Sissejuhatus autotööstuse stantsimistehnoloogiasse
Sõiduauto valge kere sisaldab alumist kere, ülakere raami, uksi, mootorikapoti, pakiruumi kaant, poritiibasid ja muid komponente. See on mootori, jõuülekande, jõuülekandesüsteemi, pidurisüsteemi, vedrustussüsteemi, väljalaskesüsteemi, elektrisüsteemi ja salongikomponentide paigaldusvundament ning vastab oma vastava konstruktsioonilahenduse kaudu oma liikmete ohutusnõuetele. Kerge sõidukikere eesmärk on vähendada kere karkassi kaalu, tagades samal ajal sõiduki kere struktuurse löögikindluse, jäikuse, tugevuse ja NVH jõudluse, suurendamata samal ajal sõiduki kere tootmiskulusid, et suurendada konkurentsivõimet turul. kogu sõiduki toode.
Kerged materjalid
Autokeredes kasutatavad pidevalt laienevad ülitugevad ja kerged materjalid hõlmavad peamiselt kõrgtugevat terast ja ülitugevat terast, alumiiniumisulameid, magneesiumisulamist tehnilisi plastmassi ja nõuetele vastavaid materjale.
Kõrge tugevusega teras
Kõrgtugevat terast kasutatakse peamiselt põhiosades, nagu eesmised kokkupõrkevastased talad, A-, B- ja C-piilarite tugevdused, lävetalad, uste kokkupõrkevastased talad ja katuse risttalad, ning see laieneb järk-järgult proportsionaalselt avalikkusega. Kõrgtugeva terase osakaal, mida kasutatakse mõnes Euroopa ja Ameerika autokeredes, on ületanud 60%, näiteks Audi A3, BMW 3. seeria, Cadillac ATS, Ford Mondeo jne; Kõrgtugeva terase osakaal Jaapani automudelites ületab samuti 50%, näiteks Infiniti Q50, Honda Civic jne;
alumiiniumisulam
Alumiiniumisulam on järk-järgult laienenud mootori kapotist poritiibade, pakiruumi kaane ja usteni ning mõned tippklassi autod on saavutanud täieliku alumiiniumsulamist kere;
magneesiumisulam
Magneesiumisulam on arenenud rooliraamist ja istmeraamist roolitugi ja ülekandesüsteemi korpuse komponentideni;
Kiududega tugevdatud komposiitmaterjalid
Kiududega tugevdatud komposiitmaterjale on hakatud kasutama sellistele komponentidele nagu esimoodulid, tagumised tagaluugid ja sisselaskekollektorid; Süsinikkiust komposiitmaterjalid on laienenud sportautodest ja luksusautodest kuni keskmiste ja kõrgekvaliteediliste ning elektrisõidukite rakendusteni. Teatud nelja ukse ja kahe kattega sedaani kerekonstruktsioon, nagu pildil näha.
Struktuuri optimeerimise disain
Konstruktsiooni optimeerimise projekteerimise seisukohalt on olulisem teha kerekonstruktsioonile mõistlikum projekteerimisplaan sõiduki arendamise varajases staadiumis. Praegu areneb mitmest materjalist sõiduki kerekonstruktsioonide kerge disain parameetritega disainiplatvormi loomise suunas (nagu on näidatud joonisel), rakendades topoloogia optimeerimist, suuruse optimeerimist, morfoloogia optimeerimist, mitme eesmärgi optimeerimist ja struktuurimaterjali integreeritud optimeerimisdisaini. esitus.
1, materjali pealekandmine
1. Kõrgtugevat terast kasutatakse peamiselt sõidukite sise- ja välispaneelides ning konstruktsioonikomponentides. Samal ajal võib ülitugev teras tõhusalt parandada sõiduki kere passiivset ohutust. Täiustatud jäikuse rakendamine ülikergete teraskerede ja täiustatud ideesõidukite puhul on paljutõotav väljavaade kaalu vähendamisel, energiasäästmisel, ohutuse parandamisel ja heitkoguste vähendamisel. Kuigi kõrgtugev teras seisab silmitsi väljakutsetega, näiteks tagasilöögiga vormimise ajal, on see siiski teiste alternatiivsete materjalidega võrreldes kõige kuluefektiivsem ja atraktiivsem materjal. 2. Alumiiniumisulamist hakati kasutama 1990. aastatel, mida esindas Audi täielikult alumiiniumist raami kere. Välja on pakutud Audi All Aluminium Body Framework (ASF) kontseptsioon ja turule on toodud vastav Audi100, esimese põlvkonna Audi A8, A2. Lisaks Audile on kõik alumiiniumkered turule toonud ka teised ettevõtted, nagu näiteks Jaguar XJ, New Range Rover, Mercedes Benz S-klass jne, nagu joonisel näha.
Deformeerunud alumiiniumisulamid on kiiresti arenenud kereosatasandite konstruktsiooniosade, näiteks üha populaarsemaks muutuva alumiiniumisulamist pakiruumi kaane, mootoriruumi katte, tagaukse, kaitseraua tala jne kasutamisel. Uute materjalide, näiteks tahkestatud materjalide väljatöötamise ja rakendamisega alumiiniumsulamid, pulbermetallurgia alumiiniumsulamid, superplastilised alumiiniumisulamid, alumiiniummaatrikskomposiidid ja vahtalumiinium, alumiiniumisulamid laienevad tulevikus veelgi ning valandid, profiilid Lehtmetalli ja alumiiniumi kombineerimise olukord peaks muutuma suuruselt teiseks automaterjaliks pärast terast tulevikus.
Audi A8 alumiiniumist kere
3. Magneesiumisulam
Praegu on magneesiumisulam koondunud peamiselt sõiduki kerel asuvasse rooliraami. Armatuurlaua raami, istmeraami ja muid komponente pole veel masstootmises ja valgetes kerekonstruktsioonikomponentides kasutatud. Hetkel on proovitud vaid teatud Chrysleri mudelit, nagu pildil näha. Korrosioonikindluse ja vormimise piirangute tõttu pole magneesiumisulameid veel laialdaselt kasutatud.
4. Komposiitmaterjalid
Autotööstuses rakendati komposiitmaterjalide tehnoloogiat esmalt põrkerauadele, millele järgnes terasplaatide asemel muutuva ristlõikega vedruterasest plaatide tootmine ning hiljem nelja ukse ja kahe katte tootmiseks. Komposiitmaterjalide laiaulatuslik kasutamine toimus pärast -1980s. 1990. aastal töötasid Ford ja Chrysler järjest välja komposiitmaterjalid.
Komposiitmaterjalidel on palju eeliseid, millega metallmaterjale võrrelda ei saa: madal tihedus, suur eritugevus ja kõrge erimoodul; Materjali omadused on kujundatavad; Toote struktuuri disainil on suur vabadus, mis muudab integreeritud ja modulaarse disaini saavutamise lihtsaks; Hea korrosioonikindlus, vastupidavus, heliisolatsioon ja mürasummutus; Kasutada saab mitut vormimisprotsessi, mille tulemuseks on madalad vormikulud; A-klassi pind, võib vältida pihustamist ja muid protsesse; Madal investeering ja lühike tootmistsükkel. Praegu on tungiv vajadus kergautode väljatöötamise järele. Kulutasuvuse arendamise terviklikust vaatenurgast on vaigupõhised süsinikkiuga tugevdatud komposiitmaterjalid eelistatud valik sõiduki kere konstruktsioonikomponentides kasutatavate komposiitmaterjalide jaoks. Seda saab rakendada mootoriruumi katetele, poritiibadele, katusele, pakiruumile, uksepaneelidele ja šassii kergetele konstruktsioonikomponentidele.
Autotööstuse komposiitmaterjalide tehnoloogia arenedes on seda laialdaselt kasutatud sportautodes ja luksusautodes. Võrreldes alumiiniumisulamist komponentidega võivad komposiitmaterjalid kaalu vähendada umbes 50%. Praegu on autode süsinikkiud arenenud ühesuunalistest kiududest ja kahesuunalistest kootud materjalidest mitmeteljelisteks õõnsateks süsinikkiust kokkupandavateks keredeks, mis võivad saada erineva kuju ja struktuuriga autokomponente, nagu on näidatud komposiitmaterjalide kasutamisel BMW I3 elektrisõidukites.
2, tootmisprotsess
1. Kuumvormimisel on kõrge täpsus ja hea vormimisvõime ning seda kasutatakse laialdaselt ülitugevate autode kaitseraudade, uste põrkevarraste, A-, B-, C-piilartugevduse, katuseraamide, keskmiste kanalite ja muude ohutus- ja konstruktsioonikomponentide tootmisel. . Praegu areneb see tehnoloogia välismaal kiiresti ning seda kasutavad General Motors Ameerika Ühendriikides, Ford, Volkswagen Saksamaal ja teised ülitugevate stantsitud osade tootmiseks. Hiina FAW Hongqi H7 auto kere alumine osa kasutab samuti suures mahus kuumvormimistehnoloogiat, nagu on näidatud joonisel:
2. Laserkeevitus
1985. aastal võttis Audi edukalt kasutusele maailma esimese laserkeevitatud plaadi. 1990. aastatel hakkasid Euroopa, Ameerika ja Jaapani suuremad autotööstused laialdaselt kasutama laserkeevitustehnoloogiat. Viimastel aastatel on seda tehnoloogiat laialdaselt kasutatud uute terasest sõidukikerede projekteerimisel ja valmistamisel kogu maailmas. Nagu pildil näha, keevitatakse Hiinas FAW H7 sõidukikere tüüpilised konstruktsioonikomponendid laseriga.
Laserkeevitustehnoloogia kasutamine võib vähendada autoosade arvu, vähendada sõiduki kaalu, parandada tooraine kasutamist, parandada konstruktsiooni funktsionaalsust ja suurendada toote disaini paindlikkust.
3. Diferentsiaalpaksusega plaat
Diferentsiaalpaksusega plaat toodetakse pärast laserkeevitamist, et lahendada laserkeevitatud plaatide probleemid. Tootmisprotsess on näidatud joonisel
Diferentseeritud paksusega plaadid võivad parema kergekaalu saavutamiseks asendada laserkeevitatud plaate. Kuid see ei asenda täielikult laserkeevitusplaate, sest laserkeevitusega saab keevitada mitte ainult erineva paksusega plaate, vaid ka erineva materjali ja tugevusega plaate. Erineva paksusega plaadid ei suuda seda funktsiooni täita.
3, kuluprognoos
Võrreldes teiste kergete materjalidega on kõrgtugeval terasel madalamad hinnad ja parem ökonoomsus ning selle laialdane kasutamine võib parandada sõidukite ohutust. Kõrgtugev teras võib vähendada materjalide paksust, nii et võrreldes tavaliste terasplaatidega saab seda suuremaks muuta, ilma et see kulusid oluliselt suurendaks, mis on umbes 1,5 korda suurem kui tavalistel terasplaatidel.
Alumiiniumsulami tihedus 2,68 g/cm³, ainult üks kolmandik terasplaadist. Arvestades, et alumiiniumi kasutamine nõuab paksuse ja ristlõike suurendamist, saab kaalu vähendada 30% kuni 50%. Võrreldes terasplaatidega tõuseb üldiste alumiiniumpaneelide maksumus 2-5 korda.
Süsinikkiust komposiitmaterjal tihedusega 1,5 g/cm³, vähem kui 1/5 terasest. Süsinikkiust komposiitmaterjalide kasutamine auto ustele, mootoriruumi katetele ja pagasiruumi katetele võib vähendada kaalu rohkem kui 50% ja selle materjali maksumus on üle 5 korra kõrgem kui terasplaatidel.
4, kerge tase
Kodumaine kergautotööstus ei ole moodustanud mastaapi, tööstusahel pole piisavalt terviklik ja välisriikidega on märkimisväärne lõhe. Rohkem kui 60% rahvusvahelistest tavaautode mudelitest on ülitugevast terasest keredega ning kerekomponentides on 780 MPa ja 980 MPa tugevustasemega teras üsna levinud. Kõrge tugevusega teras võib vähendada osade kaalu 20-30% võrra, ilma et see ohustaks ohutust ja mugavust.
Mõned välismaiste või kodumaiste ühisettevõtete tipptasemel automudelite komponendid kasutavad kergeid materjale. Tehnilised plastkomponendid võivad vähendada kaalu 30% kuni 35% võrreldes teraskomponentidega, alumiiniumisulamist komponendid võivad samuti vähendada kaalu 30% kuni 50% võrreldes teraskomponentidega, magneesiumisulamist komponendid võivad vähendada kaalu 40% kuni 55% võrreldes terasega. komponendid ja süsinikkiust komposiitkomponendid võivad vähendada kaalu 40–60% võrreldes teraskomponentidega.
5, Sõiduki kergekaalutehnoloogia tee
Võõrkehade kerge tee on näidatud järgmisel joonisel:
Välismaistele tehnoloogiatele tuginedes saate uurida kergkeretehnoloogia arenguteed Hiinas
1. Lühiajaline
Eesmärk: suurendada kõrgtugeva terase ja ülitugeva terase kasutamise osakaalu, vähendada mõistlikult terasplaatide paksust, rakendada laialdaselt täiustatud vormimistehnoloogiat ja sidumistehnoloogiat ning saavutada eeldatav kergekaaluline eesmärk.
Lähenemisviis: Sõiduki kere konstruktsiooniparameetrite kujunduse optimeerimiseks kasutatakse ülitugevat terast, ülitugevat terast, insenerplasti ning sobivat magneesiumialumiiniumisulami ja komposiitmaterjalide kasutamist. Euro terasplaatide paksust, ristlõike kuju ja suurust kasutatakse samuti laialdaselt, sealhulgas laserkeevitus, kuumvormimisprotsessid ja täiustatud ühendustehnoloogiad.
2. Vaheaeg
Eesmärk: omandada alumiinium-magneesiumisulamite ja komposiitmaterjalide omadused ja ühendustehnoloogia, samuti integreeritud kerge mitme eesmärgiga koostöö optimeerimise projekteerimismeetod struktuurimaterjalide toimivuse osas ning täita lünk nõutava ja välismaise tehnilise taseme vahel.
Tee: suurendage alumiiniummagneesiumisulami ja komposiitmaterjalide kasutusosa ja kogust autokeredes, optimeerige alumiiniummagneesiumisulamist ja kiududega tugevdatud komposiitmaterjalide komponentide struktuuride disaini vastavalt materjali omadustele ja kasutage täielikult materjalide endi jõudluse eeliseid.
3. Pikaajaline
Eesmärk: omandada järk-järgult süsinikkiust komposiitmaterjalide omadused, komponentide projekteerimismeetodid, tõhusad tootmisprotsessid, jõudluskontrolli meetodid ja ühendustehnoloogiad ning jõuda järk-järgult autotööstuses arenenud riikide autotööstuse kergtehnoloogia tasemele.
Lähenemisviis: valdab terasest alumiiniumist hübriidsõidukite kerede projekteerimist, tootmist ja ühendamise tehnoloogiat, omandades järk-järgult süsinikkiust komposiitmaterjali komponentide konstruktsiooni. Tõhus tootmine, jõudluse juhtimine ja ühendustehnoloogia suurendavad süsinikkiust komposiitmaterjalide osakaalu autodes.
