Anvendelse og udfordringer med letvægtsteknologi i bilchassisdele

1. betydningen af ​​letvægtsteknologi
Automotive chassisdele er nøglekomponenter, der understøtter køretøjets bevægelse, bærer kropsvægt og sikrer kørestabilitet og sikkerhed. Traditionelt bruger chassiskomponenter såsom rammer, ophængssystemer, styresystemer osv. Sn. Materialer med høj styrke såsom stål eller støbejern. Selvom disse materialer har god styrke og holdbarhed, gør de også køretøjet tungere. Med stigningen i tendensen med lette køretøjer er det blevet nøglen til forbedring af køretøjets ydelse og opnåelse af energibesparelse og emissionsreduktion.

Anvendelsen af ​​letvægtsteknologi har flere betydelige fordele:

Reducer brændstofforbruget og emissionerne: Reduktion af vægten af ​​køretøjets krop reducerer direkte byrden på motoren og reducerer derved brændstofforbrug og kuldioxidemissioner, hvilket hjælper med at overholde stadig strengere miljøregler.

Forbedret håndtering af ydelse og kørestabilitet: Reduktion af chassisvægt kan effektivt forbedre bilens håndtering og stabilitet, hvilket gør køretøjet mere lydhør, især når man kører i høje hastigheder og drejer.

Forbedret komfort: Letvægts chassiskomponenter hjælper med at reducere kropsvibrationer og forbedre køretøjets komfort. Især når der anvendes lette materialer i ophængssystemet, kan kørestabilitet forbedres effektivt.

Udvidet komponentlevetid: Letvægtsdesign kræver ofte brug af materialer med høj ydeevne, højstyrke, som ikke kun reducerer vægten, men også forbedrer komponentens holdbarhed og træthedsmodstand.

2. Implementeringsvej til letvægtsteknologi
Realiseringen af ​​letvægtsteknologi reducerer hovedsageligt massen af ​​chassiskomponenter for at sikre deres styrke, stivhed og sikkerhed. Vejen til at opnå letvægt inkluderer hovedsageligt følgende aspekter:

Strukturelt optimeringsdesign
Strukturoptimering bruger værktøjer såsom computerstøttet design (CAD) og endelig elementanalyse (FEA) til at designe den mest rimelige struktur ved hjælp af den mindst mængde materialer, samtidig med at de sikrer ydelseskravene til chassiskomponenter. Gennem nøjagtig beregning og simulering reduceres unødvendig materialebrug, og styrken og stivheden af ​​komponenter forbedres. Almindelige strukturelle optimeringsdesignmetoder inkluderer gitterdesign, topologioptimering og størrelsesoptimering.

Brug materialer med høj styrke
Højstyrke stål (HSS) og ultrahøj styrke stål (UHSS) er almindelige letvægtsmaterialer, der har lav densitet, mens de sikrer høj styrke. Ved at bruge disse højstyrke stål er det muligt at reducere vægten og samtidig sikre styrkenskravene til chassiskomponenter. De er især vidt brugt i strukturelle dele af rammen og kroppen.

Aluminiumslegeringsapplikationer
Aluminiumslegeringer er vidt brugt i bilchassiskomponenter på grund af deres fremragende lette egenskaber. Tætheden af ​​aluminium er cirka en tredjedel af stål. Det har god styrke og korrosionsmodstand og er velegnet til brug i ophængssystemer, hjul, understøttelsesrammer og andre komponenter. Derudover kan aluminiumslegeringer også øge deres styrke gennem varmebehandling og andre processer for at sikre, at sikkerhed ikke påvirkes.

Anvendelser af sammensatte materialer
I de senere år er materialer såsom carbonfiberforstærkede kompositter (CFRP) og glasfiberforstærkede kompositter (GFRP) gradvist blevet anvendt i bilchassiskomponenter. Carbonfibermateriale er blevet et ideelt materiale til letvægtning på grund af dets ekstremt lette vægt og fremragende trækstyrke, især i racerbiler og højtydende biler. Kompositter tilbyder ikke kun betydelige vægtbesparelser, men øger også styrken og korrosionsbestandighed. Sammensatte materialer er dyrere og er endnu ikke blevet almindelige i massemarkedskøretøjer.

Lavet af aluminiumsmagnesiumlegering og titanlegering
Aluminiumsmagnesiumlegeringer og titanlegeringer er materialer, der gradvist er fremmet i avancerede modeller i de senere år. Disse legeringsmaterialer er lettere end aluminiumslegeringer og har bedre styrke og korrosionsbestandighed. De bruges gradvist i nogle højtydende chassiskomponenter, såsom styresystemer, ophængssystemer og bremsesystemer.

3. Anvendelseseksempler på letvægtsteknologi
Suspensionssystem
Suspensionssystemet er en af ​​de mest kritiske komponenter i et bilchassis, der direkte påvirker kørestabiliteten og komforten. Det lette design af ophængssystemet kan effektivt reducere køretøjets vægt og sikre køretøjets kontrolbarhed under forskellige vejforhold. På nuværende tidspunkt anvendes aluminiumslegeringer og stål med høj styrke ofte i strukturen af ​​ophængssystemer, især i komponenter såsom lavere kontrolarme, ophængsbeslag og fjedersæder. Ved at bruge aluminiumslegering kan vægten af ​​køretøjets ophængssystem reduceres med ca. 15% til 20%.

Ramme og chassisramme
Rammen er den grundlæggende struktur, der bærer hele kroppen og kraftsystemet. Traditionelle rammer er hovedsageligt lavet af stål, men nu bruger flere og flere modeller højstyrke stål- og aluminiumslegeringer for at reducere rammen. Rammerne af nogle avancerede biler og SUV'er er begyndt at bruge aluminiumslegeringsmaterialer til at opnå lette effekter. Ved at bruge aluminiumslegeringsmaterialer kan rammen vægt reduceres med 20% til 30%.

styresystem
Styresystemet er en nøglekomponent for at sikre køretøjets kørestabilitet og kontrolbarhed. Styresystemet ved hjælp af lette materialer og optimeret design kan effektivt reducere køretøjets inerti og forbedre kontrolnøjagtigheden og responshastigheden. Mange højtydende køretøjer og elektriske køretøjer er begyndt at bruge aluminiumslegeringer og plastkompositter til fremstilling af styresystemkomponenter, hvilket yderligere reducerer vægt og forbedrer systemresponsen.

bremsesystem
Som en kernekomponent i køretøjets sikkerhed hjælper bremsesystemets lette ikke kun med at reducere køretøjets vægt, men forbedrer også bremseffektiviteten. Mange højtydende modeller bruger carbon-keramiske bremseskiver, et materiale, der er lettere og mere varmebestandigt end traditionelle stålskiver, hvilket giver bedre bremsning i høje hastigheder.

4. Udfordringer og fremtidig udvikling af letvægtsteknologi
Selvom letvægtsteknologi har gjort betydelige fremskridt inden for bilchassiskomponenter, er der stadig nogle udfordringer:

Omkostningsspørgsmål
Selvom højtydende materialer (såsom kulfiber, titanlegering osv.) Har fremragende letvægtseffekter, er deres produktionsomkostninger høje. Dette begrænser populariteten af ​​letvægtsteknologi til en vis grad, især når det er vanskeligt at anvende den i billige modeller.

Fremstillingsproces
Behandlingsteknologien for letvægtsmaterialer er relativt kompleks og kræver ny produktionsteknologi og udstyrsstøtte. Den dannende proces med kulfibermaterialer kræver en høj-temperatur og højtryksforarbejdningsmiljø, og svejseteknologien for aluminiumslegeringer og titanlegeringer har også visse tekniske vanskeligheder. Disse processkrav stiller højere krav til de tekniske kapaciteter og produktionsudstyr hos bilproducenter.

Sikkerhedsspørgsmål
At være let betyder ikke at ofre sikkerhed. Selvom nye lette materialer har højere styrke, er der stadig et mellemrum mellem deres påvirkningsmodstand og træthedsmodstand sammenlignet med traditionelle materialer. Derfor er hvordan man opretholder eller forbedrer sikkerheden, mens du reducerer vægten, en vigtig udfordring, som bilen letvægt