新材料与工艺手册

[轻量化材料] 浅析复合材料在汽车轻量化设计中的应用

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发表于 2020-12-7 11:33:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

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浅析复合材料汽车轻量化设计中的应用
刘 飞
(杭州汉腾汽车研发有限公司,杭州 310000)
摘 要:随着当前人们生活质量水平提升,人们拥有汽车的数量也在增加,人们对汽车的选择不只是从实用的角度出发,也愈来愈注重性能和材质的运用。所以这就要求汽车设计过程中能不断优化,基于此,本文先就汽车轻量化设计的优势以及设计途径进行阐述,然后就汽车轻量化设计中复合材料应用优势以及实际应用详细探究,希冀能从理论上就复合材料应用研究能为实际汽车轻量化设计起到积极作用。
关键词:轻量化设计;复合材料;设计应用
0 引言

汽车轻量化设计工作的开展过程中,相关设计人员要能从材料的运用角度出发,材料的选用和实现轻量化设计目标有着紧密的联系,只有从优化的角度出发,选择合适的复合材料,才能有助于提升设计质量。

1 汽车轻量化设计的优势以及设计途径1.1 汽车轻量化设计的优势体现

建立生态文明的社会,这就需要从各个领域方面加强重视,汽车行业的发展对生态环境所产生的影响比较大,为能促进汽车行业的可持续发展,满足生态文明社会发展的需求,这就需要注重在生态化设计方面加强重视[1]。为能最大程度节能减排,符合生态环保发展的要求,这就要求在汽车的设计上能实现轻量化的目标要求,设计中降低设备质量以及保障整体安全性能,这样就能改善汽车行驶性能,从整体上促进汽车的设计质量提升。

1.2 汽车轻量化设计的途径

从汽车轻量化设计的目标实现来看,主要在结构、材料以及工艺的轻量化设计是要点,从这三个层面实现轻量化的设计目标。从以下几点要加强重视:

结构轻量化设计。汽车是多样结构组成的,在结构的设计中进行优化,这就能有助于减轻其重量,实现轻量化设计目标。结构轻量化设计中就需要对计算机辅助技术加以科学运用,通过矢量化软件的运用,从虚拟环境中来对汽车几何构造加以设计,保障设计的精确度,这样就能为实现轻量化设计的目标打下基础。

②材料轻量化设计。实现汽车轻量化设计的目标,通过材料轻量化设计也是比较重要的,在当前新型材料的应用下,就能对传统的汽车材料进行替代,保障材料质量的基础上,能减少材料重量,以此实现轻量化设计的目标。如碳纤维复合材料的运用,就能在保障汽车整体安全性能的基础上,减轻汽车的重量,能够代替传统金属件,从整体上减低其整体重量。

③工艺轻量化设计。激光拼焊钢板及变截面钢板的应用可以满足不同区域性能的要求。热成型技术和辊压成型的日益成熟,可以有效减少补强板的使用及材料料厚,从而实现轻量化。

2 汽车轻量化设计中复合材料应用优势及具体应用2.1 汽车轻量化设计中复合材料应用优势

为能减少汽车的重量,这就需要在设计过程中对汽车结构优化设计,以及注重对材料科学选择,从而达到轻量化设计的目标,材料科学近些年的发展比较迅速,一些新型的材料在汽车领域中得到了广泛应用,其中复合材料的应用比较重要。所谓复合材料是两种或以上的化学物质以及物理特性物质进行复合组成的材料。复合材料的性能要比组成材料性能良好,所以复合材料在汽车轻量化设计中应用就能保障质量[3]。从实际复合材料应用的优势能发现,自身减重的优势比较突出,集成化功能也较为突出,这样就能有助于系统减重,系统制造以及安装维修简化的优势发挥比较突出,达到减振降噪的良好效果,从整体上提升了复合材料应用安全性能。

2.2 汽车轻量化设计中复合材料实际应用

2.2.1 汽车覆盖件中复合材料应用

汽车覆盖件设计中对复合材料的应用发挥着比较重要作用,树脂基复合材料和汽车覆盖件设计相结合,就能有助于保障质量安全的基础上减少重量。树脂基复合材料在设计以及制造方面都能发挥积极作用。这一材料有着不同的类型工艺,有对模成型,以及接触成型和其他成型方法。生产工艺不同制品以及生产规模也不同。这一工艺的运用中,主要是把树脂注入到闭合模具当中浸润,从而强化材料和固化成型的工艺,采用该工艺应用的高性能树脂主要有环氧树脂以及乙烯基酯树脂等类型。

2.2.2 汽车仪表板中复合材料应用

仪表板能为收录机以及仪表和开关等进行提供安装位置的部分,结合工程塑料材料和成型工艺,有软硬质的类型,其中软质的仪表板主要是表面采用真皮和仪表板间填充发泡材料,通过金属或者是采用塑料骨架加以固定,在高档的汽车中比较常用。而硬质的仪表板注塑成型的工艺,主要是对原材料一次加工进行获得,加工的效率比较高。近些年的一些品牌汽车的车型采用半硬质的仪表板,其填充物主要是半硬质发泡材料,成型工艺以及结合是和软质仪表板相同的,其回弹性以及缓冲和吸振能力比较突出,表面的抗疲劳磨损的性能也比较突。

2.2.3 汽车车身碳纤维复合材料应用

碳纤维复合材料在汽车车身设计上的应用能起到积极作用,有助于提升车身的质量减轻车身的重量。复合材料作为车身结构有着良好性能,是汽车轻量化设计比较理想化的材料。碳纤维复合材料有着比较好的性能,而原材料成本以及制造的成本比较高,在早期时候主要是运用在军工以及航空航天装备当中,当前在一些车型的小批量试制当中能得到应用。

3 结语

综上而言,汽车的设计中,轻量化设计是比较重要的方向,在通过对多类型的复合材料应用下,这就能有助于从整体上提升轻量化设计的质量,促进汽车轻量化设计质量提升。通过上文中就汽车轻量化设计的相关理论研究,就能为实际设计工作的良好开展起到积极作用。



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