Aplikasi dan cabaran teknologi ringan di bahagian casis automotif

1. Kepentingan teknologi ringan
Bahagian casis automotif adalah komponen utama yang menyokong pergerakan kenderaan, membawa berat badan, dan memastikan kestabilan dan keselamatan memandu. Secara tradisinya, komponen casis seperti bingkai, sistem penggantungan, sistem stereng, dan lain-lain, biasanya menggunakan bahan kekuatan tinggi seperti besi atau besi tuang. Walaupun bahan -bahan ini mempunyai kekuatan dan ketahanan yang baik, mereka juga menjadikan kenderaan lebih berat. Dengan peningkatan trend kenderaan ringan, mengurangkan berat komponen casis telah menjadi kunci untuk meningkatkan prestasi kenderaan dan mencapai pemuliharaan tenaga dan pengurangan pelepasan.

Penggunaan teknologi ringan mempunyai beberapa kelebihan penting:

Mengurangkan penggunaan bahan api dan pelepasan: Mengurangkan berat badan kenderaan secara langsung mengurangkan beban enjin, dengan itu mengurangkan penggunaan bahan api dan pelepasan karbon dioksida, membantu mematuhi peraturan alam sekitar yang semakin ketat.

Prestasi pengendalian yang lebih baik dan kestabilan memandu: Mengurangkan berat casis dapat meningkatkan pengendalian dan kestabilan kereta dengan berkesan, menjadikan kenderaan lebih responsif terutama ketika memandu pada kelajuan tinggi dan beralih.

Keselesaan yang dipertingkatkan: Komponen casis ringan membantu mengurangkan getaran badan dan meningkatkan keselesaan kenderaan. Terutamanya apabila bahan ringan digunakan dalam sistem penggantungan, kestabilan memandu dapat diperbaiki dengan berkesan.

Kehidupan Komponen Lanjutan: Reka bentuk ringan sering memerlukan penggunaan bahan prestasi tinggi, kekuatan tinggi, yang bukan sahaja mengurangkan berat badan tetapi juga meningkatkan ketahanan komponen dan rintangan keletihan.

2. Laluan pelaksanaan teknologi ringan
Kesedaran teknologi ringan terutamanya mengurangkan jisim komponen casis untuk memastikan kekuatan, ketegaran dan keselamatan mereka. Jalan untuk mencapai ringan terutamanya termasuk aspek berikut:

Reka bentuk pengoptimuman struktur
Pengoptimuman struktur menggunakan alat seperti reka bentuk bantuan komputer (CAD) dan analisis elemen terhingga (FEA) untuk mereka bentuk struktur yang paling munasabah menggunakan jumlah bahan yang paling sedikit sambil memastikan keperluan prestasi komponen casis. Melalui pengiraan dan simulasi yang tepat, penggunaan bahan yang tidak perlu dikurangkan dan kekuatan dan ketegaran komponen diperbaiki. Kaedah reka bentuk pengoptimuman struktur umum termasuk reka bentuk grid, pengoptimuman topologi dan pengoptimuman saiz.

Gunakan bahan kekuatan tinggi
Keluli kekuatan tinggi (HSS) dan keluli ultra tinggi-kekuatan (UHSS) adalah bahan ringan biasa yang mempunyai ketumpatan yang rendah sambil memastikan kekuatan yang tinggi. Dengan menggunakan keluli kekuatan tinggi ini, adalah mungkin untuk mengurangkan berat badan sambil memastikan keperluan kekuatan komponen casis. Mereka terutamanya digunakan secara meluas dalam bahagian struktur bingkai dan badan.

Aplikasi aloi aluminium
Aloi aluminium digunakan secara meluas dalam komponen casis automotif kerana sifat ringan yang sangat baik mereka. Ketumpatan aluminium adalah kira-kira satu pertiga daripada keluli. Ia mempunyai kekuatan yang baik dan rintangan kakisan dan sesuai digunakan dalam sistem penggantungan, roda, bingkai sokongan dan komponen lain. Di samping itu, aloi aluminium juga boleh meningkatkan kekuatan mereka melalui rawatan haba dan proses lain untuk memastikan keselamatan tidak terjejas.

Aplikasi bahan komposit
Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, bahan -bahan seperti komposit bertetulang serat karbon (CFRP) dan komposit bertetulang serat kaca (GFRP) telah secara beransur -ansur digunakan dalam komponen casis automotif. Bahan serat karbon telah menjadi bahan yang ideal untuk ringan kerana berat badannya yang sangat ringan dan kekuatan tegangan yang sangat baik, terutamanya dalam kereta lumba dan kereta berprestasi tinggi. Komposit bukan sahaja menawarkan penjimatan berat badan yang ketara, tetapi juga meningkatkan kekuatan dan ketahanan kakisan. Bahan komposit lebih mahal dan belum lagi menjadi biasa dalam kenderaan pasaran massa.

Diperbuat daripada aloi aloi aluminium dan aloi titanium
Aloi aluminium-magnesium dan aloi titanium adalah bahan-bahan yang secara beransur-ansur dipromosikan dalam model mewah dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Bahan aloi ini lebih ringan daripada aloi aluminium dan mempunyai kekuatan dan ketahanan kakisan yang lebih baik. Mereka secara beransur-ansur digunakan dalam beberapa komponen casis berprestasi tinggi, seperti sistem stereng, sistem penggantungan dan sistem brek.

3. Contoh permohonan teknologi ringan
sistem penggantungan
Sistem penggantungan adalah salah satu komponen yang paling kritikal dalam casis kereta, secara langsung mempengaruhi kestabilan dan keselesaan memandu. Reka bentuk ringan sistem penggantungan dapat mengurangkan berat kenderaan dan memastikan kawalan kenderaan di bawah pelbagai keadaan jalan raya. Pada masa ini, aloi aluminium dan keluli kekuatan tinggi sering digunakan dalam struktur sistem penggantungan, terutamanya dalam komponen seperti lengan kawalan yang lebih rendah, kurungan penggantungan dan kerusi musim bunga. Dengan menggunakan aloi aluminium, berat sistem penggantungan kenderaan boleh dikurangkan sebanyak kira -kira 15% hingga 20%.

Bingkai dan bingkai casis
Bingkai adalah struktur asas yang membawa seluruh badan dan sistem kuasa. Bingkai tradisional terutamanya diperbuat daripada keluli, tetapi kini semakin banyak model menggunakan keluli kekuatan tinggi dan aloi aluminium untuk mengurangkan berat bingkai. Bingkai beberapa kereta mewah dan SUV telah mula menggunakan bahan aloi aluminium untuk mencapai kesan ringan. Dengan menggunakan bahan aloi aluminium, berat bingkai dapat dikurangkan sebanyak 20% hingga 30%.

sistem stereng
Sistem stereng adalah komponen utama untuk memastikan kestabilan dan kawalan memandu kenderaan. Sistem stereng menggunakan bahan ringan dan reka bentuk yang dioptimumkan dapat mengurangkan inersia kenderaan dan meningkatkan ketepatan kawalan dan kelajuan tindak balas. Banyak kenderaan berprestasi tinggi dan kenderaan elektrik telah mula menggunakan aloi aluminium dan komposit plastik untuk mengeluarkan komponen sistem stereng, mengurangkan berat badan dan meningkatkan tindak balas sistem.

sistem brek
Sebagai komponen utama keselamatan kenderaan, sistem ringan sistem brek bukan sahaja membantu mengurangkan berat kenderaan, tetapi juga meningkatkan kecekapan brek. Banyak model berprestasi tinggi menggunakan cakera brek karbon-seramik, bahan yang lebih ringan dan lebih tahan panas daripada cakera keluli tradisional, memberikan brek yang lebih baik pada kelajuan tinggi.

4. Cabaran dan perkembangan masa depan teknologi ringan
Walaupun teknologi ringan telah membuat kemajuan yang ketara dalam komponen casis automotif, masih terdapat beberapa cabaran:

isu kos
Walaupun bahan berprestasi tinggi (seperti serat karbon, aloi titanium, dan lain-lain) mempunyai kesan ringan yang sangat baik, kos pembuatannya tinggi. Ini mengehadkan populariti teknologi ringan ke tahap tertentu, terutamanya apabila sukar untuk menerapkannya dalam model murah.

Proses pembuatan
Teknologi pemprosesan bahan ringan agak kompleks dan memerlukan teknologi pembuatan dan peralatan pembuatan baru. Proses pembentukan bahan serat karbon memerlukan persekitaran pemprosesan suhu tinggi dan tekanan tinggi, dan teknologi kimpalan aloi aluminium dan aloi titanium juga mempunyai kesukaran teknikal tertentu. Keperluan proses ini meletakkan permintaan yang lebih tinggi terhadap keupayaan teknikal dan peralatan pengeluaran pengeluar kereta.

isu keselamatan
Menjadi ringan tidak bermakna mengorbankan keselamatan. Walaupun bahan ringan baru mempunyai kekuatan yang lebih tinggi, masih terdapat jurang antara rintangan impak dan rintangan keletihan berbanding dengan bahan tradisional. Oleh itu, bagaimana untuk mengekalkan atau meningkatkan keselamatan semasa mengurangkan berat badan adalah cabaran penting yang dihadapi ringan kereta.33