Aplicarea și provocările tehnologiei ușoare în piesele de șasiu auto

1.. Semnificația tehnologiei ușoare
Piese de șasiu auto sunt componente cheie care susțin mișcarea vehiculului, transportă greutatea corporală și asigură stabilitatea și siguranța conducerii. În mod tradițional, componentele șasiului, cum ar fi cadre, sisteme de suspensie, sisteme de direcție etc., de obicei folosesc materiale de înaltă rezistență, cum ar fi oțel sau fontă. Deși aceste materiale au o rezistență și durabilitate bună, ele fac și vehiculul mai greu. Odată cu creșterea tendinței vehiculelor ușoare, reducerea greutății componentelor șasiului a devenit cheia pentru îmbunătățirea performanței vehiculului și pentru obținerea conservării energiei și a reducerii emisiilor.

Aplicarea tehnologiei ușoare are mai multe avantaje semnificative:

Reduceți consumul și emisiile de combustibil: reducerea greutății corpului vehiculului reduce direct povara motorului, reducând astfel consumul de combustibil și emisiile de dioxid de carbon, contribuind la respectarea reglementărilor de mediu din ce în ce mai stricte.

Performanța îmbunătățită a manipulării și stabilitatea conducerii: reducerea greutății șasiului poate îmbunătăți eficient manipularea și stabilitatea mașinii, ceea ce face ca vehiculul să fie mai receptiv, mai ales atunci când conduceți la viteze mari și viraj.

Confort îmbunătățit: componentele ușoare ale șasiului ajută la reducerea vibrațiilor corpului și la îmbunătățirea confortului vehiculului. Mai ales atunci când sunt utilizate materiale ușoare în sistemul de suspensie, stabilitatea conducerii poate fi îmbunătățită eficient.

Durata de viață extinsă a componentelor: Proiectele ușoare necesită adesea utilizarea de materiale de înaltă performanță, de înaltă rezistență, care nu numai că reduc greutatea, dar îmbunătățesc durabilitatea componentelor și rezistența la oboseală.

2. Calea de implementare a tehnologiei ușoare
Realizarea tehnologiei ușoare reduce în principal masa componentelor șasiului pentru a le asigura rezistența, rigiditatea și siguranța. Calea de a realiza ușor include în principal următoarele aspecte:

Proiectare de optimizare structurală
Optimizarea structurală folosește instrumente precum proiectarea asistată de computer (CAD) și analiza elementelor finite (FEA) pentru a proiecta cea mai rezonabilă structură folosind cea mai mică cantitate de materiale, asigurând în același timp cerințele de performanță ale componentelor șasiului. Prin calcul și simulare precisă, utilizarea inutilă a materialelor este redusă și rezistența și rigiditatea componentelor sunt îmbunătățite. Metodele de proiectare a optimizării structurale comune includ proiectarea rețelei, optimizarea topologiei și optimizarea mărimii.

Folosiți materiale de înaltă rezistență
Oțelul de înaltă rezistență (HSS) și oțelul cu rezistență ultra-înaltă (UHSS) sunt materiale comune ușoare care au densitate scăzută, asigurând în același timp o rezistență ridicată. Folosind aceste oțeluri de înaltă rezistență, este posibilă reducerea greutății, asigurând în același timp cerințele de rezistență ale componentelor șasiului. Sunt utilizate în special pe scară largă în părțile structurale ale cadrului și ale corpului.

Aplicații din aliaj de aluminiu
Aliajele de aluminiu sunt utilizate pe scară largă în componentele șasiului auto datorită proprietăților lor excelente ușoare. Densitatea aluminiului este de aproximativ o treime cea a oțelului. Are o rezistență bună la rezistență și la coroziune și este potrivit pentru utilizare în sisteme de suspensie, roți, rame de sprijin și alte componente. În plus, aliajele de aluminiu își pot crește rezistența prin tratamentul termic și alte procese pentru a se asigura că siguranța nu este afectată.

Aplicații de materiale compozite
În ultimii ani, materiale precum compozitele armate cu fibre de carbon (CFRP) și compozitele armate cu fibre de sticlă (GFRP) au fost utilizate treptat în componentele șasiului auto. Materialul din fibră de carbon a devenit un material ideal pentru ușoară, datorită greutății sale extrem de ușoare și a rezistenței la tracțiune excelente, în special în mașinile de curse și mașinile de înaltă performanță. Compozitele nu numai că oferă economii semnificative în greutate, dar cresc și rezistența la rezistență și la coroziune. Materialele compozite sunt mai scumpe și încă nu au devenit obișnuite în vehiculele de pe piața de masă.

Fabricat din aliaj de aluminiu-magneziu și aliaj de titan
Aliajele de aluminiu-magneziu și aliajele de titan sunt materiale care au fost promovate treptat în modele de înaltă calitate în ultimii ani. Aceste materiale din aliaj sunt mai ușoare decât aliajele de aluminiu și au o rezistență mai bună și la coroziune. Acestea sunt utilizate treptat în unele componente ale șasiului de înaltă performanță, cum ar fi sistemele de direcție, sistemele de suspensie și sistemele de frânare.

3. Exemple de aplicație de tehnologie ușoară
Sistem de suspendare
Sistemul de suspensie este una dintre cele mai critice componente dintr -un șasiu auto, afectând direct stabilitatea și confortul conducerii. Proiectarea ușoară a sistemului de suspensie poate reduce eficient greutatea vehiculului și poate asigura controlabilitatea vehiculului în diferite condiții de drum. În prezent, aliajele de aluminiu și oțelul de înaltă rezistență sunt adesea utilizate în structura sistemelor de suspensie, în special în componente precum brațele de control inferioare, suporturi de suspensie și scaune de primăvară. Prin utilizarea aliajului de aluminiu, greutatea sistemului de suspensie a vehiculului poate fi redusă cu aproximativ 15% la 20%.

Cadru și șasiu cadru
Cadrul este structura de bază care poartă întregul corp și sistem de putere. Cadrele tradiționale sunt fabricate în principal din oțel, dar acum tot mai multe modele folosesc aliaje de oțel și aluminiu de înaltă rezistență pentru a reduce greutatea cadrului. Cadrele unor mașini și SUV-uri de înaltă calitate au început să folosească materiale din aliaj de aluminiu pentru a obține efecte ușoare. Prin utilizarea materialelor din aliaj de aluminiu, greutatea cadrului poate fi redusă cu 20% la 30%.

Sistem de direcție
Sistemul de direcție este o componentă cheie pentru a asigura stabilitatea și controlabilitatea conducerii vehiculului. Sistemul de direcție folosind materiale ușoare și design optimizat poate reduce eficient inerția vehiculului și poate îmbunătăți precizia controlului și viteza de răspuns. Multe vehicule de înaltă performanță și vehicule electrice au început să utilizeze aliaje de aluminiu și compozite din plastic pentru fabricarea componentelor sistemului de direcție, reducând în continuare greutatea și îmbunătățind răspunsul sistemului.

Sistem de frână
Ca o componentă de bază a siguranței vehiculului, sistemul de frânare ușor nu numai că ajută la reducerea greutății vehiculului, dar îmbunătățește și eficiența de frânare. Multe modele de înaltă performanță folosesc discuri de frână cu carbon ceramic, un material care este mai ușor și mai rezistent la căldură decât discurile tradiționale de oțel, oferind o frânare mai bună la viteză mare.

4. Provocări și dezvoltarea viitoare a tehnologiei ușoare
Deși tehnologia ușoară a înregistrat progrese semnificative în componentele șasiului auto, există încă unele provocări:

Problema costurilor
Deși materialele de înaltă performanță (cum ar fi fibra de carbon, aliajul de titan etc.) au efecte ușoare excelente, costurile lor de fabricație sunt mari. Acest lucru limitează popularitatea tehnologiei ușoare într-o anumită măsură, mai ales atunci când este dificil să o aplici la modele la un preț scăzut.

Proces de fabricație
Tehnologia de procesare a materialelor ușoare este relativ complexă și necesită noi tehnologii de fabricație și suport pentru echipamente. Procesul de formare al materialelor din fibră de carbon necesită un mediu de procesare la temperatură ridicată și de înaltă presiune, iar tehnologia de sudare a aliajelor de aluminiu și aliajelor de titan are, de asemenea, anumite dificultăți tehnice. Aceste cerințe de proces depun cereri mai mari pentru capacitățile tehnice și echipamentele de producție ale producătorilor de automobile.

Probleme de securitate
A fi ușor nu înseamnă sacrificarea siguranței. Deși materialele ușoare noi au o rezistență mai mare, există încă un decalaj între rezistența la impact și rezistența la oboseală în comparație cu materialele tradiționale. Prin urmare, modul de menținere sau îmbunătățire a siguranței, reducând în același timp greutatea este o provocare importantă cu care se confruntă o ușoară automobile.