Bruksområde og utfordringer med lett teknologi i bildeler

1. Betydningen av lett teknologi
Automotive chassisdeler er sentrale komponenter som støtter kjøretøybevegelse, bærer kroppsvekt og sikrer kjørestabilitet og sikkerhet. Tradisjonelt bruker chassiskomponenter som rammer, fjæringssystemer, styringssystemer, etc., vanligvis materialer med høy styrke som stål eller støpejern. Selv om disse materialene har god styrke og holdbarhet, gjør de også kjøretøyet tyngre. Med økningen av trenden med lette kjøretøyer, har reduksjon av vekten av chassiskomponenter blitt nøkkelen til å forbedre kjøretøyets ytelse og oppnå energibesparing og utslippsreduksjon.

Bruken av lett teknologi har flere betydelige fordeler:

Reduser drivstofforbruket og utslippene: Å redusere vekten av kjøretøyets kropp reduserer byrden på motoren direkte, og reduserer dermed drivstofforbruket og utslipp av karbondioksid, og bidrar til å overholde stadig strengere miljøforskrifter.

Forbedret håndtering av ytelse og drivstabilitet: Å redusere chassisvekten kan effektivt forbedre bilens håndtering og stabilitet, noe som gjør kjøretøyet mer responsivt, spesielt når du kjører i høye hastigheter og svinger.

Forbedret komfort: Lette chassiskomponenter bidrar til å redusere kroppsvibrasjoner og forbedre kjøretøyets komfort. Spesielt når lette materialer brukes i suspensjonssystemet, kan drivbarheten forbedres effektivt.

Utvidet komponentlevetid: Lette design krever ofte bruk av høye ytelser, høye styrke materialer, som ikke bare reduserer vekten, men også forbedrer holdbarheten og utmattelsesmotstanden.

2. Implementeringsvei for lett teknologi
Realiseringen av lett teknologi reduserer hovedsakelig massen av chassiskomponenter for å sikre deres styrke, stivhet og sikkerhet. Veien for å oppnå lettvekt inkluderer hovedsakelig følgende aspekter:

Strukturell optimaliseringsdesign
Strukturell optimalisering bruker verktøy som datamaskinstøttet design (CAD) og endelig elementanalyse (FEA) for å designe den mest fornuftige strukturen ved å bruke minst mulig materialer, samtidig som du sikrer ytelseskravene til chassiskomponenter. Gjennom nøyaktig beregning og simulering reduseres unødvendig materialbruk og styrken og stivheten til komponenter forbedres. Vanlige strukturelle optimaliseringsdesignmetoder inkluderer nettdesign, optimalisering av topologi og størrelsesoptimalisering.

Bruk materialer med høy styrke
Høy styrke stål (HSS) og ultrahøy styrke stål (UHSS) er vanlige lette materialer som har lav tetthet, samtidig som du sikrer høy styrke. Ved å bruke disse høye styrke stålene, er det mulig å redusere vekten samtidig som du sikrer styrkekravene til chassiskomponenter. De er spesielt mye brukt i strukturelle deler av rammen og kroppen.

Applikasjoner i aluminiumslegering
Aluminiumslegeringer er mye brukt i chassiskomponenter på biler på grunn av deres utmerkede lette egenskaper. Tettheten av aluminium er omtrent en tredjedel av stål. Den har god styrke og korrosjonsmotstand og er egnet for bruk i fjæringssystemer, hjul, støttrammer og andre komponenter. I tillegg kan aluminiumslegeringer også øke styrken gjennom varmebehandling og andre prosesser for å sikre at sikkerhet ikke blir påvirket.

Bruksområder av komposittmaterialer
De siste årene har materialer som karbonfiberarmerte kompositter (CFRP) og glassfiberarmerte kompositter (GFRP) gradvis blitt brukt i bilkabinettkomponenter. Karbonfibermateriale har blitt et ideelt materiale for lettvekt på grunn av sin ekstremt lette og utmerkede strekkfasthet, spesielt i racerbiler og biler med høy ytelse. Kompositter tilbyr ikke bare betydelige vektbesparelser, men øker også styrke og korrosjonsmotstand. Komposittmaterialer er dyrere og har ennå ikke blitt vanlig i massemarkedsbiler.

Laget av aluminiumsmagnesiumlegering og titanlegering
Aluminiumsmagnesiumlegeringer og titanlegeringer er materialer som gradvis har blitt promotert i high-end modeller de siste årene. Disse legeringsmaterialene er lettere enn aluminiumslegeringer og har bedre styrke og korrosjonsmotstand. De blir gradvis brukt i noen høyytelses chassis-komponenter, for eksempel styringssystemer, fjæringssystemer og bremsesystemer.

3. Søknadseksempler på lett teknologi
fjæringssystem
Suspensjonssystemet er en av de mest kritiske komponentene i et bilchassis, noe som direkte påvirker kjørestabilitet og komfort. Den lette utformingen av fjæringssystemet kan effektivt redusere vekten på kjøretøyet og sikre kjøretøyets kontrollerbarhet under forskjellige veiforhold. For tiden brukes ofte aluminiumslegeringer og stål med høy styrke i strukturen til suspensjonssystemer, spesielt i komponenter som lavere kontrollarmer, fjæring og fjærseter. Ved å bruke aluminiumslegering kan vekten av kjøretøyets suspensjonssystem reduseres med omtrent 15% til 20%.

Ramme og chassisramme
Rammen er den grunnleggende strukturen som bærer hele kropps- og kraftsystemet. Tradisjonelle rammer er hovedsakelig laget av stål, men nå bruker flere og flere modeller stål- og aluminiumslegeringer med høy styrke for å redusere vekten på rammen. Rammene på noen avanserte biler og SUV-er har begynt å bruke aluminiumslegeringsmaterialer for å oppnå lette effekter. Ved å bruke aluminiumslegeringsmaterialer, kan vekten på rammen reduseres med 20% til 30%.

styringssystem
Styringssystemet er en nøkkelkomponent for å sikre kjøretøyets driftsstabilitet og kontrollerbarhet. Styringssystemet ved hjelp av lette materialer og optimalisert design kan effektivt redusere kjøretøyets treghet og forbedre kontrollnøyaktigheten og responshastigheten. Mange kjøretøy med høy ytelse og elektriske kjøretøyer har begynt å bruke aluminiumslegeringer og plastkompositter for å produsere styringssystemkomponenter, redusere vekten ytterligere og forbedre systemresponsen.

bremsesystem
Som en kjernekomponent i kjøretøyets sikkerhet hjelper ikke bare bremsesystemets lette vekt på kjøretøyets vekt, men forbedrer også bremseeffektiviteten. Mange høyytelsesmodeller bruker karbon-keramiske bremseskiver, et materiale som er lettere og mer varmebestandig enn tradisjonelle stålskiver, noe som gir bedre bremsing i høye hastigheter.

4. Utfordringer og fremtidig utvikling av lett teknologi
Selv om lett teknologi har gjort betydelige fremskritt i bilkabinettkomponenter, er det fortsatt noen utfordringer:

Kostnadsproblem
Selv om materialer med høy ytelse (for eksempel karbonfiber, titanlegering, etc.) har utmerkede lette effekter, er produksjonskostnadene høye. Dette begrenser populariteten til lett teknologi til en viss grad, spesielt når det er vanskelig å bruke den i lavprisede modeller.

Produksjonsprosess
Behandlingsteknologien til lette materialer er relativt kompleks og krever ny produksjonsteknologi og utstyrsstøtte. Formasjonsprosessen med karbonfibermaterialer krever et høyt temperatur- og høytrykksbehandlingsmiljø, og sveiseteknologien til aluminiumslegeringer og titanlegeringer har også visse tekniske vanskeligheter. Disse prosessbehovene stiller høyere krav til tekniske evner og produksjonsutstyr til bilprodusenter.

Sikkerhetsproblemer
Å være lett betyr ikke å ofre sikkerhet. Selv om nye lette materialer har høyere styrke, er det fortsatt et gap mellom deres påvirkningsmotstand og utmattelsesmotstand sammenlignet med tradisjonelle materialer. Derfor er hvordan du kan opprettholde eller forbedre sikkerheten mens du reduserer vekten en viktig utfordring på bilens lettvekt.