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汽车车身轻量化的发展技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-06-15   来源:中国化工信息网   浏览次数:1225  分享到: 分享到腾讯微博
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。

汽车的轻量化,不仅包括减轻车身的重量,还涉及对车身结构的整合,重新设计,达到最佳的轻量效果。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%。
 
轻量化的车身设计,要求车身结构更加合理,车内空间也会更大。缩小尺寸的汽车还可以节省物料的使用,应用新型材料使车身变轻以后使车辆行驶更加快速,节能。
 
【NO.1】

MuCell微发泡注塑成型技术
 
与普通的工艺流程相比,MuCell技术可降低注塑成型过程中所需的压力,实现生产效率提升33%,从而降低制造的能耗、排放和成本。
 
2011上海车展期间,巴斯夫、陶氏、杜邦等化工巨头带来了汽车相关的解决方案。不管最终采用哪种方案,目的都是要让汽车减轻体重、有效节能。对于化工企业来说,对材料进行改进是最好的办法,在保证结构强度的同时可以尽可能降低自身重量。更多的科学教和企业巨头投入到了研究新型轻型环保材料的领域。

新型塑料更多的使用在零件上
 
汽车的轻量化可以通过换用强度更高、质量更轻的金属材料来实现。塑料及其复合材料可以减轻零件约40%的质量,而且可以使采购承办降低40%,发达国家车用塑料已占塑料消耗总量的7%~11%。而对于塑料零件来说,最难的是如何在减轻其重量的同时还能保持其强度、耐用性或性能不变。
 
现在,福特发现了解决这一难题的方法,通过采用在零件成型过程中充入气泡的方式,形成极为细微的蜂巢状结构,这些细微的空隙既节约了塑材,又减轻了重量,而且不会影响零件的任何性能。

【NO.2】

碳纤维作为汽车新兴材料的出现,大大减轻了汽车的重量
 
碳纤维用在一体式车架
 
这种一体式车架,早期用在飞机火箭上,后来被f1赛车成功推广,被称作单体壳,至此在跑车界蔓延开来。碳纤维的承载式车身能承受更大的拉应力,在目前的极速范围内,这个封闭的座舱,能够在车身在高速冲撞,车体彻底支解后,保证驾驶者的绝对安全。
 

车身材料的碳纤维
 
碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,抗拉强度却达到钢的7-9倍,以其制造的汽车可以节约燃油30%。碳纤维最初只应用于军事、航空航天等高科技领域,目前汽车界对碳纤维的利用已经趋于成熟。
 
目前,碳纤维已经应用到了汽车的各个部分,比如车身,车顶,后备箱盖,刹车盘,内饰部分,等等。
 
阻碍碳纤维在汽车领域商品化的关键因素是制造成本。不过,随着碳纤维行业的不断成熟与发展,以及节能减排和汽车轻量化大方向的指引,碳纤维材料或成汽车界“瘦身革命”的领导者。可以预见,碳纤维轻量车身必将掀起一股新的变革潮流,一个新的市场突破点正在形成。
 
碳纤维复合材质车架
 
从图中我们可以看出,左边的金属车架和右边的碳纤维车架差别明显,碳纤维车架不能使用焊接或者铆接技术,因为材料的抗疲劳性能差,只能用于粘合,我们所看到的碳纤维车身都像盒子一样,和普通的承载式车身的区别还是很大,
 
虽然一体式碳纤维车架很坚韧,但有受力向度的问题,即整体中的某些部位不太能受力。每辆车都根据自己整体的情况特别设计车架,如F50的车架将后悬架直接连接在发动机及变速器上,再将整个发动机悬架结构嵌入车体内,其车架只重102kg,而抗扭度高达3550kgm/degree。这种设计可以营造极轻量的悬架重量,但同时会有较大的发动机振荡传入车厢。
 
但是碳纤维不适合做越野车车架,因为越野车车架通常都需要允许非常大的变形和扭动等。目前的碳纤维太过于脆,没有良好的韧性。

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