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Sehen Sie sich die neuen Fahrzeugmaterialien und -prozesse an, die in der Herausforderung des Automobilleichtbaus entstanden sind

Schwierigkeiten und Herausforderungen beim Leichtgewicht chinesischer Autos


Die rasante Entwicklung der Automobilindustrie hat Chinas Fertigungsindustrie neue Möglichkeiten und weitere Herausforderungen eröffnet. Obwohl Chinas Automobilindustrie nach jahrzehntelanger Entwicklung große Errungenschaften gemacht hat, sieht sie sich im Bereich der Leichtbauforschung noch immer mit vielen Schwierigkeiten konfrontiert, vor allem in folgenden Aspekten.

Sehen Sie sich die neuen Fahrzeugmaterialien und -prozesse an, die in der Herausforderung des Automobilleichtbaus entstanden sindZuallererst Chinas Autoindustrie verfügt über keinen vollständigen technischen Produktstandard für automobile Leichtbaukomponenten. Die meisten Automobilhersteller verwenden traditionelle Designkonzepte in Karosserieentwicklungsprojekten. Zweitens hat Chinas Leichtbauforschung erst spät begonnen. Der Einsatz von Materialien in der Karosserie ist nicht tief genug, und die Arten und Leistungen von Leichtbaumaterialien sind noch weit vom Ausland entfernt. Schließlich ist die Entwicklung, Herstellung und Verarbeitung neuer Werkstoffe aufgrund der noch nicht ausgereiften Technologie aufwendig und es ist schwierig, kurzfristig eine perfekte Industriekette zu bilden. Infolgedessen sind die Kosten für die Körperanwendung erheblich gestiegen.

Gegenwärtig hat die Welt Vorschriften zu Sicherheit, Emissionen, Kraftstoffverbrauch und anderen Aspekten eingeführt, um die Sicherheit und Umweltleistung von Automobilprodukten durchzusetzen. Mit der kontinuierlichen Entwicklung und dem kontinuierlichen Verbrauch von Energie sind Chinas Energiespar- und Emissionsminderungsanforderungen für Automobile immer strenger und sicherer geworden. Energieeinsparung und Umweltschutz sind für Forscher im Automobilbereich eindeutig die wichtigsten Leistungsindikatoren geworden. Die Entwicklung umweltfreundlicherer und energiesparenderer Fahrzeuge ist zu einer der wichtigsten Richtungen in der heutigen Automobilforschung geworden.

Das Kraftstoffverbrauch und Emissionen von Automobilen hängen eng mit der Qualität des Fahrzeugs zusammen. Die Forschungsdaten zeigen, dass je leichter die Qualität des Autos ist, die entsprechende Motorlast entsprechend reduziert werden kann. Wenn das Fahrzeuggewicht um 10 % reduziert wird, kann der Kraftstoffverbrauch um 6 % bis 8 % gesenkt werden. Da die gewöhnliche Rohkarosserie 20 bis 35 % der gesamten Fahrzeugmasse ausmacht, ist die Gewichtsreduzierung der Fahrzeugkarosserie für die Gewichtsreduzierung des Gesamtfahrzeugs wesentlich.

Aufgrund des begrenzten Raums für die traditionelle Optimierung des Stahlprozesses und der Schwierigkeit, Verarbeitungsanlagen an neue Karosseriematerialien anzupassen, ist der Einsatz neuer Materialien und Prozesse der wichtigste Weg, um eine leichte Karosserie zu erreichen. Die neuen Leichtbaumaterialien lassen sich hauptsächlich in niedrigdichte und hochfeste Materialien unterteilen. Die aktuellen Leichtbauwerkstoffe mit geringer Dichte finden breite Anwendung in Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen, während sich hochfeste Werkstoffe hauptsächlich auf hochfeste Stähle beziehen.

Anwendung neuer Materialien im Leichtbau

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  1. ▶ Hochfester Stahl mit einer Streckgrenze von 210-550 MPa, gekennzeichnet durch niedrigen Preis, hohe strukturelle Festigkeit, ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit und einfache Stempeln und Schweißen. Es kann traditionelle Produktionslinien voll ausnutzen und ist in dieser Phase das Material der Wahl für den Leichtbau. Derzeit werden hauptsächlich hochfeste Stahlwerkstoffe an den Verstärkungsteilen der Karosserie verwendet, wie den Seitensäulen der AB-Säule, dem Bodenseitenträger, dem Türkollisionsschutz und anderen besonders wichtigen Teilen. Der Hauptmechanismus der Gewichtsreduzierung besteht darin, die eigene ultrahohe Festigkeit voll auszunutzen, um die Dicke der Stahlplatte zu reduzieren und die Gewichtsreduzierung der Fahrzeugkarosserie zu erreichen und auch die Sicherheitsleistung des Fahrzeugs zu verbessern. Der Einsatz von hochfesten Stahlwerkstoffen in europäischen und amerikanischen Ländern hat mehr als 55 % erreicht, und der Einsatz von Chinas Eigenmarken hat ebenfalls etwa 45 % ausgemacht.
  2. ▶ Im Vergleich zu Stahl beträgt die Dichte von Aluminiumlegierungen nur 35 % der Dichte von Stahl. Die Dichte der Aluminiumlegierung ist gering, die Schlagzähigkeit ist gut und die Energieaufnahme ist doppelt so hoch wie die von Stahl. Daher hat es große Vorteile in Bezug auf das Sicherheitskollisionsverhalten. Darüber hinaus verfügt Aluminiumlegierung über große Reserven und eine hohe Recyclingquote. Als neuer Leichtbauwerkstoff findet es im Automobilbau breite Anwendung. Den Forschungsdaten zufolge kann das Aluminiumprodukt eine Gewichtsreduktionsrate von etwa 50 % im Körper erreichen. Unter der Bedingung, dass die Leistung der Fahrzeugkarosserie erfüllt wird, kann das Gewicht der Fahrzeugkarosserie stark reduziert werden, und das Gewicht der Fahrzeugkarosserie kann realisiert werden.
    Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Aluminiumlegierungsmaterialien die Serien 5 und 6. Die 5er Serie wird hauptsächlich für Karosserieverstärkungen verwendet und die 6er Serie wird hauptsächlich für den Rahmen und die äußere Abdeckung der Karosserie verwendet. Audi A8, Jaguar XJ und andere Modelle haben eine Vollaluminiumkarosserie erreicht, die Karosserie besteht aus Aluminium, der Rahmen ist dreidimensionale Struktur, die äußere Abdeckung ist aus Aluminiumblech gestanzt, im Vergleich zu einer ähnlichen Stahlkarosserie wird die Karosseriequalität um reduziert 30%-50% Der Kraftstoffverbrauch wird um 5%-8% reduziert.

  3. ▶ Als Metallwerkstoff mit der geringsten Dichte hat Magnesiumlegierung eine höhere spezifische Festigkeit und spezifische Steifigkeit als Aluminiumlegierungen und Stahl. Darüber hinaus verfügt es über gute Energieabsorptions-, Wärmeableitungs- und Geräuschreduzierungseigenschaften. Eines der derzeit verwendeten Materialien ist der Guss GangKastengehäuse, Lenkrad, Motorhalterung usw., die gute Aussichten für eine leichte Anwendung bietet. Aufgrund des kleinen Schmelzpunkts von Magnesium und des großen Erstarrungskristallisationsbereichs ist es jedoch schwierig, ein Schmelzbad zu bilden, die Verbindungszuverlässigkeit ist nicht hoch und die chemische Aktivität ist hoch und die Gefahr bei der Herstellung und Produktion ist groß. was die Entwicklung von Leichtbauwerkstoffen aus Magnesiumlegierungen stark einschränkt. In diesem Stadium ist der Anwendungsbereich geringer als der von Aluminiumlegierungsmaterialien.
  4. ▶ Um den Anforderungen an Leichtbau, Korrosionsschutz, Ästhetik usw. gerecht zu werden, werden in der aktuellen Anwendung von Karosseriematerialien zunehmend nichtmetallische Werkstoffe von Automobilentwicklern bevorzugt. Leichte nichtmetallische Materialien, die in der Karosserie verwendet werden, sind hauptsächlich technische Kunststoffe und Verbundwerkstoffe. Klasse.
    Zu den technischen Kunststoffmaterialien gehören hauptsächlich PE, PVC, PA usw. Aufgrund der geringen Dichte, des Korrosionsschutzes, der Antivibrationswirkung und der hervorragenden Formgebung werden diese Materialien durch gasunterstütztes Formen (GAM), wasserunterstütztes Formen (WAM .) hergestellt ) und Zweikomponenten-Spritzguss. Die Verarbeitungstechnologie der Formgebungstechnologie wie (DAM) hat es zu einer großartigen Anwendung in Karosseriematerialien wie Stoßfängern, Kotflügeln und Autoteilen wie Innen- und Außenteilen gemacht. Verbundmaterial bezieht sich auf eine Kombination von zwei oder mehr Materialien, die normalerweise aus einer Matrix und einer Verstärkung bestehen. Das Verstärkungsmaterial umfasst hauptsächlich Faser- und Polymermaterialien. Aufgrund der geringen Dichte, der hohen Festigkeit und der guten Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit von Verbundwerkstoffen wird es hauptsächlich in Automobilkomponenten wie Aufhängungen und Rahmen verwendet.

Anwendung neuer Technologien im Leichtbau

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  1. ▶ Laser Tailor Welding (TWB) ist ein Verarbeitungsverfahren, bei dem die Brammen mit unterschiedlicher Dicke, Material, Stanzleistung, Festigkeit und Oberflächenbehandlung werden zuerst zusammengeschweißt, dann erfolgt die Gesamtstanzung [6]. 1985 setzte Volkswagen als erster Hersteller die Laser-Tailor-Schweißtechnologie ein. Dann, im Jahr 1993, wurde diese Technologie auch in Nordamerika populär. China führte Ende der 1990er Jahre die Laser-Tailor-Schweißtechnologie ein. Gegenwärtig ist Baosteel das größte Laserschweißunternehmen in China und das größte Laserschweißunternehmen in Asien. Es verfügt über mehr als 20 Laserschweißlinien und kann mehr als 20 Millionen Brammen pro Jahr produzieren. Der Marktanteil beträgt über 70 %. Die Laser-Tailor-Schweißtechnologie wird häufig für Karosserieteile wie Türinnenbleche, Karosserieseitenrahmen, Böden und Radabdeckungen eingesetzt.
  2. ▶ Bei hochfesten Stahlblechen nimmt mit steigender Streckgrenze und Zugfestigkeit des Materials der Rückprall des Blechs stark zu, die Umformeigenschaften werden erheblich reduziert und die Maßhaltigkeit der Teile ist schwer zu gewährleisten. insbesondere für die übersteigende Festigkeit Bei Teilen mit 1000 MPa und komplexen Formen ist der allgemeine Stanzprozess schwierig zu formen. Derzeit kann die Warmumformtechnik von hochfestem Stahl gut eingesetzt werden. Die Heißprägeformtechnologie realisiert hauptsächlich die Verarbeitung von Blech durch die Kombination von Wärmebehandlung und Hochtemperaturumformung. Der Prozess umfasst hauptsächlich das Stanzen von Blechen, das Erhitzen in den Austenitzustand, das Stanzformen, das Abschrecken durch Abkühlen und schließlich das Erhalten eines hochfesten Formteils mit gleichmäßiger Martensitstruktur. Komponenten. Aufgrund seiner hohen Festigkeit, Rückprallfreiheit und seines geringen Gewichts hat das Formmaterial ein breites Anwendungsspektrum, von denen die meisten seitlich angebrachte AB-Säulen, vordere und hintere Stoßfänger und andere Verstärkungen sind.
  3. ▶ Neben der oben genannten Umformtechnik werden häufig hydraulische Umformverfahren, ungleiche Dickenwalzverfahren, Verbundspritzgussverfahren usw. eingesetzt. Diese fortschrittlichen Formgebungsverfahren erfüllen die Anforderungen neuer Leichtbaumaterialien und -strukturen. Es hat einen breiten Weg für die Realisierung von Leichtbaustraßen eröffnet.

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