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眾宏三維激光切割機器人助力汽車輕量化

cici 來源:眾(zhong) 宏機器人2018-03-31 我要評論(0 )   

實驗證明,若汽車整車重量降低10%,燃油效率可提高6%8%;汽車整備質量每減少100公斤,百公裏油耗可降低0.30.6升;汽車重量降低1%

 實驗證明,若汽車整車重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%;汽車整備質量每減少100公斤,百公裏油耗可降低0.3—0.6升;汽車重量降低1%,油耗可降低0.7%。當前,由於環保和節能的需要,汽車的輕量化已經成為世界汽車發展的潮流。

①汽車主流規格車型持續優(you) 化,規格主參數尺寸保留的前提下,提升整車結構強度,降低耗材用量;

②采用輕質材料。如鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維複合材料等;

③采用計算機進行結構設計。如采用有限元分析、局部加強設計等;

④采用承載式車身,減薄車身板料厚度等。

其中,當前的主要汽車輕量化措施主要是采用輕質材料。

新材料、新工藝的應用,大大推進了汽車輕量化進程。理論分析和試驗結果都表明,輕量化是改善汽車燃料經濟性的有效途徑。有色合金:鋁合金、鎂合金、鈦合金等一些新型材料的應用大大適應了汽車輕量化的需求。

有色合金

以乘用車來說,1973年每輛車所使用的有色合金占全部用材的重量比為(wei) 5.0%,1980年增至5.6%,而1997年則達到了9.6%。有色合金在汽車上應用量的快速增長是汽車材料發展的大趨勢。

鋁合金

鋁的密度約為(wei) 鋼的1/3,是應用最廣泛的輕量化材料。以美國生產(chan) 的汽車產(chan) 品為(wei) 例,1976年每車用鋁合金僅(jin) 39kg,1982年達到62kg,而1998年則達到了100kg。

(1)鑄造鋁合金

許多種元素都可以作為(wei) 鑄造鋁合金的合金元素,但隻有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生產(chan) 中具有重要意義(yi) 。當然,在汽車上廣泛應用的並不是上述簡單的二元合金,而是多種元素同時添加以獲得好的綜合性能。

汽車工業(ye) 是鋁鑄件的主要市場,例如日本,鋁鑄件的76%、鋁壓鑄件的77%為(wei) 汽車鑄件。鋁合金鑄件主要應用於(yu) 發動機氣缸體(ti) 、氣缸蓋、活塞、進氣歧管、搖臂、發動機懸置支架、空壓機連杆、傳(chuan) 動器殼體(ti) 、離合器殼體(ti) 、車輪、製動器零件、把手及罩蓋殼體(ti) 類零件等。

鋁鑄件中不可避免地存在缺陷,壓鑄件還不能熱處理,因此在用鋁合金來生產(chan) 要求較高強度鑄件時受到限製。為(wei) 此在鑄件生產(chan) 工藝上作了改進,鑄造鍛造法和半固態成型法將是未來較多用的工藝。

(2)變形鋁合金

變形鋁合金指鋁合金板帶材、擠壓型材和鍛造材,在汽車上主要用於(yu) 車身麵板、車身骨架、發動機散熱器、空調冷凝器、蒸發器、車輪、裝飾件和懸架係統零件等。

由於(yu) 輕量化效果明顯,鋁合金在車身上的應用正在擴大。如1990年9月開始銷售的日本本田NSX車采用了全鋁承載式車身,比用冷軋鋼板製造的同樣車身輕200kg,引起全世界的矚目。NSX全車用鋁材達到31.3%,如在全鋁車身上,外板使用6000係列合金,內(nei) 板使用5052-0合金,骨架大部使用5182-0合金;由於(yu) 側(ce) 門框對強度和剛度要求很高,使用以6N01合金為(wei) 基礎、適當調整了Mg和Si含量的合金。在歐美也有用2036和2008合金作車身內(nei) 外板的。

鋁散熱器發源於(yu) 歐洲而後遍及全世界。在歐洲,到20世紀80年代後期鋁散熱器已占領市場的90%。隨?車用空調、油冷卻器等的大量使用,鋁熱交換器的市場迅速擴大。從(cong) 材料的角度看,鋁在熱交換器上的廣泛應用在很大程度上歸功於(yu) 包覆料覆層鋁板和鋁帶的成功開發。

(3)鋁基複合材料

鋁基複合材料密度低、比強度和比模量高、抗熱疲勞性能好,但在汽車上的應用受到價(jia) 格及生產(chan) 質量控製等方麵的製約,還沒有形成很大的規模。目前,鋁基複合材料在連杆、活塞、氣缸體(ti) 內(nei) 孔、製動盤、製動鉗和傳(chuan) 動軸管等零件上的試驗或使用顯示出了卓越的性能,如本田公司開發成功的由不?鋼絲(si) 增強的鋁基複合材料連杆比鋼製連杆降重30%,對1.2L的汽油發動機可提高燃料經濟性5%;采用激冷鋁合金粉末與(yu) SiC粉末(重量百分數2%)混合並擠壓成棒材,用此棒材經鍛造成型的活塞因強度高可降重20%,發動機功率大幅度提高;用鋁基複合材料強化活塞頭部而取消第一道環槽的奧氏體(ti) 鑄鐵鑲塊可降重20%;鋁基複合材料製動盤比鑄鐵製動盤降重50%。

鎂合金

鎂的密度約為(wei) 鋁的2/3,在實際應用的金屬中是最輕的。鎂合金的吸振能力強、切削性能好、金屬模鑄造性能好,很適合製造汽車零件。

鎂合金大部分以壓鑄件的形式在汽車上應用,鎂壓鑄件的生產(chan) 效率比鋁高30%~50%。新開發的無孔壓鑄法(Pore Free Diecast)可生產(chan) 出沒有氣孔且可熱處理的鎂壓鑄件。

鎂鑄件在汽車上使用最早的實例是車輪輪輞。在汽車上試用或應用鎂合金的實例還有離合器殼體(ti) 、離合器踏板、製動踏板固定支架、儀(yi) 表板骨架、座椅、轉向柱部件、轉向盤輪芯、變速箱殼體(ti) 、發動機懸置、氣缸蓋和氣缸蓋罩蓋等。與(yu) 傳(chuan) 統的鋅製轉向柱上支架相比,鎂製件降重65%;與(yu) 傳(chuan) 統的鋼製轉向輪芯相比,鎂製件降重45%;與(yu) 全鋁氣缸蓋相比,鎂製件降重30%;與(yu) 傳(chuan) 統的鋼製衝(chong) 壓焊接結構製動踏板支架相比,整體(ti) 的鎂鑄件降重40%,同時其剛性也得以改善。

鎂基複合材料的研究也有進展,以SiC顆粒為(wei) 增強體(ti) ,采用液態攪拌技術得到的鎂基複合材料具有很好的性能且生產(chan) 成本較低。在AZ91合金中加入25%的SiC顆粒增強的複合材料比基體(ti) 合金拉伸強度提高23%,屈服強度提高47%,彈性模量提高72%。

鈦合金

鈦的密度為(wei) 4.5g/cm3,具有比強度高、高溫強度高和耐腐蝕等優(you) 點。由於(yu) 鈦的價(jia) 格昂貴,至今隻見在賽車和個(ge) 別豪華車上少量應用。盡管如此,對鈦合金在汽車上應用的試驗研究工作卻不少。例如用α+β係鈦合金製造的發動機連杆,強度相當於(yu) 45鋼調質的水平,而重量可以降低30%;β係鈦合金(Ti-13V-11Cr-3Al等)經強冷加工和時效處理,強度可達2000MPa,可用來製造懸架彈簧、氣門彈簧和氣門等,與(yu) 拉伸強度為(wei) 2100MPa的高強度鋼相比,鈦彈簧可降重20%。

鈦合金應用的最大阻力來自其高價(jia) 格,豐(feng) 田中央研究所開發了一種成本較低的鈦基複合材料。該複合材料以Ti-6Al-4V合金為(wei) 基體(ti) ,以TiB為(wei) 增強體(ti) ,用粉末冶金法生產(chan) ,已在發動機連杆上應用。

眾(zhong) 宏(上海)自動化股份有限公司,是國內(nei) 領先的工業(ye) 機器人研發製造商,坐落於(yu) 上海市機器人產(chan) 業(ye) 園。不忘初心、砥礪奮進、鏗鏘前行,眾(zhong) 宏機器人正以飽滿激昂的熱情投入到智能製造領域,以實現中國夢,世界的夢而無私奉獻力量,以推進智能製造為(wei) 主攻方向,以滿足經濟社會(hui) 發展和國防建設對重大技術裝備的需求為(wei) 目標,強化工業(ye) 基礎能力,提高綜合集成水平,完善多層次多類型人才培養(yang) 體(ti) 係,培育有中國特色的製造文化,實現製造業(ye) 由大變強的曆史跨越。

 

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