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减重!分析三大实用汽车轻量化技术

2020-01-17 16:36:49 来源: 网络,如有侵权请联系我们!
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导读:

三大实用汽车轻量化技术

现有轻量化技术中,最引人注目的是树脂减重、与异种材料接合减重,以及通过加工方法减重。

汽车行业激烈竞争的低燃耗实力。与动力传动系统的电动化相比,汽车的轻量化更受期待。减轻重量不仅可以减少燃料的消耗量,还能提高行驶性能和操控稳定性。而且材料用量减少,也可以降低成本。因此,现在有很多部件厂商、材料厂商都在加大力度开发轻量化技术,出现了不少马上就能投入应用的技术。现在最引人注目的是使用树脂减重、通过异种材料接合减重,以及通过加工方法减重这三项技术。

使用树脂减重

“SIENTA”的外装减轻35%

丰田的MPV“SIENTA”汽车的外饰件“推拉门导轨罩”通过树脂化,大幅减轻了重量(图1)。这种树脂材料为KANEKA开发的聚合物合金“JP-F”系列,是由聚碳酸酯(PC)与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成的聚合物合金(PC/PET合金),适合作为汽车的外饰件。

通过树脂化减轻了重量的汽车外饰件丰田MPV“SIENTA”的“推拉门导轨罩”是使用PC/PET合金注塑成型(左)。(右)从后方看到的外观设计的特点。侧面后方呈弧形、上端面弯折,形状非常复杂。

减重4成的耐热导风管

汽车的耐热导风管使用树脂也减轻了重量。由经营吹塑成型品的爱克赛尔(EXCELL,总部:东京)使用东洋纺供应的树脂生产。与以往的耐热导风管相比,重量大约减轻了40%。已经在富士重工业汽车中投入实用。

耐热导风管(近)实现了约4成的轻量化将以往的耐热导风管(远)的钢管与橡胶管分别换成了PBT和TPEE。

新型耐热导风管为PBT和TPEE双层结构,两端基本以TPEE层为主,PBT是极薄的一层。相反,管体则是以PBT层为主,而TPEE层是极薄的一层。由此可见,交换吹塑的优点在于,通过改变两种树脂的比例,可以加工出各部位具有不同功能的成型品(部件)。

车门饰板使用发泡树脂减重3成

该公司利用适用于基体树脂PP和添加剂等材料的配比技术,以及向模具内填充高压气体进行发泡的模具技术等,成功解决了这些课题。

耐热性、耐化学药物的CFRP

大赛璐-赢创(Daicel-Evonik,总部:东京)开发出了使用PEEK(聚醚醚酮)的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)。材料分为两种,一种是母材(基体材料)使用PEEK,一种是使用其他母材,在CFRP的表面覆盖PEEK薄膜进行改性。两种材料均具有良好的耐热性和耐化学性,而且强度出色。PEEK的熔点为365℃,比熔点约为250℃、以耐热性著称的PA还要耐高温。

表面覆盖PEEK薄膜改性的CFRP除了以提高耐热性为目的外,还有望起到耐受含油、燃料的化学药品、增加表面光滑度、防止因吸湿而降低降低的效果。薄膜的叠加与成型可同时进行。

与异种材料接合

减轻52%的制动踏板

新型制动踏板的重量为400g,比现行制动踏板的892g轻52%。但部件有6个,比现行制动踏板多3个。因此成本估计高于现行制动踏板。据称已经有日本的汽车企业决定采用。

传动轴通过摩擦压接减重3成

泉美工业(IZUMIMACHINEMFG,总部:爱知县大府市)开发出了通过摩擦压接,将钢与铝合金接合在一起的技术。接合的材料为A6061、S45C(碳素结构钢)等。目前正针对传动轴等轴件的轻量化用途,向客户等提交解决方案。接合部的拉伸强度可确保达到铝合金拉伸强度的80%以上。

已知可接合的钢与铝合金的配对如下:钢为碳钢、铬钼钢、铬钢、碳素工具钢、合金工具钢、不锈钢等,铝合金为A1000系、A5000系、A6000系等(A6000系与碳素工具钢、合金工具钢的组合除外)。

与金属粘合的玻璃纤维强化PA

东洋纺开发出了适合与金属实施异种材料接合、强度和刚性出色的玻璃纤维增强聚酰胺(PA)“GLAMIDEJF-30G”。这种树脂高密度填充了玻璃纤维,可与铝合金等金属直接强力接合。该公司将充分利用其树脂部分具有高强度、高刚性的特点,力争在汽车车体骨架和转向构件等领域投入实用。通过替换部分钢制部件实现轻量化。

CFRP与橡胶一体成型的复合部件

藤仓橡胶工业试制出了CFRP管表面覆盖橡胶的“CFRP-橡胶复合管”。这是使作为CFRP母材的环氧树脂与橡胶同时硬化制成的一体部件。与无橡胶的CFRP管相比,能够获得可快速衰减振动的特性、耐磨性、防滑效果和绝缘性等。

加工法减重

车柱和骨架部件减重30%

住友重机械工业开发出了可以减轻汽车车身、车架等车体部件的制造系统“STAF(SteelTubeAirForming)”。将钢管放入冲压机的模具后,通过通电加热、注入高压空气、成型、淬火的顺序进行加工。通过使用这次开发的控制系统,可以高精度加工出带凸缘的连续异形封闭截面。

在强度相同的条件下,将汽车车体部件更换为STAF构件,与过去的结构相比,重量可以减轻约30%。而且无需钣金冲压加工所需的冲切和修边,只需要在成型后切断端部即可,成品率可提高至90%左右。通过凸缘的一体成型可以减少部件数量,大幅降低成本。成本可以比液压成型减少5%,比热压减少30%。

来源:网络

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