車(chē)身輕量化技術(shù)對(duì)新能源汽車(chē)的作用
時(shí)間:2022-10-27 04:05:55
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摘要:科技不斷發(fā)展,工業(yè)制造的模式產(chǎn)生了很大的變化。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求,提高制造質(zhì)量和效率,強(qiáng)化企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,必須對(duì)傳統(tǒng)的汽車(chē)制造進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)。車(chē)身輕量化技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)提升新能源汽車(chē)性能效果顯著,已成為汽車(chē)廠工業(yè)中創(chuàng)新應(yīng)用必不可少的組成部分。文章主要分析了車(chē)身輕量化技術(shù),及其對(duì)新能源汽車(chē)性能的提升方法,以供參考。
關(guān)鍵詞:輕量化技術(shù);新能源汽車(chē);性能輕量化技術(shù)應(yīng)用
新能源汽車(chē)性能提升是一種新型的科技,是將機(jī)械與計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及信息技術(shù)等等相結(jié)合的技術(shù)形式,輕量化技術(shù)應(yīng)用新能源汽車(chē)性能提升是一種性能優(yōu)化、智能化的系統(tǒng),便于對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操控,在汽車(chē)廠工業(yè)上創(chuàng)新應(yīng)用機(jī)械設(shè)備是非常重要的,可以推動(dòng)汽車(chē)廠工業(yè)的發(fā)展,并且讓汽車(chē)廠工業(yè)實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化以及智能化的發(fā)展,符合未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。采用輕量化技術(shù)應(yīng)用新能源汽車(chē)性能提升可以解放制造力,減少人力資源的參與,并提高了工作質(zhì)量和效率,通過(guò)輕量化技術(shù)應(yīng)用新能源汽車(chē)性能提升的創(chuàng)新應(yīng)用,節(jié)約成本,在汽車(chē)廠工業(yè)中具有廣闊的創(chuàng)新應(yīng)用前景。
1車(chē)身輕量化技術(shù)概述
車(chē)身輕量化技術(shù)的應(yīng)用是以車(chē)身零件的強(qiáng)度和剛度要求為約束,借助CAE優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),通過(guò)車(chē)身零部件的薄壁化、中空化、小型化或集成化,以減小車(chē)身骨架和車(chē)身覆蓋件的質(zhì)量或數(shù)量,從而達(dá)到車(chē)身減重目的,使用輕量化材料通過(guò)大量使用輕質(zhì)、高強(qiáng)材料實(shí)現(xiàn)車(chē)身大幅減重已經(jīng)成為車(chē)身輕量化最為主要的手段。這些材料主要可以分為兩類(lèi),一類(lèi)是高強(qiáng)鋼材料,包括普通高強(qiáng)鋼、先進(jìn)高強(qiáng)鋼以及超高強(qiáng)鋼。另一類(lèi)是低密度材料,包括鋁合金、鎂合金、塑料、復(fù)合材料等。使用輕量化結(jié)構(gòu)材料采用特種加工工藝制成的具有輕量化結(jié)構(gòu)特征的車(chē)身用毛坯材料,包括激光拼焊板和連續(xù)變截面軋制板。其中,激光拼焊板即采用激光焊接技術(shù)把不同厚度、不同表面鍍層甚至不同原材料的金屬薄板焊接在一起,形成沖壓用坯料。車(chē)身輕量化技術(shù)應(yīng)用框架如圖1所示。
2車(chē)身輕量化技術(shù)對(duì)新能源汽車(chē)性能的提升
當(dāng)前,無(wú)論是從性能考慮,還是從環(huán)保出發(fā),汽車(chē)輕量化都已成為一種必然趨勢(shì)。而碳纖維復(fù)合材料是汽車(chē)輕量化的不二之選,頂級(jí)方程式賽車(chē)車(chē)身整體使用的就是碳纖維復(fù)合材料。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種材料逐步普及,已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用于普通汽車(chē)上。車(chē)身輕量化結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。減輕車(chē)重是人們一直在追求探索的。汽車(chē)變輕,一方面能提高車(chē)輛性能,另一方面更能滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保的需求。如果將現(xiàn)在汽車(chē)的鋼材部件全部由碳纖維復(fù)合材料置換,車(chē)體重量可減輕40%~50%,車(chē)子的提速和轉(zhuǎn)向等性能顯著提升。此外,當(dāng)前我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放量已超4500萬(wàn)t。研制輕量化汽車(chē)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的迫切需求。數(shù)據(jù)顯示,汽車(chē)每減重10%,燃油消耗可節(jié)省7%,目前鋼鐵材料約占車(chē)體重量的3/4,如果汽車(chē)的鋼材部件全部由碳纖維復(fù)合材料置換,車(chē)體重量可減輕300kg,燃油效率提高36%,二氧化碳排放量可削減17%。若減重20%~30%,每車(chē)每年CO2排放可減少0.5t,不僅減少了使用成本,更加綠色環(huán)保。碳纖維是由化纖和石油經(jīng)特殊工藝制成的纖維,除了和一般碳素材料一樣具備耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等特性,它強(qiáng)度更高,質(zhì)量輕,更耐腐蝕。它的密度不到鋼的1/4,但抗拉強(qiáng)度卻是鋼的7倍~9倍,抗拉彈性也高于鋼,在2000℃以上的高溫惰性環(huán)境中,是唯一強(qiáng)度不下降的物質(zhì)。在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹,耐蝕性出類(lèi)拔萃。而且它外形柔軟,可加工成各種織物。從使用的角度看,碳纖維不存在腐蝕生銹的問(wèn)題,比普通金屬耐用。在極端氣候條件下,碳纖維的性質(zhì)幾乎不發(fā)生變化。使用碳纖維制造車(chē)身,可以省去高成本、煩瑣的涂裝工藝。難怪有人說(shuō),碳纖維幾乎是目前可知的最能讓汽車(chē)減重的完美材料。如今發(fā)動(dòng)機(jī)的小型化和渦輪化,其實(shí)也是整車(chē)輕量化設(shè)計(jì)的結(jié)果。除了這些之外,車(chē)身框架結(jié)構(gòu)和覆蓋件也是汽車(chē)輕量化的重中之重。車(chē)身的框架的結(jié)構(gòu)如今,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,采用的都是超高強(qiáng)度的鋼材。這種鋼材所構(gòu)成的車(chē)身結(jié)構(gòu)件,重量輕抗拉伸強(qiáng)度高!理論上來(lái)說(shuō),只要這部分的鋼材強(qiáng)度足夠,是不會(huì)影響整車(chē)的安全性能的。汽車(chē)輕量化就是整體減輕汽車(chē)重量,提高性能。碳纖維是未來(lái)汽車(chē)輕量化發(fā)展趨勢(shì)。碳纖維復(fù)合材料是由碳纖維和樹(shù)脂等材料通過(guò)一定比例混合,經(jīng)過(guò)一系列固化處理得到的具有優(yōu)異性能的新型材料。這種材料應(yīng)用在汽車(chē)領(lǐng)域具有傳統(tǒng)金屬材料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。碳纖維復(fù)合材料模壓工藝圖如圖3。上述這些優(yōu)點(diǎn)讓碳纖維復(fù)合材料成為車(chē)身制造的絕佳材料。碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用圖如圖4。產(chǎn)品優(yōu)勢(shì):強(qiáng)度高,碳纖維復(fù)合材料的機(jī)械性能優(yōu)于金屬材料。其抗拉強(qiáng)度時(shí)普通鋼材的4倍~5倍,剛度是普通鋼材的3倍~4倍。人們?cè)絹?lái)越注重汽車(chē)的安全性,在“德系車(chē)與日系車(chē)誰(shuí)能安全”“鐵皮厚與薄誰(shuí)更安全”等問(wèn)題上,汽車(chē)愛(ài)好者已討論多年,表面上是爭(zhēng)個(gè)誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò),但實(shí)質(zhì)上反映的是人們對(duì)汽車(chē)安全性的看重。這樣一種高強(qiáng)度的材料應(yīng)用到車(chē)身上,汽車(chē)的安全性會(huì)大幅度增加。質(zhì)量輕,碳纖維復(fù)合材料在有著優(yōu)良機(jī)械性能的同時(shí),又有超輕的質(zhì)量。人們傳統(tǒng)意識(shí)中的“越結(jié)實(shí)就肯定越重”的觀念被徹底顛覆。在比普通鋼材強(qiáng)度高上數(shù)倍的同時(shí),它的質(zhì)量?jī)H為鋼材的數(shù)分之一。在越來(lái)越注重環(huán)境保護(hù),越來(lái)越注重汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性的今天,輕車(chē)身已經(jīng)成為汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì),碳纖維復(fù)合材料還有耐腐蝕,易于造型等優(yōu)點(diǎn)。
3結(jié)束語(yǔ)
輕量化技術(shù)應(yīng)用新能源汽車(chē)性能提升對(duì)汽車(chē)廠工業(yè)具有優(yōu)勢(shì),推動(dòng)了汽車(chē)廠工業(yè)的發(fā)展,并且通過(guò)輕量化技術(shù)應(yīng)用新能源汽車(chē)性能提升可以提高汽車(chē)廠工業(yè)的運(yùn)作效率和質(zhì)量,減少人力資源的投入,節(jié)約成本,有利于汽車(chē)廠工業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。輕量化技術(shù)應(yīng)用新能源汽車(chē)性能提升裝置在設(shè)備上可以改善運(yùn)行模式。但是對(duì)輕量化技術(shù)應(yīng)用新能源汽車(chē)性能提升在汽車(chē)廠工業(yè)中的創(chuàng)新應(yīng)用仍然需要加大研發(fā)力度,不斷改善存在的問(wèn)題,改變工業(yè)制造的模式和結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)由勞動(dòng)密集型向智力密集型方向的轉(zhuǎn)化,提高科技水平。
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作者:朱昊 單位:南昌市江鈴汽車(chē)股份有限公司