Johdatus autojen leimausteknologiaan

Henkilöauton valkoinen kori sisältää alarungon, ylärungon, ovet, konepellin, tavaratilan kannen, lokasuojat ja muut komponentit. Se on moottorin, voimansiirron, voimansiirtojärjestelmän, jarrujärjestelmän, jousitusjärjestelmän, pakojärjestelmän, sähköjärjestelmän ja sisäosien asennusperusta, ja se täyttää jäsentensä turvallisuusvaatimukset vastaavalla rakennesuunnittelullaan. Kevyen ajoneuvon korin tarkoitus on vähentää korin rungon painoa samalla kun varmistetaan ajoneuvon korin rakenteellinen iskunkestävyys, jäykkyys, lujuus ja NVH-suorituskyky, mutta ei nosta ajoneuvon korin valmistuskustannuksia markkinoiden kilpailukyvyn parantamiseksi. koko ajoneuvotuote.
Kevyet materiaalit
Jatkuvasti laajenevia lujia ja kevyitä autojen koreissa käytettyjä materiaaleja ovat pääasiassa lujat teräkset ja erittäin lujat teräkset, alumiiniseokset, magnesiumseostekniset muovit ja vaatimustenmukaiset materiaalit.
Erittäin luja teräs
Erittäin lujaa terästä käytetään pääasiassa tärkeimmissä osissa, kuten etutörmäyksenestopalkeissa, A-, B- ja C-pilarivahvikkeissa, kynnyspalkeissa, ovien törmäyksenestopalkeissa ja kattopalkeissa, ja se laajenee vähitellen suhteessa yleisöön. Joissakin eurooppalaisissa ja amerikkalaisissa autokoreissa käytetyn lujan teräksen osuus on ylittänyt 60 %, kuten Audi A3, BMW 3 Series, Cadillac ATS, Ford Mondeo jne.; Myös japanilaisissa automalleissa lujan teräksen osuus ylittää 50 %, kuten Infiniti Q50, Honda Civic jne.;
alumiiniseos
Alumiiniseos on vähitellen ulottunut konepellistä lokasuojiin, tavaratilan kanteen ja oviin, ja joissakin huippuluokan autoissa on saavutettu täysi alumiiniseosrunko;
magnesiumseos
Magnesiumseos on kehittynyt ohjauspyörän rungosta ja istuimen rungosta ohjaustukeen ja voimansiirtojärjestelmän kotelon komponentteihin;
Kuituvahvisteiset komposiittimateriaalit
Kuituvahvisteisia komposiittimateriaaleja on alettu soveltaa sellaisiin komponentteihin kuin etumoduulit, takaluukut ja imusarjat; Hiilikuitukomposiittimateriaalit ovat laajentuneet urheiluautoista ja luksusautoista keski- ja huippuluokan sekä sähköajoneuvojen sovelluksiin. Tietyn sedanin korirakenne, jossa on neljä ovea ja kaksi kantta, kuten kuvassa.
Rakenteellisen optimoinnin suunnittelu
Rakenteellisen optimointisuunnittelun kannalta on tärkeämpää tehdä korin rakenteelle järkevämpi suunnittelusuunnitelma ajoneuvokehityksen alkuvaiheessa. Tällä hetkellä monimateriaaliajoneuvojen korirakenteiden kevyt suunnittelu kehittyy kohti parametroidun suunnittelualustan rakentamista (kuten kuvassa), soveltaen topologian optimointia, koon optimointia, morfologian optimointia, usean tavoitteen optimointia ja rakennemateriaalin integroitua optimointisuunnittelua. esitys.
1, materiaalisovellus
1. Lujaa terästä käytetään pääasiassa ajoneuvojen sisä- ja ulkopaneeleissa sekä rakenneosissa. Samaan aikaan korkealujuus teräs voi tehokkaasti parantaa ajoneuvon korin passiivista turvallisuutta. Edistyneen jäykkyyden soveltaminen ultrakevyisiin teräsautoihin ja edistyneisiin konseptiajoneuvoihin tarjoaa lupaavia mahdollisuuksia painon vähentämisessä, energiansäästössä, turvallisuuden parantamisessa ja päästöjen vähentämisessä. Vaikka luja teräs kohtaa haasteita, kuten pomppimisen muovauksen aikana, se on edelleen kustannustehokkain ja houkuttelevin materiaali muihin vaihtoehtoisiin materiaaleihin verrattuna. 2. Alumiiniseoksen käyttö alkoi 1990-luvulla, ja sitä edustaa Audin alumiininen runkorunko. Audi All Aluminium Body Framework (ASF) -konseptia on ehdotettu, ja vastaava Audi100, ensimmäisen sukupolven Audi A8, A2 on tuotu markkinoille. Audin lisäksi muutkin yritykset ovat tuoneet markkinoille kaikki alumiinikorit, kuten Jaguar XJ, New Range Rover, Mercedes Benz S-sarja jne., kuten kuvassa näkyy.
Epämuodostuneet alumiiniseokset ovat kehittyneet nopeasti korin osien tasolla olevien rakenneosien, kuten yhä suositumman alumiiniseoksen tavaratilan kannen, moottoritilan kannen, takaoven, puskurin palkkien jne., sovelluksissa. Uusien materiaalien, kuten jähmettyneen, kehityksen ja käytön myötä alumiiniseokset, jauhemetallurgia alumiiniseokset, supermuovialumiiniseokset, alumiinimatriisikomposiitit ja vaahtoalumiinit, alumiiniseokset laajenevat jatkossa edelleen sekä valut, profiilit Pellin ja alumiinin yhdistämistilanteen odotetaan nousevan toiseksi suurimmaksi automateriaaliksi teräksen jälkeen tulevaisuudessa.
Audi A8 alumiinirunko
3. Magnesiumseos
Tällä hetkellä magnesiumseos on keskittynyt pääasiassa ohjauspyörän runkoon ajoneuvon rungossa. Kojelaudan runkoa, istuimen runkoa ja muita komponentteja ei ole vielä massatuotettu ja käytetty valkoisissa rungon rakennekomponenteissa. Tällä hetkellä vain tiettyä Chrysler-mallia on kokeiltu, kuten kuvassa näkyy. Korroosionkestävyyden ja muovauksen rajoitusten vuoksi magnesiumseoksia ei ole vielä käytetty laajalti.
4. Komposiittimateriaalit
Autoteollisuudessa komposiittimateriaaliteknologiaa sovellettiin ensin puskureihin, sen jälkeen valmistettiin muuttuvan poikkileikkauksen omaavia jousiteräslevyjä teräslevyjen sijaan, ja myöhemmin valmistettiin neljä ovea ja kaksi suojusta. Komposiittimateriaalien laajamittainen käyttö tapahtui puolenvälin -1980 jälkeen. Vuonna 1990 Ford ja Chrysler kehittivät peräkkäin komposiittimateriaaleja.
Komposiittimateriaaleilla on monia etuja, joihin metallimateriaaleja ei voi verrata: pieni tiheys, korkea ominaislujuus ja korkea ominaismoduuli; Materiaalin ominaisuudet ovat määriteltävissä; Tuoterakenteen suunnittelussa on suuri vapausaste, minkä ansiosta integroitu ja modulaarinen suunnittelu on helppoa; Hyvä korroosionkestävyys, kestävyys, äänieristys ja melunvaimennus; Useita muovausprosesseja voidaan käyttää, mikä johtaa alhaisiin muottikustannuksiin; A-luokan pinta, voi välttää ruiskutuksen ja muut prosessit; Pienet investoinnit ja lyhyt tuotantosykli. Tällä hetkellä on kiireellinen tarve kehittää kevyitä autoja. Kustannustehokkuuden kehittämisen kokonaisvaltaisesta näkökulmasta hartsipohjaiset hiilikuituvahvisteiset komposiittimateriaalit ovat suositeltu valinta ajoneuvon korin rakenneosissa käytettäville komposiittimateriaaleille. Sitä voidaan käyttää moottoritilan kansiin, lokasuojaan, kattoon, tavaratilaan, ovipaneeleihin ja alustan kevyisiin rakenneosiin.
Autoteollisuuden komposiittimateriaalitekniikan kehityksen myötä sitä on käytetty laajalti urheiluautoissa ja luksusautoissa. Alumiiniseoskomponentteihin verrattuna komposiittimateriaalit voivat vähentää painoa noin 50 %. Tällä hetkellä autojen hiilikuitu on kehittynyt yksisuuntaisista kuiduista ja kaksisuuntaisista kudottuista materiaaleista moniakselisiksi ontoksi hiilikuitujen esivalmistetuiksi rungoiksi, joilla voidaan saada erilaisia ​​​​muotoja ja rakenteita auton komponenteista, kuten näkyy komposiittimateriaalien sovelluksessa BMW I3 -sähköajoneuvoissa.
2, valmistusprosessi
1. Kuumamuovauksella on korkea tarkkuus ja hyvä muotoilukyky, ja sitä käytetään laajalti lujien autopuskurien, ovien törmäystankojen, A-, B-, C-pilarivahvikkeiden, kattorunkojen, keskikanavien ja muiden turvallisuus- ja rakenneosien valmistuksessa. . Tällä hetkellä tämä tekniikka kehittyy nopeasti ulkomailla, ja sitä käyttävät General Motors Yhdysvalloissa, Ford, Volkswagen Saksassa ja muut valmistamaan erittäin lujia leimattuja osia. Myös Kiinan FAW Hongqi H7:n auton rungon alaosassa käytetään laajassa mittakaavassa kuumamuovaustekniikkaa, kuten kuvasta näkyy:
2. Laserhitsaus
Vuonna 1985 Audi otti menestyksekkäästi käyttöön maailman ensimmäisen laserhitsatun levyn. 1990-luvulla suuret autoyhtiöt Euroopassa, Amerikassa ja Japanissa alkoivat käyttää laserhitsaustekniikkaa laajassa mittakaavassa. Viime vuosina tätä tekniikkaa on käytetty laajasti uusien teräsajoneuvojen korien suunnittelussa ja valmistuksessa maailmanlaajuisesti. Kuten kuvasta näkyy, FAW H7 -ajoneuvon korin tyypilliset rakenneosat Kiinassa hitsataan laserilla.
Laserhitsaustekniikan käyttö voi vähentää autokomponenttien määrää, vähentää ajoneuvon painoa, parantaa raaka-aineiden käyttöä, parantaa rakenteiden toimivuutta ja lisätä tuotesuunnittelun joustavuutta.
3. Paksuuserolevy
Differentiaalinen paksuuslevy valmistetaan laserhitsauksen jälkeen laserhitsattujen levyjen ongelmien ratkaisemiseksi. Tuotantoprosessi on esitetty kuvassa
Eripaksuiset levyt voivat korvata laserhitsatut levyt paremman keveyden saavuttamiseksi. Mutta se ei täysin korvaa laserhitsauslevyjä, koska laserhitsauksella ei voi vain hitsata eripaksuisia levyjä, vaan myös eri materiaaleista ja vahvuuksista valmistettuja levyjä yhteen. Eri paksuiset levyt eivät pysty saavuttamaan tätä toimintoa.
3, Kustannusarvio
Muihin kevyisiin materiaaleihin verrattuna lujalla teräksellä on alhaisemmat hinnat ja parempi taloudellinen ominaisuus, ja sen laaja käyttö voi parantaa ajoneuvojen turvallisuutta. Erittäin luja teräs voi vähentää materiaalien paksuutta, joten tavallisiin teräslevyihin verrattuna sitä voidaan tehdä suuremmaksi ilman, että se nostaa merkittävästi kustannuksia, jotka ovat noin 1,5 kertaa tavallisia teräslevyjä.
Alumiiniseoksen tiheys 2,68 g/cm³, vain kolmasosa teräslevystä. Kun otetaan huomioon, että alumiinin käyttö edellyttää paksuuden ja poikkileikkauksen lisäämistä, painoa voidaan vähentää 30-50 %. Teräslevyihin verrattuna yleisten alumiinipaneelien hinta nousee 2-5 kertaa.
Hiilikuitukomposiittimateriaali, jonka tiheys on 1,5 g/cm³, alle 1/5 teräksestä. Hiilikuitukomposiittimateriaalien käyttö auton oviin, moottoritilan kansiin ja tavaratilan kansiin voi vähentää painoa yli 50 % ja sen materiaalikustannukset ovat yli 5 kertaa korkeammat kuin teräslevyjen.
4, kevyt taso
Kotimainen kevytautoteollisuus ei ole muodostanut mittakaavaa, teollisuusketju ei ole riittävän täydellinen ja ulkomaihin on huomattava ero. Yli 60 prosentissa kansainvälisistä valtavirran automalleista on korkealujuus teräsrunko, ja teräs, jonka lujuus on 780 MPa ja 980 MPa, on melko yleistä korin osissa. Erittäin luja teräs voi vähentää osien painoa 20-30 % vaarantamatta turvallisuutta ja mukavuutta.
Jotkut ulkomaisten tai kotimaisten yhteisyritysten huippuluokan automallien komponentit käyttävät kevyitä materiaaleja. Tekniset muoviosat voivat vähentää painoa 30–35 prosenttia teräsosiin verrattuna, alumiiniseoskomponentit voivat myös vähentää painoa 30–50 prosenttia teräskomponentteihin verrattuna, magnesiumseoskomponentit voivat vähentää painoa 40–55 prosenttia teräkseen verrattuna. komponentit ja hiilikuitukomposiittikomponentit voivat vähentää painoa 40–60 % teräskomponentteihin verrattuna.
5% 2c ajoneuvo kevyt tekniikka polku
Vieraiden ajoneuvojen kappaleiden kevyt reitti on esitetty seuraavassa kuvassa:
Ulkomaisten teknologioiden hyödyntäminen voi tutkia kevyen runkoteknologian kehityspolkua Kiinassa
1. Lyhytaikainen
Tavoite: Lisätä lujan teräksen ja erittäin lujan teräksen käyttöosuutta, vähentää kohtuullisesti teräslevyjen paksuutta, soveltaa laajasti kehittynyttä muovaustekniikkaa ja liitostekniikkaa ja saavuttaa odotettu kevyt tavoite.
Lähestymistapa: Ajoneuvon korin rakenteellisten parametrien suunnittelun optimointiin käytetään korkealujuista terästä, erittäin lujaa terästä, teknisiä muoveja sekä sopivaa magnesium-alumiiniseosta ja komposiittimateriaaleja. Euro-teräslevyjen paksuutta, poikkileikkauksen muotoa ja kokoa käytetään myös laajasti, mukaan lukien laserhitsaus, kuumamuovausprosessit ja kehittyneet liitosteknologiat.
2. Keskipitkä
Tavoite: Hallita alumiini-magnesiumseosten ja komposiittimateriaalien ominaisuudet ja liitosteknologia sekä integroitu kevyt, monitavoite yhteistoiminnallinen optimointisuunnittelumenetelmä rakennemateriaalien suorituskyvylle ja täyttää vaaditun ja ulkomaisen teknisen tason välinen kuilu.
Polku: Laajenna alumiinimagnesiumseoksen ja -komposiittimateriaalien käyttöosuutta ja määrää auton koreissa, optimoi alumiinimagnesium- ja kuituvahvisteisten komposiittimateriaalien komponenttirakenteiden suunnittelu materiaaliominaisuuksien perusteella ja hyödynnä täysin itse materiaalien suorituskykyetuja.
3. Pitkäaikainen
Tavoite: Omistaa vähitellen hiilikuitukomposiittimateriaalien ominaisuudet, komponenttien suunnittelumenetelmät, tehokkaat valmistusprosessit, suorituskyvyn ohjausmenetelmät ja liitäntäteknologiat ja päästä vähitellen kiinni autoteollisuuden kevytteknologian tasoon kehittyneissä maissa autoteollisuudessa.
Lähestymistapa: Teräsalumiinisten hybridiajoneuvojen korien suunnittelun, valmistuksen ja liitäntätekniikan hallinta, hiilikuitukomposiittimateriaalikomponenttien rakennesuunnittelun asteittainen hallinta. Tehokas valmistus, suorituskyvyn ohjaus ja liitäntätekniikka laajentavat hiilikuitukomposiittimateriaalien käyttöosuutta autoissa.