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铝合金并不是唯一方案 漫谈汽车轻量化设计

2018年12月10日


汽车诞生至今已经130多年了,在一个多世纪的发展过程中,节约燃油始终是汽车研发者努力的方向。然而在电动车铺天盖地的时代,燃油车似乎已经走到了生命末期。虽然厂商们绞尽脑汁努力,也没见哪款车的百公里综合油耗真的能控制在5升以内。千万不要提实验室里的数据,谁能在实际道路上跑出工信部油耗那都算奇迹。当然,燃油车肯定不会快速消亡,在和电动车共存的日子里,还是要在轻量化上下功夫,这是节约燃油的一个有效途径,今天我们就来谈谈轻量化这个有意思的话题。

铝合金材料的应用是轻量化最简单粗暴的方式

很多高档车都应用了大量铝合金材料作零部件,比如前后防撞梁、水箱框架、机器盖、翼子板、前后悬挂的摆臂、副车架等等,这是整车轻量化最简单粗暴的一种方案,因为只要钱到位都不是问题,技术含量并不高(整车铝合金除外)。事实上,铝合金除了轻量化,还有如下一些优势:吸能效果好,比如应用于车辆前部防护结构中,当车辆发生碰撞事故时,铝合金的防撞梁能够更好的吸收撞击能量,由于自身较软的特效,可以降低对被撞行人的伤害,当然这也会导致车身受损更加严重(同时不会提升车内人员的安全风险),没什么比生命更宝贵的,所以关键时刻牺牲一辆车是必要的。


但是铝合金材料还有一个问题就是成本太高,同样的零部件,换成是普通的钢制材料就能省下至少一倍的费用。所以只有比较贵的车型才会使用。铝合金的后悬挂下摆臂质量轻、强度高,可以有效的降低簧下质量,进而让车辆的动态稳定性能更好,整车行驶更加舒适。虽然铝合金有这么多好处,但是一个成本高就足以影响其普及,所以汽车厂商们还想出了很多轻量化的方案。

金属零部件偷轻处理 降低重量不能影响安全

真正的轻量化处理,肯定是不能以牺牲安全性为代价的,目前有些低端车型为了降低制造成本,在很多地方偷工减料,这个话题我们会在另外的文章里进行介绍。下面主要还是谈谈真正的不影响安全性能的轻量化设计。
1、金属零件采用打孔、镂空处理,并将金属材料冲压加工成异形突起结构,不但做到了轻量化,还能使得结构强度有所提升,安全性得到了保证。


当然,这些孔洞并不是随随便便就打上去的,一般都要经过计算机的精密模拟计算,得出打孔方案,这样才能避免共振现象的发生。如果是涉及到有空气流通的地方,还要考虑噪音的影响,适当增加隔音材料进行填补。

2、树脂材料的应用,也是轻量化的一个方向。在很多年前,汽车零部件的加工成型手段并不如现在这么先进,很多时候都无法把树脂材料加工到满意的程度。现在可以在车内很多部位看到树脂的应用,高强度的树脂材料甚至比低强度的普通金属更坚硬。


机舱内的保护壳,底盘的护板,甚至是油箱也从之前的铁质变成了全树脂结构,这是汽车工业的一个大进步。不过目前还是有极个别厂商的低端产品在使用铁质油箱。铁油箱的优点是比较耐挤压,缺点是碰撞事故有起火花的风险,且内部易生锈,油箱的形状也比较固定。而树脂油箱的优点是可以根据底盘的空间来任意成型,做成异形非常简单。也没有摩擦起火花的风险,最重要的就是质量轻。缺点就是遭到重大外力挤压后会破损而不是像铁油箱那边被挤瘪。

3、一体成型式地毡材料取代传统多层棉垫,这算是一个新方向。车内地毡层分为四五层结构,作用主要是把保证车内地板平整度、增强隔音性、提升舒适性。然而地毡层其实整体重量非常沉,现在很多厂商开始应用一体成型发泡式地毡,简单的可以理解为只有一层结构(多层压制),质量轻异味小,间接对整车轻量化起到了一定的作用。

随着技术的不断提升,汽车轻量化的问题将得到更好的改善。在电动车时代,轻量化更是一个核心问题,因为电池和电控系统的重量给续航里程带来了很大的问题,电动车的减重远比燃油车重要的多。

内容来自网络



全球能源与环保问题日益突出,在国家对节能减排和低碳要求的双重压力下,汽车轻量化已成为当前汽车企业的迫切需求。轻质材料的应用是实现汽车轻量化最直接有效的方法。多材料的混合车身将是车身轻量化发展的趋势。

针对新材料的连接工艺,AMTS 2019设立了多材料连接新技术展区,重点展示新材料在汽车工程领域的创新技术及应用以及碳纤维为代表的复合材料在未来汽车产业链中的应用及工艺解决方案。该区域的展位将由我们进行统一的搭建,并且该展区将规划入现场导览团与买家团的路线中,充分展现各参展企业在汽车轻量化设计中的技术与解决方案。

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