未来汽车制造材料有什么要求?

   2022-07-15 03:33:49 网络460
核心提示:未来汽车的制造料将更多地着眼于解决传统汽车的金属机件因转动摩擦和燃烧带来的高温高热。汽车发动机需要配置复杂的冷却系统,而冷却系统又会大量消耗掉燃料能量。陶瓷能够承受1300℃~1500℃的高温。如果能够用陶瓷材料制造所有零件,冷却水就失去了

未来汽车制造材料有什么要求?

未来汽车的制造料将更多地着眼于解决传统汽车的金属机件因转动摩擦和燃烧带来的高温高热。汽车发动机需要配置复杂的冷却系统,而冷却系统又会大量消耗掉燃料能量。

陶瓷能够承受1300℃~1500℃的高温。如果能够用陶瓷材料制造所有零件,冷却水就失去了存在必要。由于消除了热损耗,陶瓷发动机提高功率45%以上。更为重要的是,由于燃烧室温度提高到约1200℃,陶瓷发动机将成为多燃料型的内燃机,除汽油、柴油机以外,乙醇、煤、合成燃料甚至重油的某些品种也能使用。

塑料将大量用于汽车制造。1969年,世界范围内每辆轿车上使用塑料只有10千克。到1990年美国为90千克,占自重的7%,德国为72千克,日本为所有材料的9.5%。用于汽车的塑料主要有聚氯乙稀和聚氨酯。用塑料制造汽车零部件弹性变形时能吸收大量能量;局部受损时不受腐蚀;易于成型和着色,使零件的设计和造型有较大的选择余地;能制造出最复杂的零件,吸收噪声和振动性能好;容易修复。

复合材料将大量用于制造汽车部件。新型汽车上采用的复合材料有玻璃纤维增强塑料(FRP)、片状模塑复合材料(SMC)、碳纤维增强塑料(CFRP)等。英国GKN公司用玻璃纤维增强塑料制造的传动轴,质量减轻50%~60%,抗扭性为钢的2倍,弯曲强度为钢的2.5倍。美国用碳纤维增强塑料制造的扳簧质量只有14千克,但强度却达到了原钢板弹簧的指标。用质轻的塑料轻钢、铝材料来代替钢材以及使用新型低耗轮胎是未来汽车一个重要趋势。只靠减轻车身质量就可以减少油耗31%,靠改善发动机动力性能可减少能耗18%,而靠减轻滚动阻力则可减少能耗15%。

汽车材料革命,未来的汽车将不再是钢铁怪物

未来汽车车身制造材料--镁

德国《世界报》近日刊登了一篇题为“未来的汽车由镁制成”的文章,对未来将轻型材料——镁制作成汽车车身的技术和工艺进行了详细介绍。

由钢、铝、镁和塑料组成的新型结构使汽车变得越来越轻。不久可能会出现用镁制成的车身。镁比铝还轻,但是迄今为止人们很难把镁制成板材。现在,德国弗莱堡镁板制造公司已经找到了一种制造镁板的廉价方法。在一次试验中,该公司制造出了一张超过4吨重的镁板。“我们的试验表明,用廉价工艺就能制造出符合工业标准的平板产品。”弗莱堡镁板制造公司经理伯恩哈德·恩格尔说。

该研究项目成功的关键是新型无锭轧制技术,这一技术明显优于传统的生产方法。原因在于:该技术使用的原料更廉价,并且大大减少了加工步骤。如果人们用通常情况下为120毫米厚的浇铸镁坯生产2毫米厚的镁板,大约需要15次轧制。并且轧制过程中还要对镁坯一再加热,这也耗费许多成本。另外,镁板在轧制过程中容易出现边裂,因此需要不停地进行剪边处理。浇铸镁坯也很浪费,浇铸过程中经常出现空隙和砂眼。因此,只有部分浇铸镁坯可以用来轧制镁板。

弗莱堡镁板制造公司的新型无锭轧制技术是,只用一个步骤就把熔化了的镁直接制成5毫米~6毫米的镁板。使用的原料是更为廉价的所谓生镁块,每锭重约8公斤。这种生镁块每公斤价格约为2.5欧元,而浇铸过的镁坯每公斤约为12欧元。弗莱堡镁板制造公司的试验熔炉每小时可以吞进1.2吨原料,同时产生750公斤熔化镁。熔化镁从熔炉中直接流向轧机机座,并被轧成薄板。特别是在试验熔炉的熔化阶段,弗莱堡镁板制造公司使用了许多新研究成果。镁在熔化时被保护气体隔离,因为液态镁如果和氧气接触就会燃烧。另外,轻金属特别因为其热熔很低而不易于处理:液态镁一旦遇到比自己温度低的熔炉部件就会凝固。弗莱堡镁板制造公司通过在熔炉里安装复杂的加热和绝热系统,解决了这个问题。序 文

(编辑:仝楠楠)

自1886年诞生以来,汽车历经了时光的洗礼,从简单的代步工具,到世界大战时的作战武器,如今汽车已成为许多人日常生活中不可缺少的一部分。不同的功用,造就了不同的汽车构造,自然也就造成使用材料的不同。用以战斗的装甲车辆,为保证优异的防御能力,采用了大量的复合装甲;用以运输的油罐车,为保证运输过程的安全,采用优质钢板并焊接有分仓加强波隔板;而用以日常出行的家用车,更加看重安全、舒适、动力、经济等因素,受这些因素的影响,各大车企开始使用各种新兴材料,并不断减少钢材使用量。

碳纤维

碳纤维是一种含碳量高达90%的纤维状碳素材料,其具有高强度、高弹性模量并具有良好的耐热性。由于汽车轻量化进程不断深入,碳纤维在汽车上的应用也越来越广泛。在汽车车身、底盘、摩擦片等部件上都能看见碳纤维的足迹。有研究表明,使用碳纤维复合材料代替钢材,车身、底盘质量将下降40%-60%。

此外,碳纤维由于其稳定、安全,被新能源汽车厂商用作电池盒。电池作为新能源汽车的动力核心,常布置在底部,工作环境恶劣,需要做好防水、防火、防尘、放泄露等措施,碳纤维材料的特性正好达到这些要求,并且其密度小、质量轻,与新能源汽车要求的轻量化不谋而合。

聚碳酸酯

聚碳酸酯这个高大上的名字,或许会让你认为它远在天边,但工程塑料这个名字一定会让你觉得它近在眼前。聚碳酸酯材料不仅拥有良好的抗冲击性、抗热变形性,更重要的是它透明的特性。目前车灯外壳、仪表盘等部件都是使用这种材料。

日前,科思创发布的K2016概念车,该车包括车门在内的很大一部分车身都使用了聚碳酸酯材料,这样的设计,带来了透明驾驶舱,真正的全景天窗以及炫酷的车灯造型。此外,在周边有车辆和行人经过时,车身可以通过变色来提醒周边车辆行人以及车内乘客注意安全,做到了在拉风的同时还兼具了安全保障。相比玻璃,工程塑料更轻、更安全,想必将来一定会更广泛的应用于汽车上。

铝合金

相比前两项化工产品,铝合金更为大家熟知,且应用最广。铝合金在低密度的前提下,还拥有良好的金属特性,且易于制造和回收,现已成为继钢材之后第二大车用金属。目前铝合金已经成为汽车发动机缸体、缸盖的“常客”,丰田等一些厂家还提出全铝车身等构想并积极实现,可见车界大佬对其期望不小。

竹子

在各大豪门相继对碳纤维、轻质合金、工程塑料等未来汽车热点材料展开研究时,福特却另辟蹊径,寻找到大自然的恩赐——竹子。这种随处可见的植物,给我们带来了惊喜,研究人员发现,将竹子与一些塑料结合加工,其强度比起天然纤维还高出不少,用于汽车内饰之中,不仅舒适安全,更节能环保。

汽车智能化、电动化的脚步越来越快,全球节能减排意识越来越强,给世界汽车行业带来了一股改革创新的风潮。尽可能多的减少材料使用、最大限度节省燃料燃烧成为汽车设计不可不考虑的问题,新型可循环材料的发展,为这两个问题提供了解决方案。随着新材料的不断应用,未来的汽车可能将不再是钢铁猛兽,而是经由纤维、塑料连接起来的金属“生物”,会更加回归自然,更具有生态美。

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