,具有更高的能量密度和更长的寿命,可以进一步降低电池系统的重量。
再次是动力系统的轻量化。
新能源汽车的动力系统主要由电动机和电控系统组成,轻量化动力系统能够降低整车的质量和能耗。
电动机方面,可以采用高效率、高功率密度的电动机,并采用轻量化材料来减少电动机的质量。
电控系统方面,可采用更高集成度的电控器,减少电控系统的体积和质量。
还可以采用空气动力学设计的方法来降低车辆的风阻,提高整车的效能。
最后是智能化轻量化。
智能化技术可以通过优化设计和控制策略,实现轻量化目标,并提高能源利用效率。
通过采用智能材料和智能传感器,可以实现车身和部件的自适应轻量化,根据不同的负荷和工况实时调整结构的强度和刚度。
智能控制系统可以通过优化车辆的工作参数和行驶模式,减少能耗,提高整车的性能。
车身轻量化技术随着全球汽车工业的发展,车身轻量化已成为汽车制造业领域的一项重要技术。
通过采用一系列的材料和工艺创新,车身轻量化技术能够在保持汽车牢固性和安全性的同时,减轻车辆的重量,提高燃油效率和减少尾气排放。
本文将探讨几种常见的车身轻量化技术,并介绍其在汽车制造中的应用。
1. 高强度轻质材料高强度轻质材料是车身轻量化的关键所在。
与传统的钢铁材料相比,高强度轻质材料具有更高的强度和较低的密度,可以在保持结构牢固性的前提下减轻车身重量。
常见的高强度轻质材料包括铝合金、镁合金和碳纤维复合材料等。
这些材料的应用可以有效降低车身重量,并提高车辆的燃油经济性。
2. 设计优化车身设计优化也是车身轻量化的一个重要手段。
通过采用先进的设计工具和技术,汽车制造商可以优化车身结构,减少材料的使用量并保持结构强度。
例如,应用拓扑优化技术可以最大限度地减少材料的使用,使车身在不同部位的厚度适应不同的受力要求。
此外,采用仿生学原理也可以帮助设计出更轻量化的车身结构。
3. 制造工艺改进制造工艺的改进对于轻量化技术的应用至关重要。
例如,采用先进的焊接技术可以减少焊接点数量,提高焊接强度,并减轻车身重量。
而采用先进的注塑成型技术可以生产更薄壁的塑料零部件,提高车身整体的轻量化水平。
此外,采用先进的激光切割和冲压技术也可以有效降低车身零部件的重量。
4. 轻量化零部件除了整车轻量化,轻量化零部件的研发和应用也是车身轻量化技术的一个重要方向。
例如,轻量化座椅和轻量化车门等关键部件的采用可以进一步减轻整车重量。
此外,一些先进的轻量化技术还可以应用于车身附件的制造,如轻量化玻璃、轻量化天窗等。
总之,车身轻量化技术对于提高汽车燃油效率和减少尾气排放具有重要意义。
通过采用高强度轻质材料、设计优化、制造工艺改进和轻量化零部件等手段,汽车制造商可以实现车身的轻量化,并带来更节能环保的汽车产品。
在未来,随着技术的不断进步,预计车身轻量化技术将得到进一步的发展和应用。
汽车轻量化技术为了应对全球气候变化和能源危机,汽车轻量化技术得到了越来越多的关注。
轻量化技术包括材料轻量化、设计优化、制造工艺和部件集成等方面,旨在降低车辆重量、提高燃油效率和减少尾气排放。
本文将探讨轻量化技术的原理、应用和前景。
一、轻量化技术的原理轿车的重量主要包括车身、底盘、动力系统和电气系统等方面。
轻量化技术主要从材料、结构、工艺和部件方面入手,通过降低重量、提高性能和降低成本来实现节能减排目标。
材料轻量化是轻量化技术的核心和基础。
目前,汽车材料主要包括钢铁、铝合金、塑料、碳纤维复合材料和镁合金等五大类。
钢铁是最常用的材料,但其密度高、强度低、耐腐蚀性差,在某些特殊情况下易发生变形、疲劳和裂纹。
铝合金密度轻、强度高、抗腐蚀性能好,但成本高、易熔断、易生氧化皮。
塑料重量轻、成本低、塑性好,但耐热性不高、易老化、断裂性能较差。
碳纤维复合材料具有高强度、优异的抗压和抗拉性能、轻量化效果显著,但成本较高、易开裂、难以进行成形。
镁合金相对基本金属具有密度低、比强度高、抗腐蚀性好等优点,同时也存在着耐热性不好、易受害疲劳等缺点。
因此,如何选择合适的材料来实现轻量化效果将是关键。
结构优化是实现轻量化技术的另一重要方面。
通过优化构造、减少部件数量、增强组件强度、降低积件组装给予轻度化设计,可以减少重量、降低制造成本、提高车辆性能。
例如,采用双曲设计的车身可以使车身刚度得到进一步的提高。
亦或是采用空气动力学设计,使得车辆在运动时减少空气拖拽系数,能量消耗减少,进而提高车辆油耗等。
制造工艺包括成型、模具、件接、表面处理等方面。
其中,成型技术主要包括深冲压、锻造、热处理、涂层、铸造、正火渗氮和热塑弯曲等。
成型技术的发展将越来越重视对材料精度、表面质量、几何尺寸和工艺流程等方面的控制。
这需要不断加强材料表面处理、制造精度和部件集成等技术,降低制造成本和提高车辆质量。
部件集成主要是为了减少零件数量、减小构造尺寸、降低能源消耗、提高系统效率和降低成本。
新能源汽车轻量化技术路线和应用策略新能源汽车轻量化技术是指通过采用轻量化材料、设计优化及创新制造工艺等手段,以降低整车质量,提高能源利用效率和续航里程,减少污染排放为目标的技术。
在新能源汽车发展的背景下,轻量化技术成为了促进汽车能效提升、行驶里程增加的重要手段之一。
新能源汽车轻量化技术的路线主要包括以下几个方面:(1)采用轻量化材料:传统汽车通常使用钢铁材料,而新能源汽车轻量化技术可以采用高强度铝合金、碳纤维复合材料等轻量化材料来替代部分结构件、车身及内饰件。
这些轻量化材料相比传统材料具有重量轻、强度高等优点,可以有效降低整车质量。
(2)设计优化:通过优化车身结构、车轮悬挂和传动系统等设计,减少零部件数量和尺寸,提高结构强度和刚度,降低车身重量。
采用空气动力学设计理念,减小空气阻力,提高车辆运行效率。
(3)创新制造工艺:采用先进的制造工艺,如锻造、激光焊接、数控加工等,提高零部件的制造精度和成型工艺,减少材料损耗和能源消耗。
(2)电池系统轻量化:电池是新能源汽车的重要组成部分,其重量占整车重量的比重较大。
通过减少电池的重量,可以有效提高新能源汽车的续航里程。
采用新型的高能量密度锂离子电池材料,可以减轻电池重量,并提高电池的能量转化效率。
(3)动力系统轻量化:新能源汽车的动力系统包括电机、减速器等部分,也是重要的轻量化对象。
通过采用高性能、高效率、重量轻的电机和减速器,可以减轻整个动力系统的重量,并提高能源利用效率。
(4)零部件轻量化:轻量化应用策略还可以在零部件层面进行,通过减少零部件的数量、尺寸和重量等方式,降低整车的质量。
采用模块化设计和集成化组装工艺,可以减少零部件之间的连接和嵌入,简化零部件结构和加工工艺。
汽车轻量化知识点总结轻量化技术包括材料轻量化、结构设计优化、零部件小型化和车身质量整体减轻等方面。
在汽车轻量化的过程中,需要综合考虑材料的性能、成本和可制造性等因素,以及车辆的结构、性能、安全和成本等方面的需求,因此需要在多个领域进行创新和研究。
首先,在材料轻量化方面,要求具备高强度、高刚度、低密度和良好的耐腐蚀性能。
目前在汽车制造中常用的轻量化材料主要有铝合金、镁合金、碳纤维复合材料和高强度钢等。
在材料方面,汽车制造商和零部件制造商不断进行研发,以开发出更轻、更强、更经济的材料,从而降低整车重量。
其次,在结构设计优化方面,需要通过改良车身结构设计和加强部件的刚度,使车身在受力时能最大限度发挥材料的强度,实现结构的轻量化。
这一方面需要运用计算机辅助设计和有限元分析技术,对车身结构进行优化设计,另一方面需要在汽车结构制造过程中选用材料、进行部件设计适应性改良,以最大限度地减少结构部件的质量,实现轻量化。
此外,零部件小型化也是汽车轻量化的一个重要方面。
对于汽车的每一个零部件,都存在优化的空间,包括轮毂、制动系统、传动系统等各个部件。
如通过采用先进加工工艺和材料,对零部件进行小型化设计,可以降低其重量,从而达到车辆轻量化的目的。
最后,整车轻量化是汽车轻量化的综合体现,需要在车身设计、动力系统、底盘系统等多个方面进行综合优化。
整车轻量化需要综合考虑车辆的安全性、性能、燃油经济性、制造成本等因素,通过材料的优化、结构的设计和零部件的小型化等措施,来达到整车重量的降低。
汽车轻量化技术的应用可以在一定程度上提高汽车的燃油经济性、动力性能和安全性。
随着新能源汽车、智能汽车以及自动驾驶技术的发展,汽车轻量化将成为汽车制造行业的一个持续的发展趋势,未来的汽车将会更加轻量化、高效化和智能化。
新能源汽车轻量化的关键技术随着全球环境污染问题的日益严重以及对传统石油资源的依赖性不断降低,新能源汽车的发展日益受到社会的关注。
而新能源汽车轻量化是提高其运行效能和续航能力的关键技术之一。
下面将分析新能源汽车轻量化的关键技术。
(一)车身结构轻量化技术车身结构是新能源汽车最重要的部分,其轻量化设计是带来轻量化的最关键技术之一。
轻量化的设计需要寻找的一个平衡点,既满足强度和刚度的要求,又能够通过新材料的使用来减轻车身总重量。
目前,研究重点主要集中在铝合金和碳纤维复合材料应用于车身结构上。
铝材质轻,可以在车身结构上减轻重量,而碳纤维复合材料的轻量化效果更为显著,但其成本较高,需要更多的技术改善才能实现日常使用。
(二)电池系统轻量化技术电池是新能源汽车最重要的部分,也是最为昂贵的零部件之一。
现代电池系统的重量通常超过车身重量的20%。
因此,电池系统的轻量化是提高新能源汽车性能的关键所在。
目前,研究人员在电池结构中广泛采用钛合金和高强度钢材来代替重量较大且容易腐蚀的铅酸和镍氢电池。
另外,针对电池组件的设计也得到了发展,包括探索开发更高效,更坚固且更轻的电池系统。
驱动系统是新能源汽车能源转化的核心,包括电机、电控系统、变速器等。
驱动系统轻量化主要是实现电机的轻量化,以提高驱动效率。
从材料角度,新型高性能磁性材料以及碳纤维等轻质高强材料的应用将为电机重量的降低提供保持所需强度和刚度的可行方案。
同时,减少电机尺寸也能够降低新能源汽车的总重量,提高续航里程。
底盘和悬架系统是新能源汽车的支撑系统,其轻量化设计是提高整车性能的重要手段。
底盘和悬架系统通常采用高强度铝合金和钛合金等轻质高强度材料,以减轻车身重量,降低燃油消耗量。
同时,通过结构优化,减少车轮和刹车系统的重量也能够显著降低新能源汽车的总重量。
综上所述,新能源汽车轻量化是提高其运行效能和续航能力的关键技术之一。
目前,应用于新能源汽车轻量化设计的铝合金和碳纤维复合材料,以及钛合金、高强度钢材和新型高性能磁性材料等轻质高强材料。
汽车轻量化的技术与方法汽车的轻量化,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。
实现汽车轻量化的途径有三条:一是通过整车优化结构设计;二是优化材料设计,即用低密度材料代替钢铁材料的应用;三是轻量化制造,即通过先进的轻量化制造技术的应用,实现轻量化设计和轻量化材料。
1.结构轻量化车身结构轻量化也就是结构优化设计,即通过采用先进的优化设计方法和技术手段,在满足车身强度、刚度、模态、碰撞安全性等诸多方面的性能要求,以及相关的法律法规标准的前提下,通过优化车身结构参数,提高材料的利用率,去除零部件冗余部分,同时又使部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以减轻重量,实现轻量化。
(1) CAD/CAE在汽车结构设计上的应用轻量化的手段之一就是对汽车总体结构进行分析和优化,实现对汽车零部件的精简、整体化和轻质化。
利用CAD、CAE技术,可以准确实现车身实体结构设计和布局设计,对各构件的开头配置、板材厚度的变化进行分析,并可从数据库中提取由系统直接生成的有关该车的相关数据进行工程分析和刚度、强度计算。
对于采用轻质材料的零部件,还可以进行布局进一步分析和运动干涉分析等,使轻量化材料能够满足车身设计的各项要求。
(2)结构小型化目的是在不增加成本的情况下,维持车身功能与抗击安全性的同时减轻汽车重量。
采用轻量化技术可以减少车身重的25%。
2.材料轻量化(1)轻金属在汽车上的应用铝、镁、钛合金材料是所有现用金属材料中密度较低的轻金属材料,因而成为汽车减轻自重,提高节能性和环保性的首选材料。
铝合金:自70年代开始,汽车用铝量不断增加。
作为一种轻质材料,铝合金正日益受到汽车制造企业的青睐。
目前,全世界耗铝量的12%~15%以上用于汽车工业。
有些发达国家已超过25%。
镁合金:镁是极重要的有色金属,它比铝轻,能够很好地与其他金属构成高强度的合金。
钛合金:钛合金将是替代钢铁的轻量化和高性能的材料,是最具有潜力的汽车用材料。
汽车轻量化技术介绍
《汽车轻量化技术介绍》
嘿,大家好呀!今天咱来聊聊汽车轻量化技术。
你们知道吗,我有一次特别的经历。
那回我去参加一个车展,在那里面我就像刘姥姥进了大观园一样,东瞅瞅西看看。
然后我就看到了一辆特别酷炫的车,那车身线条流畅得就像一道闪电。
我走近一瞧,嘿,这车门感觉好轻啊,我轻轻一推就开了。
当时我就好奇,这车门咋这么轻呢。
后来我一打听才知道,这就是汽车轻量化技术的功劳啊。
原来啊,通过使用一些新型的材料,比如铝合金、碳纤维啥的,就能让汽车的重量大大减轻。
就像我们人减肥一样,瘦了之后就更灵活了嘛。
这样一来,车子跑起来就更轻快了,也更省油了。
想象一下,一辆轻量级的汽车在路上飞驰,就像一只灵活的小燕子,嗖的一下就过去了。
而且啊,轻量化还能让车子的操控性更好,转弯、刹车啥的都更灵敏。
汽车轻量化技术真的是太神奇啦!它让我们的出行变得更加高效、环保。
就像我在车展上看到的那辆车一样,给我留下了深刻的印象。
以后啊,我相信会有越来越多的汽车用上这种厉害的技术,让我们的驾驶体验更加棒!哎呀,我都有点迫不及待想再去车展看看那些轻量化的汽车啦!
这就是我对汽车轻量化技术的介绍和一点小感受,希望你们也能喜欢上这项技术哟!嘿嘿!。
汽车轻量化技术随着全球环境保护意识的不断提高,汽车轻量化技术成为当前汽车工业的研究热点。
通过减少汽车自身重量,轻量化技术可以有效降低燃油消耗、减少尾气排放,从而实现可持续发展的目标。
本文将介绍汽车轻量化技术的概念、原理和应用,并探讨其在未来的发展趋势。
一、概念汽车轻量化技术是指在保持汽车安全性、性能和稳定性的前提下,通过选用轻量化材料、优化设计和制造工艺等手段,减轻汽车自身重量的技术。
目前,常用的轻量化材料包括高强度钢、铝合金、碳纤维等,这些材料具有优异的强度和刚度,重量相比传统材料可以降低20%以上。
二、原理汽车轻量化技术的原理是利用轻量化材料替代传统材料,以达到减轻汽车自身重量的目的。
首先,通过材料的替代,可以减少汽车所需的金属材料,从而降低车身的重量。
其次,在设计上通过结构优化,使得汽车在减轻重量的同时,仍然能够满足安全性和承载能力的要求。
最后,在制造工艺上,优化焊接、铆接等连接方式,减少零部件的接头,降低整车重量。
三、应用汽车轻量化技术已经在汽车制造业得到广泛应用。
首先,在乘用车领域,轻量化技术可以显著提高燃油经济性,减少尾气排放。
同时,减轻车身重量还可以提升车辆的操控性能和加速性能,提高行车安全性。
其次,在商用车领域,轻量化技术可以增加载货量,降低运输成本。
此外,轻量化技术还应用于电动汽车领域,通过减轻车辆自身重量,提高电动汽车的续航里程和充电效率。
四、发展趋势未来,汽车轻量化技术将继续向着更高的目标迈进。
一方面,新材料的研发将推动轻量化技术的进一步发展。
例如,纳米材料、复合材料等新型材料有望成为轻量化技术的新趋势。
另一方面,制造工艺的革新将改变汽车轻量化技术的发展路径。
3D打印、激光焊接等新工艺的应用将使得轻量化零部件的制造更加灵活高效。
总结起来,汽车轻量化技术是一项旨在减轻汽车自身重量,提高能源利用效率的关键技术。
通过选用轻量化材料、优化设计和制造工艺等手段,轻量化技术可以在提升汽车性能的同时,降低燃油消耗、减少尾气排放。
汽车轻量化概述摘要汽车的轻量化,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%。
若滚动阻力减少10%,燃油效率可提高3%;若车桥、变速器等装置的传动效率提高10%,燃油效率可提高7%。
汽车车身约占汽车总质量的30%,空载情况下,约70%的油耗用在车身质量上。
因此,车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。
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。
关键词:汽车轻量化材料结构优化有限元分析1.国内外轻量化研究现状早在上世纪初期,参与赛车运动的赛车就由赛车运动协会提出了重量上的限制,这也成为世界上最早的汽车轻量化事件。
这项规定也为汽车轻量化同后的快速发展提供了一个良好的开端。
自此,汽车零部件开始出现钢板冲压件,以替代以前经常使用的圆管材料,底盘及车架、车身等零件的制造往往采用这些钢板冲压件。
而且,更加轻量化的铸造件或冲压件也开始出现在悬架及底盘系统中的部分零件上。
上世纪中叶第二次世界大战后,为了克服战争带来的汽车用材料短缺的困难,德国大众公司开始将轻量化措施大量应用在汽车设计和制造上,更加值得一提的是,镁合金材料被第一次使用在“甲壳虫”车的发动机和变速箱壳体上,这一创举即使在今天的汽车业仍有着使用价值和历史意义。
但是,直到上世纪70年代以前,汽车轻量化技术并没有能够引起人们足够的重视,甚至在第二次世界大战后,当时人们为了追求汽车的“大而安全”,结果导致了汽车总重普遍都超过了l 500kg。
自上世纪70年代开始,随着全世界范围石油危机的爆发,也随着汽车设计、制造工艺技术及汽车材料技术的发展,人们才开始逐渐重视汽车轻量化技术的研究,并开始逐步应用在汽车产品上,汽车的总重才开始出现逐年减少的趋势。
据统计,美国中型汽车的平均整车总重量,从上世纪80年代初的大约1520kg逐步下降到90年代末的大约1230kg。
到上世纪末本世纪初期,百公里油耗仅仅3L的汽车开始出现在了汽车生产制造强国,而且汽车总重量都控制在800kg左右。
如德国大众在1998年推出的路波3L TDI,汽车总质量只有800kg。
奥迪公司推出的全铝轿车Audi A2,汽车总质量只有895-990kg。
商用车系列产品中,汽车轻量化技术也开始得到了大量的应用,比如意大利依维柯商用车,2004年其驾驶室的质量已降为960kg。
我国汽车轻量化技术发展起步虽然较晚,但是近年来,也取得了不少成果。
尤其是在国家“九五”和“十五”期间,一批被列为国家“863”、“973”高新技术项目和国家科技攻关重大项目的汽车新材料项目,大大促进了我国汽车轻量化技术的进步和发展。
“九五”期间,铸件生产成套工艺技术和铝合金材料技术的开发研究项目,开发出了多种可以使用在汽车上的铸造合金和高性能轴瓦材料;半固态成型、快速凝固成型等先进成型技术的研究与应用也取得了突破;耐热铝合金、铝基复合材料等新型汽车用材料的研究也取得了较大的进展。
铝合金铸造生产线也开始出现在一汽等几大汽车生产厂家;国内的大学及研究所也开始进行相关的研究,如湖南大学开始开展汽车大型铝合金结构件整体铸造成形技术和关键设备的研究;铝合金板材的成形性研究也在重庆汽车研究所、西南大学、东北大学和一汽开始开展。
“十五”期问,镁合金材料的应用与开发被列为我国材料领域的重点项目,国内的大型汽车生产厂家如一汽、东风及长安等建立了压铸镁合金生产线;重庆汽研所则在镁合金材料零件的性能测试、疲劳试验及计算机仿真等方面开展了大量的研究工作;国内高校如上海交大、湖南大学及重庆大学等就镁合金材料的强韧化、阻燃性和抗高温蠕变性等开展了较深入的研究。
与此同时,国内在汽车轻量化的零件结构形状优化设计等方面也取得了大的进步,改变了原来的单纯依靠经验进行零件轻量化设计开发,逐步发展到利用有限元技术等新的设计方一法上。
如湖南大学与上汽通用五菱合作开发的薄板冲压工艺与模具设计理论的课题,取得了较高的研究与应用成果,获得了国家科技进步一等奖;北航利用有限元技术和现代设计方法,对客车结构进行了优化设计与分析,实现了客车轻量化设计。
2.可用于汽车轻量化设计的金属材料2.1轻质合金材料福特汽车公司负责人在一次国际材料学会议上强调指出,2l世纪的汽车将发生巨大的变化,而材料技术是推动汽车技术进步的关键,如:铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等;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:铝的密度约为钢的l/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,1976年每车用铝合金仅39kg,1982年达到62kg,而1998年则达到了100kg。
2.1.1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良好的综合性能。
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。
图2.1 铸造铝合金2.1.2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。
图2.2 变形铝合金2.1.3镁合金在汽车上的应用镁铸件在汽车七的应用大致分为两大类:一类是非结构铸件,这类镁铸件不需承受巨大的冲击;另一类是结构铸件,这类镁铸件需承受特定的载荷,且能满足一定的抗冲击要求。
应用镁铸件的汽车非结构件包括变速器、气阀/凸轮罩盖、离合器壳、电动机,发电机罩、进气歧管和油底壳等。
采用AM5和AM60合金镁压铸件的汽车结构件有方向盘、仪表盘、座椅框架、座椅、座椅升降器、制动器,离合器支架、转向柱部件和安全气囊座等。
随着材料及成型技术的进一步发展,镁合金的强度得到提高,应用范围将进一步扩大,镁合金在汽车上的应用正从内饰件转向发动机和外车身,镁合金将应用于缸体、缸盖、车顶篷、发动机罩盖和后行李箱盖板等零件。
镁合金在汽车卜的应用逐年增加,预计在今后的20年里,汽车上的镁用量将会超过100kg?车,是当前使用量的30倍。
欧洲正在使用和研制的镁合金汽车零部件有60多种,单车上的镁合金质量为9.3-20.3kg。
如仪表板骨架、转向盘、气缸体、气缸盖、进气歧管、轮毂、车身部件等。
北美正在使用和研制的镁合金汽车零部件有100多种,是世界上汽车用镁合金量最大的地区,单车上的镁合金质黄为5.8~26.3kg。
镁合金变速杆被很多日本汽车生产企业所采用。
日本采用镁合金座椅架的车种在不断增加,另外镁合金变速器壳体、仪表板、车门框也将在日本生产的汽车七得到广泛应用。
欧美的汽车用镁合金压铸件正在以年均25%的速度增加,汽车用镁量正在以年均20%的速度上升。
世界各大汽车公司都已经把采用镁合金零部件的多少作为衡量其汽车产品技术是否领先的标志。
镁合金和塑料、铝合金零件相比,除易于回收利用、是典型的绿色结构材料外,还具有突出的资源优势。
我国是一个镁资源大国,镁矿产品种类多、储量丰富,占世界可利用镁资源储苗的70%左右。
因此,在许多传统金属矿产日益枯竭和全球对技术革新、能源消耗、废气污染及噪声限制不断升级的今天,加速镁合金的研究、开发和产业化具有重要的现实意义。
图2.2 镁合金轮辋2.1.4钛合金钛合金在车身上的应用还未见报道。
1956年,通用汽车公司(GM)和其供货商装配了一种展览用的理想小汽车,其车体是全钛的。
自此,GM一直想在发动机中使用钛,包括排气气门和连杆。
汽车上用钛量最多的国家是美国与日本。
美国已生产出赛车用的钛制进排气气门、气门护圈和连杆等部件。
每年专用于汽车上的钛达50t。
日本早在20年前就把钛应用于赛车及一部分跑车,但在重视成本的一般小客车中尚未应用。
目前,钛及其合金可用于制造发动机配气系、曲轴连杆机构和底盘零件,如气门、气门弹簧、凸轮轴、连杆等。
此外,钛合金板材和管材还可用于消声器及车轮。
钛合金材料的应用范围已从赛车逐渐扩大到批量生产的轿车。
美国在其新一代汽车研究计划中指出,钛在汽车上的可能应用主要分布在发动机零件和底盘部件上,每辆汽车仅底盘部件的潜在用钛量就达9.9kg。
由于汽车用钛合金零部件的出色性能,发达国家的汽车用钛最持续增长。
1995年,全球汽车领域用钛量只有100t,2002年就超过了1000t。
随着材料技术的进步,钛合金材料的生产和加工成本将不断降低,有望在汽车领域得到更大的应用。
2007年,中国海绵钛和钛加工材料均呈翻番式增长,海绵钛的产量已居世界第一位,2009年我国海绵钛产量达到了61505.51吨,这是我国使用钛合金材料的有利条件。
图2.4 钛合金铣刀2.2、高强度金属材料钢铁材料在与有色合金和高分子材料的竞争中继续发挥其价格便宜、工艺成熟的优势,通过高强度化和有效的强化措施可充分发挥其强度潜力,以致迄今为止仍然是在汽车生产上使用最多的材料。
2.2.1高强度钢板一汽于上世纪90年代末,在国内率先应用冷轧高强度钢板生产商用车车身零件。
大量采用抗拉强度340MPa级烘烤硬化钢板、含磷钢板代替普通强度钢板生产商用车车身零件,使零件厚度减薄。
2000年开始,开发屈服强度500MPa级高强度大梁板,陆续在一汽新开发的中、重型商用车上应用;与传统材料16MnL相比,屈服强度提高43%,疲劳强度提高44%3冲压工艺条件不变,进行了车架优化设计,使车架减重300kg左右。
BH340烘烤硬化钢板共有23种零件,BIF340钢板共有18种零件,两种钢板每车用量228kg,单车降重约2 1kg。
高强度冷轧钢板BIF340、BH340在商用车车身上有41种零件得到应用,使高强度钢板占整车用冷轧钢板的用量由原来的8%提高到当前的57.6%;2006年开始,研究开发了屈服强度700MPa级超高强度钢板,用辊压成型技术制造商用车纵梁。
轿车自重的25%在车身,车身材料的轻量化举足轻重。
90%的车身钢板使用现已大量生产的高强度钢板,可以在不增加成本的前提下实现车身降重25%,且静态扭转刚度提高80%,静态弯曲刚度提高52%,第一车身结构模量提高58%,满足全部碰撞法规要求。