91亚洲自偷在线观看-91夜色国产在线-91夜色精品国产-91夜夜夜精品一区二区-91一区二区三-91一区二区三区

新材料應(yīng)用在汽車輕量化設(shè)計中的現(xiàn)狀淺析

  新材料應(yīng)用在汽車輕量化設(shè)計中的現(xiàn)狀淺析
  
  近年來,能源與環(huán)境的危機加速了各國政府對汽車行業(yè)的產(chǎn)品能耗和排放的嚴(yán)格控制。到2020年,除美國之外的全球主要的汽車生產(chǎn)與消費國家和地區(qū)對乘用車燃油油耗的要求都將嚴(yán)格限制在5L/100km以下的水平,而且碳排放也更為嚴(yán)格(國內(nèi)在2020將采用國Ⅵ的排放標(biāo)準(zhǔn))。這迫使新能源汽車技術(shù)和汽車輕量化設(shè)計成為了目前改善能耗問題的兩大必要途徑。關(guān)于新能源汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢以及目前主流技術(shù)解讀這兩年在飛靈的文章中我都有過詳細的解讀,這篇文章主要是想聊聊目前的汽車輕量化技術(shù)。
  
  輕量化設(shè)計實現(xiàn)的路徑與發(fā)展現(xiàn)狀
  
  關(guān)于目前實現(xiàn)汽車輕量化設(shè)計的路徑,主要有兩種形式:一種是通過結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計,對車體的主要承力部件進行加強、非主要承力部件進行合理的弱化,在性能滿足的前提下盡量減小傳力通道截面大小,合理、精細化的選用材料板厚等來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計。另一種是使用新材料替代普通鋼材來實現(xiàn)輕量化設(shè)計,比如用鋁合金、GFRP(玻璃纖維增強塑料)和CFRP(碳纖維)等密度更小的新材料來代替鋼材來實現(xiàn)輕量化設(shè)計,比如用強度更高、板厚更薄的熱成型材料(熱成型材料本質(zhì)上還是鋼材)代替普通高強度鋼來減少加強結(jié)構(gòu)零件的數(shù)量實現(xiàn)輕量化設(shè)計。
  
  在實際的汽車設(shè)計中,這兩種輕量化途徑很多時候都是相互結(jié)合使用來實現(xiàn)車體的輕量化設(shè)計,同時還促進了彼此的發(fā)展。比如在車身A柱上邊梁、B柱等結(jié)構(gòu)的設(shè)計中,目前主流設(shè)計都是采用熱成型材料來替代普通高強度鋼材的設(shè)計,熱成型材料的使用本身是一種材料輕量化的設(shè)計,但是熱成型材料的使用又可以讓這些車身區(qū)域減少加強件結(jié)構(gòu)的設(shè)計,不等厚熱成型板的使用甚至可以讓B柱取消原有的鉸鏈加強板、限位器加強板等結(jié)構(gòu)。而精細化的結(jié)構(gòu)設(shè)計又促進了不等厚板材、激光拼焊板材、鋁合金等的發(fā)展。
  
  某美系SUV車型的不等厚熱成型B柱加強板結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計由于在車型的功能性不同,且各大OEM對于自身車體性能目標(biāo)的設(shè)定也存在差異性等因素,設(shè)計思路上會不太一致,這里就不展開詳說。而且結(jié)構(gòu)輕量化所帶來的效果并不如材料輕量化那般立馬有效,需要大幅改善動力性能、操控性能、能耗的新車型上,目前主要還是依賴材料輕量化。
  
  由于受到整體工業(yè)發(fā)展水平、OEM研發(fā)實力和生產(chǎn)條件、產(chǎn)品品牌因素等限制,目前主流OEM輕量化設(shè)計的現(xiàn)狀是結(jié)構(gòu)輕量化各花結(jié)各果,材料輕量化卻只能是少數(shù)好廠家的“炫技”。這篇文章也主要就是想和大家聊聊主流OEM材料輕量化的現(xiàn)狀。
  
  主流輕量化材料
  
  既能保證車體結(jié)構(gòu)的性能,又能大幅度降低車體重量的材料,目前行業(yè)內(nèi)普遍使用的是碳纖維、鋁合金、鎂合金、工程塑料等密度較小的材料。這些材料在車體結(jié)構(gòu)中的使用,輕量化效果非常明顯。以鋁合金車身的福特F150為例,車身實現(xiàn)了百分之40以上的減重,整備質(zhì)量降低了300kg。車身采用碳纖維和鋁合金粘連工藝而成的寶馬i3,輕量化效果更為明顯,作為純電動車型整備質(zhì)量卻只有1195kg,相比同尺寸的常規(guī)車型來說,都要輕了150Kg左右。
  
  這里要說說鋁合金車身的幾個問題。所謂的全鋁車身,實際是鋁合金車身而并非是純鋁車身。而且目前量產(chǎn)的鋁合金車身的車型中,主流還是采用鋁合金和鋼制的復(fù)合結(jié)構(gòu):上車體的A柱上邊梁、B柱加強板、車門防撞梁、機艙前擋板下部加強板或者前縱梁后段等與碰撞安全相關(guān)的主要承力結(jié)構(gòu)件依然會采用熱成型鋼板,比如寶馬7系、凱迪拉克CT6等都是鋼鋁復(fù)合車身。目前行業(yè)內(nèi)并沒有完全的鋁合金車身,即便是號稱全鋁的特斯拉,鋁合金的使用率實際也只是百分之98,車體中也使用了其他復(fù)合材料,比如非天窗版的頂蓋板采用的是樹脂材料等。
  
  鋁合金在汽車中各系統(tǒng)的使用比例可以見下圖,主要使用是在車身和底盤系統(tǒng)部件中:
  
  新材料應(yīng)用在汽車輕量化設(shè)計中的現(xiàn)狀淺析
  
  車用輕量化新材料使用成本高
  
  目前車用輕量化新材料的成本普遍都偏高,目前國內(nèi)每噸車用冷軋汽車板材的成本在5000——9000之間,而每噸鋁合金的材料成本高達4.5萬左右,碳纖維的材料成本則更高,每噸約在80萬左右,又因為其較高的成型廢品率問題,讓很多中低端車型在碳纖維的使用上更是望而卻步。所以目前采用鋁合金、碳纖維等新材料作為車身主結(jié)構(gòu)的車型售價基本都在40萬以上,鑄鋁件則較早就在發(fā)動機殼體、懸架擺臂、副車架等底盤和動力系統(tǒng)部件上使用,因所占車型開發(fā)成本比例較小,搭載車型級別不一。
  
  F&S統(tǒng)計的新材料數(shù)據(jù)對比
  
  新材料應(yīng)用在汽車輕量化設(shè)計中的現(xiàn)狀淺析
  
  注:普通強度鋼、高強度鋼、鋁合金、鎂合金、鈦合金、碳纖維的密度、抗拉強度、材料國際價格
  
  OEM使用新型輕量化材料還會涉及到傳統(tǒng)生產(chǎn)線設(shè)備的改造,四大工藝中沖壓、焊接、涂裝生產(chǎn)線基本都需要面臨著工位的大幅改造或者重建,動輒幾億的投入對于目前很多還處在溫飽線的自主品牌來說,更是心有余而力不足。其次是鋁合金、碳纖維等材料供應(yīng)鏈在國內(nèi)也較為缺少,鋁板的供應(yīng)商也僅有江蘇的諾貝麗斯和天津神戶等工廠,并且能供應(yīng)全系鋁板的也僅有諾貝麗斯一家,目前主要給捷豹路虎等車型供貨,碳纖維的主要供應(yīng)商為日本的東麗和帝人,占據(jù)了全球的大半份額,但是碳纖維的加工工藝技術(shù)帶頭者是德國。
  
  全球主流OEM輕量化材料的使用現(xiàn)狀
  
  對于自主品牌來說,由于受到以上諸多外界條件的限制,所以自主品牌的輕量化設(shè)計主要是采用結(jié)構(gòu)輕量化策略,輔以部分熱成型板、不等厚板的使用。所以車體的主要構(gòu)件基本為鋼材,在主要的結(jié)構(gòu)件上并未有太多新材料的實用,也僅有在自主品牌車型的懸架擺臂、車身防撞梁、發(fā)動機罩、發(fā)動機缸體等部位會采用鋁合金,加油口采用工程塑料等,所占比例較低。
  
  其實從上面的分析中我們不難發(fā)現(xiàn),材料輕量化主要是在一些對成本敏感度不高的豪華車型和對重量較為敏感純電動車型中使用較多。而這些車型主要集中在德國、美國、日本這三個國家中,我們來看看這些汽車強國的輕量化材料在整車中的占比。
  
  首先是德國,一方面由于歐洲在能耗和排放的政策上越發(fā)嚴(yán)格,另一方面德國是目前豪華品牌車型多的國家,新材料、新技術(shù)對于車型也會有著科技豪華感的加持作用,所以德國以ABB為代表的車企對于新材料的使用上顯得更為熱衷,尤其是奧迪在鋁合金車身、寶馬在碳纖維車身方面都處于行業(yè)帶頭地位。
  
  2015年德國新生產(chǎn)汽車鋁合金和其他新材料在車身和底盤中的占比高達百分之25,是目前全球汽車輕量化材料使用比例高的國家,到2020年新材料的使用趨勢會繼續(xù)上漲,將達到百分之34左右。
  
  其次是美國,美國雖然豪華品牌車型也較多,但是美國汽車行業(yè)對于新型輕量化材料的熱衷主要來源于新能源汽車的發(fā)展以及排放和能耗的壓力,代表企業(yè)是特斯拉、GM、福特等。特斯拉目前的Model S和Model X在車身和底盤上基本都采用了鋁合金和其他復(fù)合材料,而GM的品牌凱迪拉克在近兩年的新車型中也開始采用鋼鋁復(fù)合車身結(jié)構(gòu),比如凱迪拉克CT6,福特則是將鋁合金車身首先搭載在F150這類皮卡車型上。
  
  受到環(huán)境和能源危機的影響,美國政府出臺了諸多鼓勵新能源汽車發(fā)展的優(yōu)惠政策,企業(yè)也表現(xiàn)出了較高的積極性,這使得美國逐漸處于全球新能源汽車研發(fā)和生產(chǎn)的帶頭地位。隨著這個趨勢的進一步發(fā)展,到2020年受到排放的嚴(yán)格限制,新能源汽車的產(chǎn)銷比例會進一步提升,而新型輕量化材料的占比也會進一步提升,而這個比例可能會從目前的百分之15提升到百分之20左右。
  
  日本汽車企業(yè)一直都是結(jié)構(gòu)輕量化的高手,而且在能耗的管理上他們一直都屬于很好的選手,所以汽車企業(yè)并沒有太明顯的材料輕量化動力。在新能源汽車的研發(fā)上,日本也主要是以混合動力和氫燃料電池動力為主,即便是純電動車型也是以k-car車型為主,對輕量化要求并沒有純電動汽車那么迫切,所以目前日本汽車企業(yè)里輕量化材料的使用比例并不高,只有百分之10左右。
  
  目前日本汽車企業(yè)的的輕量化材料的使用也主要是集中在一些非結(jié)構(gòu)件上,比如鋁合金的發(fā)動機罩、塑料的翼子板和尾門等,還有就是底盤和發(fā)動機的一些鑄鋁件。其中代表企業(yè)是豐田的雷克薩斯和本田阿庫拉。本田已經(jīng)在阿庫拉NSX車體上使用了部門鋁合金車身的設(shè)計,豐田已經(jīng)在目前量產(chǎn)的NX系列車型的發(fā)動機罩使用了鋁合金,尾門使用了工程塑料等,而且計劃在2018年凱美瑞的換代中采用鋁合金車身的設(shè)計。
  
  隨著2020年全球的能耗和排放政策的越發(fā)嚴(yán)格,日本企業(yè)也開始加大了材料輕量化方面的研發(fā)投入,預(yù)計到2020年,日本汽車企業(yè)輕量化材料在底盤和車身中的占比會趕上美國,達到百分之20左右。
  
  綜述:
  
  從以上的分析來看,輕量化材料的使用占比可以從側(cè)面說明該地區(qū)汽車企業(yè)在汽車材料輕量化方面所處的行業(yè)水平,也能反映出該地區(qū)新能源汽車發(fā)展的水平。而且從目前的趨勢來看,隨著材料成本的進一步降低,鋁合金車體的開發(fā)在未來數(shù)年內(nèi)或許會迎來一個爆發(fā)期,到2025年,鋁合金的生產(chǎn)規(guī)模可能會達到目前的四倍以上。
  
  目前自主品牌在純電動汽車的續(xù)航里程方面一直沒有太亮眼的成績,很大一部分原因就是受限于汽車強量化材料應(yīng)用方面的發(fā)展,輕量化設(shè)計是新能源汽車發(fā)展的必要途徑,隨著2020和2025年的汽車能耗大限將至,企業(yè)和政府都須加大在汽車輕量化材料方面的研發(fā)投入。
友情提示:
為保障您的權(quán)益,如遇到緊急問題請您致
電客服: 感謝您的支持。
主站蜘蛛池模板: 色综合久久久久综合一本到桃花网 | 在线观看亚洲精品国产福利片 | 国产亚洲欧美精品久久久 | 国产成人精品一区二区视频 | 亚洲成av人在线观看无堂无码 | 婷婷综合另类色区 | 免费观看又色又爽又黄的一 | 无码在线另类丝袜 | 最新国产无码在线观看 | 国产精品久久久久9999无码 | 麻豆蜜桃69无码专区在线 | 国产av丝袜旗袍无码网站 | 国模裸体无码xxxx视频 | 日韩av无码一区二区三区 | 精品人妻午夜一区二区三区四 | 永久免费aⅴ无码网站在线观看 | 国产精品欧美久久久天天影视 | 中文字幕欧美亚洲 | 伊人久久大线影院首页 | 91精品国产91欠久久久久 | 国产毛片精品AV一区二区 | 国产永久精品大片wwwApp | 91精品一区二区三区在线观看 | 偷偷撸影院在线观看 | 亚洲精品无码成人久久网站 | 午夜精品18的视频国产 | 欧美与黑人午夜性猛交久久久 | 日韩欧美高清视频 | 亚洲资源av看片站 | 亚洲av一宅男色影视 | 亚洲又黄又大又爽毛片 | 最新精品国偷自产在线观看 | 亚洲精品久久区二区三区蜜桃臀 | 久久99亚洲精品久久久久 | 91精品国产综合久久麻豆 | 久久av无码αv高潮αv喷吹 | 国产一在线精品一区在线观看 | 色欲播放器在线观看 | 亚洲熟妇无码av在线播放 | 久久精品一区二区三区四区 | 国产精品免费_区二区三区观看 |