浅析我国汽车轻量化材料发展

作者:未知

  摘 要:汽车作为现代主要的交通工具,购买者日益增加,逐渐受到人们的广泛关注。由于汽车产业飞速发展,目前国内外能源相对较紧缺,汽车的平均油耗和整车质量关系密切,又面对节能环保和原材料价格上涨的压力,加速汽车轻量化发展目前己经成为当代汽车研究的必然课题。通过对汽车材料的组成、使用材料的更新等几个方面的分析,为汽车材料轻量化发展提供些参考依据。
  关键词:轻量化;汽车;材料
  汽车轻量化是源于赛车运动,与传统汽车相比较,最大的优势在于重量轻了,具有更舒适的操控性,发动机能够产生更大的动力加速度,能够给用户带来更好的驾驶体验。再加上车辆轻了之后,驾驶员在起步时的性能感受更好,刹车时的制动距离也会缩短。
  一、汽车轻量化阐述
  车工业技术的发展,离不开铸造技术的发展,而轻量化技术又是铸造技术的核心方向。如降低汽车整体重量,并不影响汽车的主要性能,是今后汽车工业发展的重要趋势;传统工业材料正在被符合国家环保、节能要求的新材料所替代,因此,对国产汽车轻量化材料行业的发展壮大提供了强有力的技术支撑。汽车轻量化绝非是简单地将其小型化。首先应保持汽车原有的性能不受影响,既要有目标地减轻汽车自身的重量,又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性,同时汽车本身的造价不被提高,以免给客户造成经济上的压力。实验证明,汽车重量降低一半,燃料消耗也会降低将近一半。由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
  汽车轻量化技术目的。采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化设计,或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下尽可能降低汽车产品自身重量,以达到减重、降耗、环保、安全的综合指标。
  二、汽车轻量化材料特性
  轻量化汽车采用的材料主要是铝合金材料,与传统的钢材料具有更大的优势。
  轻量化汽车使用铝合金材料重量大幅度减轻,在保证了强度、刚性的基础上,铝合金材料减轻了车辆的自重,使用铝合金作为材料的轻量车比钢质车轻至少百分之四十。轻量化汽车还具有优良的耐火性,能够吸收冲击力同时还便于加工。轻量化汽车的耐火性主要体现在铝合金材料与钢铁相比具有优良的导热性,其散热性比钢更好。铝合金表面易形成一层致密的氧化膜,因此铝合金比钢质车体具有更好的耐腐蚀性能;吸收冲击力好主要体现在铝本身具有很好的冲击力,是钢的2倍,所以在遇到同样的撞碰力度时,轻量化汽车更加安全。而且轻量化汽车零件不容易生锈,遇到刮碰现象时仅需要对表面进行处理,在维修期间需要更换零件也十分方便。最重要的是,轻量化汽车的材料可以回收,这符合我国走可持续发展道路的要求。
  另外,轻量化汽车采用的复合材料是经历了历史的沉淀的,是经过70年的发展才有今天的运用推广效果。复合材料在汽车许多部件上已实现替代。轻量、安全、节能、环保是汽车工业的发展趋势,而传统的汽车金属材料发展变化较小,已越来越难以满足这些要求。复合材料特性可以适应这种变化的趋势,因而发达国家汽车制造业一直把复合材料视为理想的汽车轻量化材料。复合材料以其高性能及适应性强的特点,满足汽车部件的不同需要,已在许多部件上替代原来的钢、铝等传统材料。日系车日产“布尔巴特”汽车就是最好的典例,它的前端板,用钢板制造时由20多个零件组成,而用复合材料用7个零件就可以。轻量化汽车结构将会是一种新的发展趋势。
  三、轻量化汽车材料未来发展趋势
  碳纤维复合材料应用将成未来车身结构轻量化的主要途径。碳纤维复合材料之前主要应用在航空航天领域。比如,波音787表面的90%都是碳纤维复合材料,碳纤维复合材料占结构重量的50%。伴随航空技术向乘用车领域转移,碳纤维复合材料在很多特性上超越传统材料,将成为汽车车身机构轻量化中材料的主要方向。
  在已有的轻量化汽车材料中,碳纤维复合材料具有质量轻、高强度、抗冲击、耐腐蚀等几大优点。在确保驾驶员人生安全的情况下,碳纤维的车身重量是铝合金的二分之一,但是强度确是钢的8倍,同时还具有金属的5倍吸收能力,用碳纤维复合材料结构取代目前的钢体车身,可大幅减重高达60%,进而提高30%以上的燃油效率。在新能源汽车上,能平衡多装电池所带来的重量。所以说碳钎维复合材料的发展空间非常大。经过预测,碳纤维负荷材料的成本将降到每公斤70元,生产效率也会大幅度提高,预估每两分钟能够出厂一件。如果到了2020年轻量化汽车产量将在2300万辆每年,同时假设每辆车平均车重约为1500KG,预计碳纤维复合材料在汽车行业渗透率达2%;同时,假设碳纤维复合材每千克成本为70元。测算2020年之后,汽车碳纤维复合材料市场空间达483亿元。碳纤维很快将会成为轻量化汽车的主要使用材料。
  四、结束语
  汽车轻量化设计就是为了能够有效提升汽车的性能,让驾驶人员有更好的驾驶感受。轻量化汽车不仅能够提高汽车的加速度,对于车的减噪、减震方面也有很好的改善,特别是轻量化汽车对我国的环境保护有很大的贡献,车辆在行驶时能够减少大约每千米5g的二氧化碳排放,虽然看起来数量很小,但是当街上每辆车都减少5g的二氧化碳排放时,我们的地球一定会越来愈好。
  参考文献:
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  [2]房梅.启发式教学在《汽车材料》学科中的应用[J].赤子(上中旬),2017(04)
  [3]李乾.问题教学法在汽车材料教学中的尝试[J].才智,2016(05)
  作者簡介:
  郝俊珂(1990--)女,新疆阿拉尔人,教师,硕士,主要从事机械设计制造的教学。
  张丽红(1992--)女,新疆乌鲁木齐人,教师,本科,主要从事机械工程教育教学。
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