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[汽车之家深评] “每逢佳节胖三斤”,正在这个中邦古板节日平分量最重的春节里,怕是胖的不光三斤,春节事后,减重就成了高频话题。汽车行业也存正在同样的“减重”话题,近年来,跟着新能源汽车如雨后春笋般的繁荣,汽车减重也就势正在必行,由于减重正在俭约斥地本钱的同时,还能有用地消重油耗、裁汰排放量和增添操稳性。有试验剖明,汽车每减重10%,油耗可消重6%-8%,排放量可低落约10%,同时对裁汰制动隔绝、转向力和加快年光,普及轮胎寿命等都有明显的好处。
《深评问道》是汽车之家首个面向行业端用户打制的节目,特约汽车行业资深从业者执笔,独家解析/揭秘行业大事务。除了喧哗外象,咱们更思向您展示对事物素质、因果以及另日或者性的探究和研究。
本期行业评论员——康贱猫,正在主机厂商从事众年的研发办事,对驾驶本领、汽车道理、车型举荐等方面有长远领略,擅长通过普通易懂的办法解读汽车行业。
1、新能源汽车的敏捷振兴,对车身轻量化的需求更激烈,车身减重有利于操纵本钱,普及整车本能、消重能耗。
2、车身减重:原料选拔是底子,策画斥地是闭键,进步的创设工艺和毗连本领是纽带,三者相辅相成,缺一不成。
3、轻量化不是简单的减轻车身重量,更不是“减配”,怎样均衡本钱与减重,是每家主机厂必要长远商酌的偏向。
车身轻量化是指正在汽车依旧原有的安闲性、耐撞性、抗震性及写意本能不消重,且不增添研发本钱的条件下,有对象的裁汰车身本身重量。正在学术上有个词叫车身轻量化系数,轻量化系数研讨了车身挽救刚度、车身巨细、质地水准,同时该系数引入了挽救刚度的观念,如此斥地职员就通过轻量化系数发端领悟一款车的NVH本能和操控性。
目前,车身轻量化首要有三大途径:原料的选拔、布局的优化和进步的创设工艺,当然这只是个思绪,怎样将思绪操纵于推行,完满的集成到完全的车型上,还要研发职员凭据差别的项目应用差别的伎俩。
为什么说是原料的选拔,而不是简单的轻质原料?正在整车的研发历程中平常有本能的恳求,好比正在中邦有前部小局部重叠碰撞试验,简称小偏置碰(Small over lape),再有侧碰、顶碰、后碰及头部保卫等差别的碰撞恳求,这个时辰正在车身的部分区域就必要零部件有很高的强度恳求,好比翼子板内板、风窗立柱、B柱巩固板等区域,若是正在这些区域简单的选拔轻质原料,那势必就必要大大z增添原料的厚度,反而会导致车身重量的上升。
正在原料的选拔方面,最受汽车厂商眷注的便是铝合金和镁合金,结果这两种原料能够代替钢板,减轻重量,普及强度,性价比相对较高。个中,目前操纵界限最广确当属铝合金,由于铝的密度低,质地可能只要钢铁的1/3,铝合金外观天生的三氧化二铝保卫层较量耐腐化,成型性要高于钢材,况且接收使用率高,整车中80%以上的铝是能够接收的;当然铝合金仍有它的过错:容易回弹、冲压碎屑众,焊接性及强度不如钢材,最紧张的一点是本钱要高于钢材。
当然,最理思的原料莫过于碳纤维原料,碳纤维原料是由化纤和石油始末非常工艺制成的纤维,碳纤维的密度不到钢材的1/4,然而抗来轻度却能够到达钢材的8倍支配,除了具备耐高温、耐摩擦、导电、导热等本能外,它的强度更高,质地更轻,特别正在异常天色条款下,碳纤维原料的出现相当密切,当然本钱也相对较高。
平常将投降强度正在210-550MPa之间,抗拉强度为270-700Mpa之间的钢材称为高强度钢,碳锰钢(C-Mn)、烘烤硬化钢(BH);投降强度正在550MPa以上,抗拉强度正在700MPa以上的称为超高强度钢,如热成形钢(HF)。
高强度钢的长处正在于强度极好,焊接可行性优越,过错正在于密度较高,质地较重,塑性日常,平常操纵正在车身的部分,如上面提到的对付碰撞本能有恳求的区域,正在部分选拔高强度钢能够代替大宗的轻质原料,对付车身减重不失为一个好的选拔。
通过进步策画伎俩和本领技术正在知足车身强度、模态、刚度及碰撞等众方面的本能恳求同时,正在车身策画阶段对布局举行优化,普及原料使用率。
正在项目策画阶段能够通过CAD/CAE本领能够确实实行车身布局策画和构造,对板原料后等参数举行阐发和刚度强度谋划,谋划出确实的力的传导途径,对付策画师而言,就能够判别出哪些区域必要应用高强度强料,哪些区域必要增添料厚,正在最大水平上普及原料的应用率,有一点值得属意的是,对付车身而言,力的传导途径不是独一的也不是千篇一律的,跟着策画的转换,毗连办法的转换,都市导戮力的转达途径转换AG九游会网站,所以,策画职员也要正在策画阶段学会“因时制宜”。对付采用轻质原料的零部件还能够举行运动干预等阐发,使轻质原料到达车身策画的差别恳求。
对付上述的翼子板内板等对碰撞较量敏锐的区域,平常应用的是高强度钢,这时辰若是应用的还是是浅显的冷成型本领,则板材容易开裂,对付车身本能的影响是很大的,所以,平常景况下采用热成型本领比方TWB(tailor blanked welded)或TRB(tailor rolled welded),一种先焊接后成型的热成型本领来管理。
无论是钢材之间、铝材之间或者钢材与铝材之间,适宜的毗连办法不仅能够确保车身的百般本能恳求,还能够对车身轻量化有强盛的功绩,正在此陈列几种对减重异常有助助的毗连伎俩(蕴涵但不限于):
无铆毗连(clich):速率最疾,最经济的毗连办法,由于无需外加毗连体;激光拼焊(TWB):平常用于高强度钢之间的毗连;搅拌摩擦焊(FSW):铝材之间最好的选拔,好比铝型材的电池箱体之间的毗连;铝点焊:批量分娩车型的最佳选拔,较量适合呆滞化操作;胶接:对付有密封或者减震导电等需求的区域的最佳选拔,同时具有等效焊点的强度。
车身轻量化,并非粗略的用轻量化材质、更不是“偷工减料”,而是从原料到布局的归纳考量。目前各大主机厂也都掌管各自擅长的轻量化本领来应对车身减重这个紧张的题目。
这种成型本领是指以热塑性原料为基材,通过非常的加工工艺,使成品中心层密布尺寸从十几到几十微米的关闭微型孔,显而易睹,蜂巢布局有利于轻量化,同时成型周期较短。
『福特全新福克斯唆使机罩上操纵了蜂巢状布局的MuCell微发泡注塑成型本领』
福特正在全新福克斯、C-Max、蒙迪欧等车型唆使机罩上,都操纵了这种蜂巢状布局的MuCell微发泡注塑成型本领。福特不断戮力于2020年之前实行小型车减重100kg以及大型车减重300kg的对象,这种成型本领正在确保零部件耐用性,且优化燃油性消重排放的同时可消重车身重量近20%。
相对付福特采用独有的成型伎俩,宝马家的轻量化更众着重复合原料的操纵,比方A柱区域便是宝马独有的”Carbon core”,正在钢板制成的关闭截面内侧插入CFRP(碳纤维加强树脂)创制的芯材,正在减重的同时有普及了整车的宁静性。
如宝马7系,固然车身的基础骨架还是采用钢材,但部分区域应用CFRP。新款7系相较于上一代车型,车身减重40kg,正在应用碳纤维实行轻量化对象的同时也普及了整车的抗弯本能和抗扭本能。
奥迪曾正在第一代R8车型上采用了铝材,但正在第二代R8上,把MSS行动器材,将碳纤维复合原料操纵正在车身上面,大幅度提拔了挽救刚度和车身轻度,同时实行了车身减重。
奥迪的RTM(树脂传达模塑)工艺,正在被碳纤维包裹的泡沫原料中注入环氧树脂,这项本领不只是原料成型功用高,还能够裁汰原原料的应用,同时奥迪的工程师们还将单向碳纤维织物与敏捷硫化环氧树脂体例连系正在一同,采用泡沫夹层,以裁汰布局件、巩固件以及填充物的用量,2017款奥迪A8就同时采用了RTM工艺并正在其后壁和后窗台板上操纵了碳纤维复合原料。这些工艺与本领都为奥迪的轻量化做出了强盛的功绩,奥迪正在环球汽车商场中的强盛竞赛力与此也有密不成分的闭连。
行动新制车企业的代外,蔚来ES8采用的便是全铝车身,2018年蔚来ES8的一位用户失慎正面撞正在了途边灯柱,无数人眷注的是ES8的破损景况,进而对这辆“中邦Tesla”的被动安闲本能做一个发端评估,但笔者更眷注的是曝透露来的7系铝制防撞梁,铝制防撞梁正在车身减重方面的感化是无须置疑的,且局部7系铝是能够做热治理加强的,且正在正碰的时辰溃缩量要大于钢材,吸能效益更好,从而更好地保卫搭客安闲。
行动全铝车身的前驱者,蔚来自然具有尤其成熟的铝毗连本领,目前ES8车型上操纵的毗连本领就有许众种,从FDS(热融自攻铆接)到RSW(铝点焊)到CMT(冷金属过渡弧焊)到SPR(自冲铆接)都有操纵。
通用不断戮力于轻量化原料的合理应用,并操纵正在自家品牌旗下的车型之中。代价低廉但耐怠倦的低碳钢曾一度成为通用乘用车和轻卡的标配,低碳钢不只代价经济,且成形性和可焊性都较好,当然低碳钢也存正在本身的缺乏:耐腐化性差、重量较铝合金、镁合金等更重,正在车身减重闭节就存正在较大的劣势。
通用正在雪佛兰C7 Corvette和MALIBU的创设历程中,应用了大宗的铝板创设车身钣金件,应用了大宗的挤制铝材创设车架滑轨,新款CT6更是采用铝材庖代了低碳钢,为此通用还采用了较量进步的焊接本领,使得容点不尽相仿的两种原料能够焊接正在一同,这也使得该款凯迪拉克正在重量方面优于大局部其他同款摆设车型。通用正在镁合金以及碳纤维两种原料的操纵上面也做了足够的商酌办事,早正在2011年通用就正在研发碳纤维加强热塑性塑料这种原料的操纵。
美丽雪铁龙行动欧洲第二大汽车创设商,正在轻量化本领上的商酌涓滴不弱于竞赛企业,有些方面以至优于其他主机厂。美丽汽车的轻量化本领很统统,从原料到布局到策画齐备都有涉及,车身的每个零部件的重量便是始末庄重的谋划与优化的。
正在这要点的讲一讲美丽汽车正在高强度钢方面的操纵,由于美丽汽车环球化构造,它更众着重的是轻量化之后的本能与安闲,对整车的本能出现和碰撞恳求都异常庄重,同时知足侧碰,正碰,头部保卫以及后碰等实践恳求,从它的新2号平台EMP2到全盘白车身,对高强度钢的操纵都异常的细密。
本年出现不错的美丽4008、美丽5008,和即将推出的美丽508L,正在车身上面都做足了时期,翼子板区域的热成型高强度钢的TWB本领,B柱区域的TRB本领,以及风挡立柱和纵梁区域的高强度钢的操纵,谙习碰撞试验的专业人士该当分明的理解,这些都是对本能影响异常紧张的区域。正在这些区域采用高强度钢不只能够知足安闲本能的必要,还大大裁汰了原料的应用量,将轻量化与布局原料及工艺完满的操纵的产物中,不得不说美丽的专一良苦。
显着可睹,另日的汽车商场竞赛愈加众元化,也愈加激烈,无论是古板燃油车或者是新能源汽车,车身减重都不行使避而不讲的话题,结果从车辆自己的本能到消费者的亲身益处,车身减重都能做出强盛的功绩。
当然,汽车轻量化不是粗略的消重重量,而是正在胜利减重的同时还能对整车的本能有所普及才是轻量化的真正意思。那么对付众汽车厂商而言,怎样做到正在减轻车身重量的同时确保静态挽救刚度和动态挽救刚度,从而确保车身抗扭本能和整车NVH本能;怎样做到裁汰整车重量,却能够确保摆设不被裁汰以至有所升级;怎样做到裁汰重量的同时确保碰撞新能具有更好的主被动安闲且能均衡本钱,将会是各大主机厂另日的商酌偏向。
怎样缠绕着原料选拔、优化策画、进步工艺三方面同时举行刷新和普及,是每个主机厂该当严谨商酌的课题,能够说,谁真正的掌管了轻量化本领,谁就能够正在激烈的竞赛中脱颖而出,乐傲群雄!(文/汽车之家行业评论员 康贱猫)