Pengenalan kepada Teknologi Setem Automotif

Badan putih kereta penumpang termasuk bahagian bawah badan, rangka badan atas, pintu, hud enjin, penutup petak bagasi, spatbor dan komponen lain. Ia adalah asas pemasangan untuk enjin, transmisi, sistem transmisi, sistem brek, sistem suspensi, sistem ekzos, sistem elektrik dan komponen dalaman, dan memenuhi keperluan keselamatan anggotanya melalui reka bentuk struktur yang sepadan. Tujuan badan kenderaan ringan adalah untuk mengurangkan berat rangka badan sambil memastikan rintangan hentaman struktur, kekakuan, kekuatan, dan prestasi NVH badan kenderaan, sambil tidak meningkatkan kos pembuatan badan kenderaan untuk meningkatkan daya saing pasaran keseluruhan produk kenderaan.
Bahan ringan
Bahan berkekuatan tinggi dan ringan yang terus berkembang yang digunakan dalam badan kereta terutamanya termasuk keluli berkekuatan tinggi dan keluli kekuatan ultra tinggi, aloi aluminium, plastik kejuruteraan aloi magnesium dan bahan patuh.
Keluli berkekuatan tinggi
Keluli berkekuatan tinggi digunakan terutamanya dalam bahagian-bahagian utama seperti rasuk anti-perlanggaran hadapan, tetulang tiang A, B, dan C, rasuk ambang, rasuk anti-perlanggaran pintu, dan rasuk silang bumbung, dan secara beransur-ansur mengembang mengikut kadar orang ramai. Perkadaran keluli berkekuatan tinggi yang digunakan dalam sesetengah badan kereta Eropah dan Amerika telah melebihi 60%, seperti Audi A3, BMW 3 Series, Cadillac ATS, Ford Mondeo, dll; Perkadaran keluli berkekuatan tinggi dalam model kereta Jepun juga melebihi 50%, seperti Infiniti Q50, Honda Civic, dll;
aloi aluminium
Aloi aluminium secara beransur-ansur dilanjutkan dari hud enjin ke spatbor, penutup batang, dan pintu, dan beberapa kereta mewah telah mencapai badan aloi aluminium penuh;
aloi magnesium
Aloi magnesium telah berkembang daripada rangka stereng dan rangka tempat duduk kepada sokongan stereng dan komponen perumahan sistem transmisi;
Bahan komposit bertetulang gentian
Bahan komposit bertetulang gentian telah mula digunakan pada komponen seperti modul hadapan, pintu belakang belakang, dan manifold pengambilan; Bahan komposit gentian karbon telah berkembang daripada kereta sport dan kereta mewah kepada aplikasi kenderaan pertengahan hingga mewah dan elektrik. Struktur badan sedan tertentu dengan empat pintu dan dua penutup, seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
Reka bentuk pengoptimuman struktur
Dari segi reka bentuk pengoptimuman struktur, adalah lebih penting untuk membuat pelan reka bentuk yang lebih munasabah untuk struktur badan pada peringkat awal pembangunan kenderaan. Pada masa ini, reka bentuk ringan struktur badan kenderaan berbilang bahan sedang berkembang ke arah membina platform reka bentuk berparameter (seperti yang ditunjukkan dalam rajah), menggunakan pengoptimuman topologi, pengoptimuman saiz, pengoptimuman morfologi, pengoptimuman berbilang objektif dan reka bentuk pengoptimuman bersepadu bahan struktur. prestasi.
1, Aplikasi bahan
1. Keluli berkekuatan tinggi digunakan terutamanya dalam panel dalaman dan luaran kenderaan serta komponen struktur. Pada masa yang sama, keluli berkekuatan tinggi boleh meningkatkan keselamatan pasif badan kenderaan dengan berkesan. Penggunaan kekakuan lanjutan dalam badan kereta keluli ultra ringan dan kenderaan konsep lanjutan mempunyai prospek yang menjanjikan dalam pengurangan berat, penjimatan tenaga, peningkatan keselamatan dan pengurangan pelepasan. Walaupun menghadapi cabaran seperti lantunan semasa pengacuan, keluli berkekuatan tinggi masih merupakan bahan yang paling kos efektif dan menarik berbanding bahan alternatif lain. 2. Penggunaan aloi aluminium bermula pada tahun 1990-an, diwakili oleh badan rangka ruang aluminium Audi. Konsep Audi All Aluminium Body Framework (ASF) telah dicadangkan, dan Audi100 yang sepadan, Audi A8, A2 generasi pertama telah dilancarkan. Selain Audi, syarikat lain juga telah melancarkan semua badan aluminium, seperti Jaguar XJ, New Range Rover, Mercedes Benz S-Class, dll., seperti yang ditunjukkan dalam rajah.
Aloi aluminium yang cacat telah berkembang pesat dalam penggunaan bahagian struktur tahap bahagian badan, seperti penutup petak bagasi aloi aluminium yang semakin popular, penutup petak enjin, pintu belakang, rasuk bumper, dll. Dengan pembangunan dan penggunaan bahan baru seperti pejal aloi aluminium, aloi aluminium metalurgi serbuk, aloi aluminium superplastik, komposit matriks aluminium dan aluminium buih, aloi aluminium akan diperluaskan lagi pada masa hadapan, dan tuangan, profil Keadaan penggabungan kepingan logam dan aluminium dijangka menjadi bahan automotif kedua terbesar selepas keluli pada masa hadapan.
Audi A8 semua badan aluminium
3. Aloi magnesium
Pada masa ini, aloi magnesium tertumpu terutamanya pada rangka stereng pada badan kenderaan. Bingkai papan pemuka, rangka tempat duduk dan komponen lain belum lagi dihasilkan secara besar-besaran dan digunakan dalam komponen struktur badan putih. Pada masa ini, hanya model Chrysler tertentu telah dicuba, seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Disebabkan oleh had dalam rintangan kakisan dan pengacuan, aloi magnesium masih belum digunakan secara meluas.
4. Bahan komposit
Teknologi bahan komposit dalam industri automotif pertama kali digunakan pada bampar, diikuti dengan pengeluaran plat keluli spring keratan rentas berubah-ubah dan bukannya plat keluli, dan kemudiannya digunakan untuk menghasilkan empat pintu dan dua penutup. Aplikasi berskala besar bahan komposit berlaku selepas pertengahan-1980s. Pada tahun 1990, Ford dan Chrysler berturut-turut membangunkan bahan komposit.
Bahan komposit mempunyai banyak kelebihan yang tidak dapat dibandingkan dengan bahan logam: ketumpatan rendah, kekuatan spesifik tinggi, dan modulus spesifik tinggi; Sifat bahan mempunyai kebolehreka bentuk; Reka bentuk struktur produk mempunyai tahap kebebasan yang besar, menjadikannya mudah untuk mencapai reka bentuk bersepadu dan modular; Rintangan kakisan yang baik, ketahanan, penebat bunyi dan pengurangan bunyi; Proses pengacuan berbilang boleh digunakan, menyebabkan kos acuan rendah; Permukaan gred A, boleh mengelakkan penyemburan dan proses lain; Pelaburan rendah dan kitaran pengeluaran pendek. Pada masa ini, terdapat keperluan mendesak untuk pembangunan kereta ringan. Dari perspektif pembangunan prestasi kos yang komprehensif, bahan komposit bertetulang gentian karbon berasaskan resin adalah pilihan utama untuk bahan komposit yang digunakan dalam komponen struktur badan kenderaan. Ia boleh digunakan pada penutup petak enjin, fender, bumbung, petak bagasi, panel pintu dan komponen struktur cahaya casis.
Dengan perkembangan teknologi bahan komposit automotif, ia telah digunakan secara meluas dalam kereta sukan dan kereta mewah. Berbanding dengan komponen aloi aluminium, bahan komposit boleh mengurangkan berat kira-kira 50%. Pada masa ini, gentian karbon dalam kereta telah berkembang daripada gentian satu arah dan bahan tenunan dua hala kepada badan pasang siap gentian karbon berongga berbilang paksi, yang boleh memperoleh pelbagai bentuk dan struktur komponen automotif, seperti yang ditunjukkan dalam penggunaan bahan komposit dalam kenderaan elektrik BMW I3.
2, Proses pembuatan
1. Pembentukan panas mempunyai ketepatan tinggi dan prestasi pembentukan yang baik, dan digunakan secara meluas dalam pengeluaran bampar automotif berkekuatan tinggi, palang langgar pintu, tetulang tiang A, B, C, rangka bumbung, saluran tengah dan komponen keselamatan dan struktur lain. . Pada masa ini, teknologi ini sedang berkembang pesat di luar negara, dan sedang digunakan oleh General Motors di Amerika Syarikat, Ford, Volkswagen di Jerman, dan lain-lain untuk mengeluarkan bahagian setem berkekuatan tinggi. Bahagian bawah badan kereta China FAW Hongqi H7 juga menggunakan teknologi pembentukan panas secara besar-besaran, seperti yang ditunjukkan dalam rajah:
2. Kimpalan laser
Pada tahun 1985, Audi berjaya menggunakan plat kimpalan laser pertama di dunia. Pada 1990-an, syarikat automotif utama di Eropah, Amerika, dan Jepun mula menggunakan teknologi kimpalan laser secara besar-besaran. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi ini telah digunakan secara meluas dalam reka bentuk dan pembuatan badan kenderaan keluli baharu di seluruh dunia. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar, komponen struktur tipikal badan kenderaan FAW H7 di China dikimpal dengan laser.
Penggunaan teknologi kimpalan laser boleh mengurangkan bilangan komponen automotif, mengurangkan berat kenderaan, meningkatkan penggunaan bahan mentah, meningkatkan fungsi struktur, dan meningkatkan fleksibiliti reka bentuk produk.
3. Plat ketebalan berbeza
Plat ketebalan pembezaan dihasilkan selepas kimpalan laser untuk menyelesaikan masalah plat dikimpal laser. Proses pengeluaran ditunjukkan dalam rajah
Plat ketebalan berbeza boleh menggantikan plat dikimpal laser untuk mencapai pemberat ringan yang lebih baik. Tetapi ia tidak sepenuhnya menggantikan plat kimpalan laser, kerana kimpalan laser bukan sahaja boleh mengimpal plat dengan ketebalan yang berbeza, tetapi juga mengimpal plat bahan dan kekuatan yang berbeza bersama-sama. Plat ketebalan yang berbeza tidak dapat mencapai fungsi ini.
3, Anggaran kos
Berbanding dengan bahan ringan yang lain, keluli berkekuatan tinggi mempunyai harga yang lebih rendah dan ekonomi yang lebih baik, dan penggunaannya yang meluas boleh meningkatkan keselamatan kenderaan. Keluli berkekuatan tinggi boleh mengurangkan ketebalan bahan, jadi berbanding dengan plat keluli biasa, ia boleh dibuat lebih besar tanpa meningkatkan kos dengan ketara, iaitu kira-kira 1.5 kali ganda daripada plat keluli biasa.
Ketumpatan aloi aluminium 2.68g/cm ³, Hanya satu pertiga daripada plat keluli. Memandangkan penggunaan aluminium memerlukan peningkatan dalam ketebalan dan keratan rentas, berat boleh dikurangkan sebanyak 30% hingga 50%. Berbanding dengan plat keluli, kos panel aluminium am akan meningkat sebanyak 2-5 kali ganda.
Bahan komposit gentian karbon dengan ketumpatan 1.5 g/cm ³, Kurang daripada 1/5 keluli. Penggunaan bahan komposit gentian karbon pada pintu kereta, penutup petak enjin, dan penutup petak bagasi boleh mengurangkan berat lebih daripada 50%, dan kos bahannya lebih daripada 5 kali lebih tinggi daripada plat keluli.
4, tahap ringan
Industri ringan kereta domestik belum membentuk skala, rantaian industri tidak cukup lengkap, dan terdapat jurang yang ketara dengan negara asing. Lebih daripada 60% model kereta arus perdana antarabangsa mempunyai badan keluli berkekuatan tinggi, dan keluli dengan tahap kekuatan 780MPa dan 980MPa adalah perkara biasa dalam komponen badan. Keluli berkekuatan tinggi boleh mengurangkan berat bahagian sebanyak 20-30% tanpa menjejaskan keselamatan dan keselesaan.
Sesetengah komponen model kereta mewah dalam usaha sama asing atau domestik menggunakan bahan ringan. Komponen plastik kejuruteraan boleh mengurangkan berat sebanyak 30% hingga 35% berbanding komponen keluli, komponen aloi aluminium juga boleh mengurangkan berat sebanyak 30% hingga 50% berbanding komponen keluli, komponen aloi magnesium boleh mengurangkan berat sebanyak 40% hingga 55% berbanding keluli komponen, dan komponen komposit gentian karbon boleh mengurangkan berat sebanyak 40% hingga 60% berbanding dengan komponen keluli.
5, Laluan Teknologi Ringan Kenderaan
Laluan ringan badan kenderaan asing ditunjukkan dalam rajah berikut:
Memanfaatkan teknologi asing boleh meneroka laluan pembangunan teknologi badan ringan di China
1. Jangka pendek
Matlamat: Meningkatkan perkadaran penggunaan keluli berkekuatan tinggi dan keluli berkekuatan ultra tinggi, mengurangkan ketebalan plat keluli dengan munasabah, menggunakan secara meluas teknologi pembentukan dan teknologi penghubung termaju, dan mencapai matlamat ringan yang diharapkan.
Pendekatan: Keluli berkekuatan tinggi, keluli berkekuatan ultra tinggi, plastik kejuruteraan, dan aplikasi aloi aluminium magnesium dan bahan komposit yang sesuai digunakan untuk mengoptimumkan reka bentuk parameter struktur badan kenderaan. Ketebalan, bentuk keratan rentas dan saiz plat keluli Euro juga digunakan secara meluas, termasuk kimpalan laser, proses pembentukan panas, dan teknologi sambungan termaju.
2. Penggal pertengahan
Objektif: Untuk menguasai ciri-ciri dan teknologi sambungan aloi magnesium aluminium dan bahan komposit, serta kaedah reka bentuk pengoptimuman kolaboratif multi-objektif ringan bersepadu prestasi bahan struktur, dan untuk memenuhi jurang antara tahap teknikal yang diperlukan dan asing.
Laluan: Kembangkan bahagian aplikasi dan kuantiti aloi magnesium aluminium dan bahan komposit dalam badan kereta, optimumkan reka bentuk aloi magnesium aluminium dan struktur komponen bahan komposit bertetulang gentian berdasarkan sifat bahan, dan memanfaatkan sepenuhnya kelebihan prestasi bahan itu sendiri.
3. Jangka panjang
Matlamat: Menguasai secara beransur-ansur ciri-ciri bahan komposit gentian karbon, kaedah reka bentuk komponen, proses pembuatan yang cekap, kaedah kawalan prestasi, dan teknologi sambungan, dan secara beransur-ansur mengejar tahap teknologi ringan automotif di negara maju dalam industri automotif.
Pendekatan: Mahir dalam reka bentuk, pembuatan dan teknologi sambungan badan kenderaan hibrid aluminium keluli, secara beransur-ansur menguasai reka bentuk struktur komponen bahan komposit gentian karbon. Pembuatan yang cekap, kawalan prestasi dan teknologi sambungan akan mengembangkan bahagian aplikasi bahan komposit gentian karbon dalam kereta.