撰文/杨再舜
据科学测算,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%;若汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.5—0.8L。综合各方面成本看,如果减少1.0KG的车重,则可以减少近百元的支出。
然而,实现汽车轻量化并不容易,必然要在结构、材料、连接工艺上进行改进。目前,实现汽车轻量化的手段有很多,概括起来主要分为材料、结构和工艺三个方面。其中,轻量化材料模块化和通用化是汽车轻量化最基础,也是最核心的技术。
汽车轻量化是在保证汽车强度、刚性以及安全性不变的情况下,通过选用镁铝合金、高强度钢板、非金属材料等轻质化材料,优化车身结构,减轻车身质量,并采用新型铆接工艺满足轻量化材料之间的连接工艺。
尤其是近年来,在国外皮卡车轻量化过程中,复合材料的减重效果优异,性价比高,使量产成为可能。从目前国外汽车发达国家的皮卡车轻量化技术来看,高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料和碳纤维等高性能轻质材料正在逐步替代铸铁和普通钢,越来越多地用以制造汽车零部件。
国外皮卡车在轻量化过程中应用较多的材料是铸造铝合金,主要包括重力铸造件、低压铸件和其他特种铸造零件等。铝合金制造工艺成熟,具有节能和可再生性,无论是在经济上还是性能上都要更胜一筹。因此,皮卡车的众多零部件均可以使用铝合金,达到轻量化的目的。
现阶段世界汽车发达国家铝材的使用率接近20%,铝合金、碳纤与不锈钢材料在欧洲、日本和北美普遍使用。如此前主要应用于航空航天等高精尖领域的碳纤材料相对于镁、铝材料而言,具有高性价比的显著优势,碳纤比刚度是钢的近3倍,是铝合金的1.5倍。如果替代0.7mm汽车冷轧钢,碳纤材料厚度只需要1.8mm,在达到相同的抗弯刚度的同时,重量却减轻了65%。
而我国在车体材料上的选用还比较落后,仍以钢质材料为主,复合化材料使用率还不到5%。在当下汽车轻量化的发展大趋势下,未来十年铝合金压铸件的应用前景将十分广阔,车用铝合金市场势必迎来巨大的发展潜力。
在去年底特律车展上亮相的美国福特2015款F-150皮卡车,借鉴了福特Atlas概念车设计元素,所有的车身板件和底盘悬架系统都是由铝制成,并在车身框架的重要部位使用了高强度的钢材和复合材料,使其车身总重较现款车型减轻近350公斤,在高速工况下百公里油耗最低仅为7.8L。福特新F-150皮卡搭载一款5.0升V8发动机和两款3.5升V6 Ecoboost发动机,随后还将使用2.7升V6 Ecoboost发动机,较现款车型节油15%-20%,成为有史以来最先进、最节油的世界级皮卡车型。
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