首页 科普 正文

汽车材料发展(汽车配件材料和工艺的研发趋势都有哪些)

随着人们需求的不断提升,汽车工业对高强、轻质材料的需求刺激了材料研发、工程设计、工艺制造三个领域研发的迅猛发展。在材料、设计创新及工艺创新的通力合作下,高强、轻质材料的可成型及其成型系统的柔性正在不断提高。下面简单介绍下汽车配件材料和工艺的研发趋势:

一、配件材料的研发

在现代汽车工业中,为了能够成功地应对安全、结构和底盘部件批量的挑战,想得到高强度就必须以牺牲材料的可成型性作为代价。例如超高强度钢材,如马氏体相钢很小的变形就会导致其失效,相反的是较低强度的钢材在失效前能够表现出高的可、延展性。对于汽车车身而言,这种关系在优化材料的选择土起着重要作用。但通过不断的技术积累,提高强度与提高可成型性之间的矛盾随着可选的新型多相钢材的增加而逐渐弱化,现在相当强度的钢材也可获得较高的可延展性、更好的冷成型性能以及更高的抗拉强度。

二、工程材料的选用

在现代汽车的车身上,外壳和结构件之间包含着相当数量不同种类的材料。因此要根据各部件的不同选用不同的工程材料。对于高抗拉强度钢材的使用,可依据它们的材料特性进行粗略的分类。在毛坯材料的选择时,必须依据具体的抗拉强度级别,并考虑其成型的应变特性。汽车车身部件使用的典型材料主要有:

复合相和马氏体相钢:用于与碰撞安全相关的主要部件,如梁、侧边冲击单元、保险杠;

高抗拉强度钢:用于带平滑弧线的拉伸件,如车门、罩、顶盖;

高强自由填隙原子钢:用于带有拉伸和深压延应力的非常难压延的部件,如内门板、侧板、翼子板;

双相钢:用于结构件,如车顶纵梁、轮子,以及带有特殊抗凹性的拉伸车身外皮,如车门、前盖、行李箱盖;

烘烤硬化和磷化合金钢:用于难拉伸板,如车门、前盖、顶盖;

残余奥氏体钢:用于强吸能特性的结构件,如梁、车纵梁。

三、创新的成型工艺

高强轻质的部件对装备提出了更高的技术要求。通常情况下,传统的设备已经无法满足最新的超强度材料的需求。在冲压车间的实际中,经过验证行之有效的方法包括:

(1)高强度钢的成型

对高强度和超强度钢进行冷成型的优点是能够明显缩短周期。对于复杂件的局限性是使用冷成型时存在着“回弹”现象。另外,这种工艺要求压力机吨位高,而且需要昂贵材料制造的刚性模具以减少磨损。

(2)使用双滑块多工位压力机的冷成型

带独立成型工位的双滑块六工位压力机可进行高强度板的精拉伸,对成型系统的柔性、可靠性和速度有着严格的要求。多工位压力机用于高强度和超强度钢是其迈向未来的重要一步。

(3)组合式冷成型

在现有的机械式压力机上进行改造,将首台压力机更换成液压机便可实现对高强度钢。最近几年由于诸如动力缸,的模态转换和环阀技术促进了驱动技术的进步,液压拉伸压力机的效率有了很大的提高。即使在小底座表面也能够提供更高的冲压在行程、装模空间和冲压力方面拥有更大的柔性,冲压线上可使用模具的数量增加。

(4)在成型过程中形成高强度钢

加压淬火也称热挤压或热成型,主要用于精度要求高的复杂的高强度零件成型。由于加热和冷却的工艺要求,根据不同工件情况,这种方法需要较长的制造周期。在成型过程中为确保加压淬火的成功,需在材料表面涂上一层铝硅合金以预防产生氧化皮。毛坯或型坯应在炉子里加热以获得奥氏体组织。为防止空气冷却,已经加热的坯料需尽快送到压力机冲压,接着由诸如机器人等自动化装置把工件从模具中取出。

四、新型冲压油的研制

(1)硅钢板是比较容易冲切的材料,一般为了工件成品的易清洗性,在防止冲切毛刺产生的前提下会选用低粘度的冲压油。

(2)碳钢板主要用于汽车防护板等工艺要求不高的低精工,所以在选用冲压油时首先应该注意的是拉伸油的粘度。其次必须考虑使成形容易的油性、防止卡咬的极压性、防锈性、脱脂性以及在焊接时不产生有毒气体。

(3)镀锌钢板因为和氯系添加剂会发生化学反应,所以在选用冲压油时应注意氯型冲压油可能发生白锈的问题,而使用硫型冲压油可以避免生锈问题,但冲压后应尽早脱脂。

(4)奥氏体不锈钢是容易产生硬化的材料,一般使用含有硫氯复合型添加剂的冲压油,在保证极压性能的同时,避免工件出现毛刺、破裂等问题。

以上就是汽车配件新型材料和制造工艺的研发趋势,通过不断的改善制造工艺可以使得汽车配件制造行业得到深远的发展。

近日,奥迪发布了全新一代奥迪A3。值得一提的是,全新一代奥迪A3的一大产品特点就是新车的座椅将使用再生材料制成,而随着关于该座椅更多信息的公布,大家对于对于可再生材料的讨论也逐渐热闹起来。

事实上,随着人们环保意识的不断增强,消费者对于可再生材料的使用不再陌生,同时也也越来越愿意接受可再生材料。与此同时,在奥迪之前已经有不少车企都将可再生的材料运用到了汽车之中,可再生材料也成为了车企的“香饽饽”。

奥迪A3:座椅、地毯使用PET塑料瓶打?

全新一代奥迪A3在其座椅以及脚垫部分采用了可再生材料。其中,座椅中89%的织物材料使用了再回收的PET塑料瓶,经巧加工后纺制成纱线。据悉,每个座椅最多使用45个容量为1.5升的PET塑料瓶,而奥迪官方也表示这种环保织物材料在视觉与触感上,与传统内饰材料几乎没有差别。

除座椅以外,全新一代奥迪A3的地毯也运用了回收的PET塑料瓶,而隔热材料、吸热层、后备厢侧板装饰件、地板等处也均有这种环保材料的身影。对此,奥迪认为在未来几年,将会增加车型序列中再生材料的使用。

极星Precept:天然亚麻纤维应用于内饰面板

与全新一代奥迪A3相同,极星Precept对于可再生材料的使用也在车内。据悉,极星Precept采用了由高科技环保材质和先进工艺打造的全新环保内饰,以实现环境可持续发展。

极星官方介绍,Bcomp公司提供的天然亚麻纤维复合材料被应用于内饰面板和座椅背板部分,其相比传统内饰件减重高达50%,并能减少80%的塑料使用。

此外,Polestar极星的3D飞线汽车座椅也使用了可再生材料,其使用的纤维源来自可回收的PET塑料瓶,内衬和头枕由则由可回收的软木纤维制成,地毯则源自可回收的渔网。极星官方称,相比传统的真皮、原木和镀铬材质的内饰,这样的选材十分具有开创性。

沃尔沃:可再生塑料用于中控台、地毯和座椅

沃尔沃曾经发布过一款全新XC60?T8插混版测试车型,其将车上的多个塑料组件更换为可再生塑料。具体而言,该车的中控台采用废弃渔网和航海缆绳中的再生纤维和塑料制成,地毯则与全新一代奥迪A3类似,含有用PET塑料瓶制成的纤维,以及服装生产商边角料中的可再生混纺棉材料。

与此同时,在座椅方面,该也采用了PET塑料瓶制成的纤维。此外,该车还将其他沃尔沃旧车上的旧座椅来制成发动机盖下的隔音材料。

值得一提的是,在2018年,沃尔沃还宣布了关于可再生材料的计划,其表示自2025年起,沃尔沃所有新车上所使用的塑料至少25%将来自可再生材料。

菲亚特:使用再生塑料打造座椅

在1月初,菲亚特发布了菲亚特500Hybrid以及菲亚特Panda?Hybrid两款微混车型。在这两款新车中同样使用了可再生材料。

据菲亚特官方介绍,两车的座椅设计采用了一种名为SEAQUAL?YARN的材料。资料显示,SEAQUAL?YARN主要来自再生塑料,经过加工变成聚对苯二甲酸乙二酯薄片,并加入到织物的缝线里,达到环保的目的。

宝马X3:散热进气口零部件应用再生聚丙烯

相比于前几者,宝马对于可再生材料的使用来到了车外,其在X3散热进气口零部件就应用了可再生材料。

据悉,该零部件由可再生的Mafill?CR?HT?5344?H材料打造。值得一提的是,Mafill?CR?HT?5344?H是Ravago公司首个全球统一规格的再生聚丙烯产品,其无论是使用欧洲还是在美国地区提供的原料生产,均可提供相同的质量。

福特:每辆车使用300个塑料回收瓶

此外,福特也是极力并推崇使用可再生材料的车企。据悉,福特平均每辆车使用300个塑料回收瓶,相当于每年约12亿个塑料瓶,用于制造所有汽车、SUV的车身底板,以及F系列卡车的轮胎内衬。

福特表示,可以再生的塑料是汽车零部件的理想选择,因为它轻质,可以提高车辆的空气动力学性能。此外,福特还表示,更好的空气动力学也提高了2020?Ford?Escape车款的燃油效率,并提供了一个更为安静的驾乘环境。

可再生材料为何成了“香饽饽”?

事实上,除了上述几个车企之外,捷豹路虎、奔驰、保时捷、丰田、通用等也都在自家的产品中使用到了比如生物基塑料、生物基纤维等可再生材料,而由此可以看出,可再生材料在汽车中的应用有着很大发展空间,其也成为了车企手中的“香饽饽”。

可再生材料之所以备受重用,其主要原因就是环保、安全无毒且节省了资源。以PET塑料为例,每年有超过800万吨的PET塑料可以被再利用,且其回收价值极高。也正因此,车企加速了将PET塑料转化为新材料的进程,并将其运用到产品中。

除此之外,极大提高轻量化,以及具备性能优良、低VOC等特点也是可再生材料备受青睐的原因。与此同时,车企使用这些可再生材料对其品牌宣传也起到一定作用。毕竟,节能减排不仅仅需要体现在产品的排放方面,同时在产品生产过程中的减排也需要体现。

当然,同时需要注意的是,可再生材料也并不是可以应用到汽车的每一个方面,因为这些可再生的材料种类较为单一,可控性较差。同时,其热稳定性也较差,用于汽车,在高温条件下力学性能达不到标准。而这也是为什么目前可再生材料主要用于座椅、地毯这些方面的原因。

与此同时,可再生材料的利用不仅仅需要车企单方面努力,其也需要与材料企业互相配合,一同打造低成本、高性能、可满足汽车应用性能的可再生材料。而随着技术的进步,以及保护意识的普及,我们也有理由相信在不久的将来可再生材料会被广泛应用到汽车中。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。