Primjena i izazovi lagane tehnologije u dijelovima automobilskih šasija

1. Značaj lagane tehnologije
Automobilski dijelovi šasije ključne su komponente koje podržavaju kretanje vozila, nose tjelesnu težinu i osiguravaju stabilnost vožnje i sigurnost. Tradicionalno, komponente šasije kao što su okviri, sustavi ovjesa, upravljački sustavi itd. Obično koriste materijale visoke čvrstoće poput čelika ili lijevanog željeza. Iako ti materijali imaju dobru čvrstoću i izdržljivost, vozilo također čine težim. S porastom trenda laganih vozila, smanjenje težine komponenti šasije postalo je ključ za poboljšanje performansi vozila i postizanje očuvanja energije i smanjenja emisija.

Primjena lagane tehnologije ima nekoliko značajnih prednosti:

Smanjite potrošnju goriva i emisije: smanjenje težine tijela vozila izravno smanjuje teret na motoru, smanjujući na taj način potrošnju goriva i emisije ugljičnog dioksida, pomažući u skladu s sve strožim propisima o okolišu.

Poboljšana performansi rukovanja i stabilnost vožnje: Smanjenje težine šasije može učinkovito poboljšati rukovanje i stabilnost automobila, čineći vozilo reaktivnijim, posebno pri vožnju velikim brzinama i okretanjem.

Poboljšana udobnost: Lagane komponente šasije pomažu u smanjenju vibracija tijela i poboljšanju udobnosti vozila. Pogotovo kada se u sustavu ovjesa koriste lagani materijali, stabilnost vožnje može se učinkovito poboljšati.

Prošireni životni vijek: Lagani dizajni često zahtijevaju upotrebu materijala visoke performanse, visoke čvrstoće, koji ne samo da smanjuju težinu, već i poboljšava izdržljivost komponente i otpornost na zamor.

2. Provedbeni put lagane tehnologije
Postizanje lagane tehnologije uglavnom smanjuje masu komponenti šasije kako bi se osigurala njihova čvrstoća, krutost i sigurnost. Put za postizanje lagane uglavnom uključuje sljedeće aspekte:

Strukturna optimizacija dizajna
Strukturna optimizacija koristi alate kao što su računalno dizajnirani (CAD) i analiza konačnih elemenata (FEA) za dizajniranje najprihvatljive strukture koristeći najmanje količine materijala, istovremeno osiguravajući zahtjeve za izvedbu komponenti šasije. Preciznim izračunavanjem i simulacijom smanjuje se nepotrebna upotreba materijala i poboljšavaju se čvrstoća i krutost komponenti. Uobičajene metode dizajna strukturne optimizacije uključuju dizajn mreže, optimizaciju topologije i optimizaciju veličine.

Koristite materijale visoke čvrstoće
Čelik visoke čvrstoće (HSS) i čelik ultra velike čvrstoće (UHSS) uobičajeni su lagani materijali koji imaju nisku gustoću, a pritom osiguravaju visoku čvrstoću. Korištenjem ovih čelika visoke čvrstoće moguće je smanjiti težinu, istovremeno osiguravajući zahtjeve čvrstoće komponenti šasije. Posebno se široko koriste u strukturnim dijelovima okvira i tijela.

Prijave aluminijske legure
Aluminijske legure široko se koriste u komponentama automobilskih šasija zbog izvrsnih laganih svojstava. Gustoća aluminija otprilike je jedna trećina čelika. Ima dobru čvrstoću i otpornost na koroziju i pogodan je za upotrebu u sustavima ovjesa, kotačima, nosačkim okvirima i drugim komponentama. Osim toga, aluminijske legure također mogu povećati svoju čvrstoću toplinskom obradom i drugim procesima kako bi se osiguralo da sigurnost ne utječe.

Primjene kompozitnih materijala
Posljednjih godina, materijali poput kompozita ojačanih ugljičnim vlaknima (CFRP) i kompozita ojačanih staklenim vlaknima (GFRP) postupno se koriste u komponentama automobilskih šasija. Materijal od karbonskih vlakana postao je idealan materijal za lagano djelo zbog svoje izuzetno lagane težine i izvrsne vlačne čvrstoće, posebno u trkačkim automobilima i automobilima visokih performansi. Kompoziti ne samo da nude značajne uštede na težini, već i povećavaju snagu i otpornost na koroziju. Kompozitni materijali su skuplji i još uvijek nisu postali uobičajena u vozilima na masovnom tržištu.

Izrađena od legure aluminij-magnezijske
Aluminij-magnezijske legure i legure od titana su materijali koji su posljednjih godina postupno promovirani u modelima vrhunskog. Ovi leguri materijali su lakši od aluminijskih legura i imaju bolju snagu i otpornost na koroziju. Postupno se koriste u nekim visokim performansama komponenti šasije, kao što su upravljački sustavi, sustavi ovjesa i kočni sustavi.

3. Primjeri primjene lagane tehnologije
sustav ovjesa
Sustav ovjesa jedna je od najkritičnijih komponenti u šasiji automobila, koja izravno utječe na stabilnost i udobnost vožnje. Lagan dizajn sustava ovjesa može učinkovito smanjiti težinu vozila i osigurati kontrolu vozila u različitim uvjetima ceste. Trenutno se aluminijske legure i čelik visoke čvrstoće često koriste u strukturi sustava ovjesa, posebno u komponentama kao što su donje upravljačke ruke, ovjesni nosači i opruga. Korištenjem aluminijske legure, težina sustava ovjesa vozila može se smanjiti za oko 15% na 20%.

Okvir okvira i šasije
Okvir je osnovna struktura koja nosi cijeli sustav tijela i elektroenergetskog sustava. Tradicionalni okviri uglavnom su izrađeni od čelika, ali sada sve više i više modela koristi čelične i aluminijske legure visoke čvrstoće za smanjenje težine okvira. Okviri nekih vrhunskih automobila i SUV-a počeli su koristiti aluminijske legurne materijale za postizanje laganih učinaka. Korištenjem aluminijskih legura materijala, težina okvira može se smanjiti za 20% na 30%.

upravljački sustav
Sustav upravljača ključna je komponenta za osiguranje stabilnosti i upravljanja vožnjom vozila. Sustav upravljača koji koristi lagane materijale i optimizirani dizajn može učinkovito smanjiti inerciju vozila i poboljšati točnost kontrole i brzinu odgovora. Mnoga vozila s visokim performansama i električna vozila započela su s aluminijskim legurama i plastičnim kompozitima za proizvodnju komponenti sustava upravljačkog sustava, dodatno smanjujući težinu i poboljšanje odgovora sustava.

kočnica
Kao osnovna komponenta sigurnosti vozila, lagan sustav kočenja ne samo da pomaže u smanjenju težine vozila, već i poboljšava učinkovitost kočenja. Mnogi modeli visokih performansi koriste diskove ugljika-keramičke kočnice, materijal koji je lakši i otporniji na toplinu od tradicionalnih čeličnih diskova, pružajući bolje kočenje pri velikim brzinama.

4. Izazovi i budući razvoj lagane tehnologije
Iako je lagana tehnologija postigla značajan napredak u komponentama automobilskih šasija, još uvijek postoje neki izazovi:

trošak
Iako su materijali visokih performansi (poput ugljičnih vlakana, legura od titana itd.) Imaju izvrsne lagane učinke, njihovi troškovi proizvodnje su visoki. To ograničava popularnost lagane tehnologije u određenoj mjeri, pogotovo kada je teško primijeniti je u modelima s niskim cijenama.

Proizvodni postupak
Tehnologija obrade laganih materijala relativno je složena i zahtijeva novu proizvodnu tehnologiju i podršku opreme. Proces formiranja materijala od ugljičnih vlakana zahtijeva visokotemperaturno i visokotlačno okruženje za obradu, a tehnologija zavarivanja aluminijskih legura i legura titana također ima određene tehničke poteškoće. Ovi zahtjevi procesa postavljaju veće zahtjeve za tehničke mogućnosti i proizvodnu opremu proizvođača automobila.

sigurnosna pitanja
Biti lagan ne znači žrtvovanje sigurnosti. Iako novi lagani materijali imaju veću čvrstoću, još uvijek postoji jaz između njihove otpornosti na udarce i otpornosti umora u usporedbi s tradicionalnim materijalima. Stoga, kako održavati ili poboljšati sigurnost uz smanjenje težine, važan je izazov s kojim se suočava lagano u automobilu.