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定位轻量化 细数通用的各项造车材料及技术

2017-6-13 08:33| 发布者: admin| 查看: 38| 评论: 0

摘要: 据外媒报道,通用正竭力将轻量化材料与创新制造工艺相结合,并将其应用到旗下新款乘用车及卡车中。为此,通用多管齐下,引入新的装配线材料、鼓励工程师团队提出创新方案并应用到车辆制造中。 在过去的一个多世纪里 ...
轻量化,产能布局,黑科技,前瞻技术,通用轻量化材料,通用轻量化汽车制造,通用乘用车轻卡轻量化材料
        据外媒报道,通用正竭力将轻量化材料与创新制造工艺相结合,并将其应用到旗下新款乘用车及卡车中。为此,通用多管齐下,引入新的装配线材料、鼓励工程师团队提出创新方案并应用到车辆制造中。

轻量化,产能布局,黑科技,前瞻技术,通用轻量化材料,通用轻量化汽车制造,通用乘用车轻卡轻量化材料
        在过去的一个多世纪里,低碳钢一度成为轿车及轻卡的标配原材料。低碳钢确实是一种极佳的汽车生产用原材料,因为其价格较低廉、易于焊接、易于弯曲成形(bend to shape)、金属耐疲劳度也较高。然而,该类材料也存在许多瑕疵,例如:耐腐蚀性受限、分量较重。尽管上漆及电镀两项工艺几乎可以消除其在耐腐性性方面的不足,但却无法减轻低碳钢的重量。

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        在谈到乘用车时,车企通常不太会特别关注车重,他们将重心放在车辆的舒适度方面,通过提升发动机的动力输出,借此抵消车重的增量。近年来,燃油经济型法规愈发严苛,由于实现轻量化可提升车辆性能,全球各大轿车及卡车制造商都在竭力实现“轻量化”这一目标。轻量化是汽车业的术语,通过制造更轻的车辆,提升车辆的燃油经济性及性能。
        铝合金是通用首选的轻量化材料,该材料曾被用于制造商用飞机,如今各大车企纷纷将该轻量化材料应用到车辆生产中。铝合金易加工、经久耐用,其耐腐蚀性要强于低碳钢。通用采用铝板(sheet aluminum)制造车身钣金件、采用挤制铝材(extruded aluminum)制造车架滑轨(extruded aluminum)、采用复杂精细的铝铸件替换由数十个小零件组成的较大单元组,这样既减轻重量,又降低其结构的复杂性,还提升了材料的刚度及碰撞性能(crash performance)。铝材还被专门用于制造雪佛兰C7 Corvette及雪佛兰Malibu。新款凯迪拉克CT6则用铝材取代低碳钢,使该款全尺寸豪华轿车的重量比宝马5系轿车要轻许多。
        在某些情况下,仅仅使用铝材并非最好的选择。高强度钢和轻量化合金搭配使用后,可增强材料的强度、耐腐蚀性及吸音效果。由于这类材料的机械特性存在差异,通用的工程师们不得不研发新技术,以便粘合铝材和高强度钢这两种不同的材料。

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        为此,通用采用了先进的点焊技术,使熔点不同的材料能够紧密的粘合在一起。车企将轻质铝皮(aluminum skin)与结实耐用的钢架组合在一起,使两种材料实现互补,在提升强度的情况下减轻车重。
        这类零件通常还需要效果更强大的粘合剂,提升两种材料的粘合度。尽管将类似的金属材料熔断很容易,但将铝材和钢材焊接到一起就很难了,前者的熔点在1200℉(约合648.9℃),后者的熔点却在2600℉(约合1426.7℃)。为此,通用采用了特殊的工程制造工艺,将机械性能存在较大差异的两款金属材料熔合在一起,且未对两种材料造成损坏。
        通用的工程师们还研发了一款焊嘴(welding tip),极大地加速了装配工艺的推进速度。多种材料焊接不仅无需使用分量较重、价格较高的铆钉,仅仅就消除铆钉一项,通用每辆车的制造成本就节省了100美元。

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        除了铝材及高强度钢外,通用还在车辆的制造过程中使用了镁,因为该材料在所有金属中分量最轻。与铝材相较,分量轻了33%,其强度及耐腐蚀性却大幅提高。该材料易于进行铸造及机加工,由于其工作温度较低,可延长零部件生产设备的使用寿命。不幸的是,与大多数金属相较,镁的熔点较低,强度表现也并非很出色(与钢材相较),进而限制了该材料的应用。尽管如此,对于大型铸件及特定部件而言,镁仍是一种极为出色的结构材料。

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        对汽车制造而言,碳纤维是应用前景最好的一种轻量化材料,其强度与钢材相同、硬度是钢材的两倍、分量只占钢材的一部分,属于非金属物质,可采用机织(woven)、成型、模塑技术,几乎可以将其制成任意形状。碳纤维的强度极高,耐腐蚀性也极强,但耐热性不如金属。
        近十年来,尽管赛车团队及飞机制造商均盛赞碳纤维的各项优点,但该材料由于造价高昂,难以被用于量产车型。通用正致力于一项碳纤维车轮项目,承诺实现车辆减重40磅。车轮的重量被认为是“旋转质量及非悬挂重量(rotating and unsprung mass)”,这意味着每降低一盎司的重量,将大幅提升车辆的能效及驾驶动态性。
        通用的轻量化项目将长期致力于乘用车及轻卡的车身减重,将为消费者提供燃油经济性更好、驾驶舒适度更高的车辆。通用致力于减少及简化制造工艺,降低对环境的排放量并提倡再循环利用。


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