Aplikace a výzvy lehké technologie v dílech podvozku v automobilovém průmyslu

1. Význam lehké technologie
Díly podvozku automobilů jsou klíčové komponenty, které podporují pohyb vozidla, přenášejí tělesnou hmotnost a zajišťují stabilitu a bezpečnost jízdy. Tradičně používají komponenty podvozku, jako jsou rámy, odpružení, řídící systémy atd., Obvykle používají materiály s vysokou pevností, jako je ocel nebo litina. Ačkoli tyto materiály mají dobrou sílu a trvanlivost, také činí vozidlo těžší. S vzestupem trendu lehkých vozidel se snížení hmotnosti komponent podvozku stalo klíčem ke zlepšení výkonu vozidla a dosažení úspory energie a snižování emisí.

Aplikace lehké technologie má několik významných výhod:

Snižte spotřebu paliva a emise: Snížení hmotnosti těla vozidla přímo snižuje zátěž motoru, čímž se snižuje spotřebu paliva a emise oxidu uhličitého, což pomáhá dodržovat stále přísnější environmentální předpisy.

Vylepšená výkonnost manipulace a stabilita jízdy: Snížení hmotnosti podvozku může účinně zlepšit manipulaci a stabilitu vozidla, což způsobí, že vozidlo bude více reagovat, zejména při jízdě při vysokých rychlostech a otáčení.

Vylepšené pohodlí: Lehké komponenty podvozku pomáhají snižovat vibrace těla a zlepšit pohodlí vozidla. Zejména pokud se v systému zavěšení používají lehké materiály, lze stabilitu jízdy účinně zlepšit.

Rozšířená životnost komponent: Lehké vzory často vyžadují použití vysoce výkonných materiálů s vysokou pevností, které nejen snižují hmotnost, ale také zlepšují trvanlivost komponent a odolnost proti únavě.

2. implementační cesta lehké technologie
Realizace lehké technologie hlavně snižuje hmotnost komponent podvozku, aby byla zajištěna jejich síla, rigiditu a bezpečnost. Cesta k dosažení lehkého hmotnosti zahrnuje hlavně následující aspekty:

Konstrukční optimalizační návrh
Strukturální optimalizace používá nástroje, jako je počítačově podporovaný design (CAD) a analýza konečných prvků (FEA) k navrhování nejvhodnější struktury s použitím nejmenšího množství materiálů a zároveň zajišťuje požadavky na výkon podvozků. Přesným výpočtem a simulací se sníží zbytečné využití materiálu a zlepšuje se síla a rigidita komponent. Mezi běžné strukturální optimalizace Metody návrhu patří návrh mřížky, optimalizace topologie a optimalizace velikosti.

Použijte materiály s vysokou pevností
Ocel s vysokou pevností (HSS) a ultra vysokou pevnou ocel (UHSS) jsou běžné lehké materiály, které mají nízkou hustotu a zajišťují vysokou pevnost. Použitím těchto vysoce pevných ocelí je možné snížit hmotnost a zároveň zajistit požadavky na pevnost složek podvozku. Obzvláště se široce používají ve strukturálních částech rámu a těla.

Aplikace hliníkové slitiny
Hliníkové slitiny se široce používají v komponentách automobilového podvozku kvůli jejich vynikajícím lehkým vlastnostem. Hustota hliníku je asi třetina hustoty oceli. Má dobrou odolnost vůči síle a korozi a je vhodný pro použití v systémech zavěšení, kola, podpůrných rámcích a dalších komponentách. Kromě toho mohou slitiny hliníku také zvýšit svou sílu tepelným zpracováním a dalšími procesy, aby se zajistilo, že není ovlivněna bezpečnost.

Aplikace kompozitních materiálů
V posledních letech byly v komponentách automobilového podvozku, jako jsou komponenty vyztužené z uhlíkových vláken (CFRP) a skleněné vlákniny vyztužené kompozity (GFRP). Materiál z uhlíkových vláken se stal ideálním materiálem pro lehké hmotnosti díky jeho extrémně nízké hmotnosti a vynikající pevnosti v tahu, zejména v závodních automobilech a vysoce výkonných vozech. Kompozity nejen nabízejí významné úspory hmotnosti, ale také zvyšují odolnost vůči pevnosti a korozi. Kompozitní materiály jsou dražší a dosud se nestaly ve vozidlech s hromadným trhem.

Vyrobeno z slitiny hliníku-magnesium a slitiny titanu
Slitiny hliníku-magnesium a slitiny titanu jsou materiály, které byly v posledních letech postupně propagovány u špičkových modelů. Tyto materiály z slitin jsou lehčí než slitiny hliníku a mají lepší odolnost proti pevnosti a korozi. Postupně se používají v některých vysoce výkonných komponentách podvozku, jako jsou řídící systémy, systémy odpružení a brzdové systémy.

3.. Příklady aplikací lehké technologie
Systém pozastavení
Systém odpružení je jednou z nejdůležitějších součástí podvozku, což přímo ovlivňuje stabilitu a pohodlí jízdy. Lehký design systému odpružení může účinně snížit hmotnost vozidla a zajistit kontrolovatelnost vozidla za různých podmínek silnic. V současné době se ve struktuře suspenzních systémů často používají slitiny hliníku a ocel s vysokou pevností, zejména ve složkách, jako jsou nižší kontrolní ramena, suspenzní držáky a jarní sedadla. Použitím slitiny hliníku lze hmotnost systému suspenze vozidla snížit přibližně o 15% až 20%.

Rám a rám podvozku
Rám je základní struktura, která nese celý systém těla a napájení. Tradiční rámy jsou vyrobeny hlavně z oceli, ale nyní stále více modelů používá ke snížení hmotnosti rámu vysokopevní ocelovou a hliníkovou slitinu. Rámy některých špičkových automobilů a SUV začaly používat k dosažení lehkých efektů hliníkové slitiny. Použitím materiálů z slitiny hliníku může být hmotnost rámu snížena o 20% na 30%.

Systém řízení
Systém řízení je klíčovou součástí pro zajištění stability a kontrolovatelnosti vozidla. Systém řízení využívající lehké materiály a optimalizovaný design může účinně snížit setrvačnost vozidla a zlepšit přesnost kontroly a rychlost odezvy. Mnoho vysoce výkonných vozidel a elektrických vozidel začalo používat slitiny hliníku a plastových kompozitů k výrobě komponent řízení řídícího systému, další snižování hmotnosti a zlepšování reakce systému.

brzdový systém
Jako základní součást bezpečnosti vozidla, lehký systém brzdění pomáhá nejen snižovat hmotnost vozidla, ale také zlepšuje efektivitu brzdění. Mnoho vysoce výkonných modelů používá brzdové kotouče s koramikou uhlíku, materiál, který je lehčí a tepelně odolnější než tradiční ocelové disky, což poskytuje lepší brzdění při vysokých rychlostech.

4. Výzvy a budoucí rozvoj lehké technologie
Přestože lehká technologie dosáhla významného pokroku v komponentách automobilového průmyslu, stále existují určité výzvy:

Problém s náklady
Ačkoli vysoce výkonné materiály (jako jsou uhlíkové vlákno, slitina titanu atd.) Mají vynikající lehké účinky, jejich výrobní náklady jsou vysoké. To do určité míry omezuje popularitu lehké technologie, zejména pokud je obtížné ji aplikovat v levných modelech.

Výrobní proces
Technologie zpracování lehkých materiálů je relativně složitá a vyžaduje novou výrobní technologii a podporu vybavení. Proces formování materiálů z uhlíkových vláken vyžaduje vysokoteplotní a vysokotlaké prostředí zpracování a technologie svařování slitin hliníku a titanových slitin má také určité technické potíže. Tyto požadavky na procesy kladou vyšší požadavky na technické schopnosti a výrobní vybavení výrobců automobilů.

Bezpečnostní problémy
Být lehký neznamená obětování bezpečnosti. Ačkoli nové lehké materiály mají vyšší sílu, stále existuje mezera mezi jejich odolností proti nárazu a odolností proti únavě ve srovnání s tradičními materiály. Proto, jak udržovat nebo zlepšit bezpečnost při snižování hmotnosti, je důležitou výzvou, která čelí automobilovému lehkému váha.