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汽車前端框架輕量化

發布時間: 2023-01-23 10:40:50

⑴ 近幾年汽車內飾有哪些新的材料開始運用,或者未來汽車

LFT是纖維增強聚合物領域的一種新型高級輕量化材料,具有可設計性、低密度、高比強度、高比模量和抗沖擊性強等特點,它的出現對鋁合金、纖維增強熱固性復合材料構成了巨大挑戰,逐步成為製作汽車零部件的主流材料。
LFT是英文Long-Fiber Reinforce Thermoplastic的簡稱,中文譯為長纖維增強熱塑性塑料,又習慣稱之為長纖維增強熱塑性復合材料,它是纖維增強聚合物領域的一種新型高級輕量化材料。
在過去的20多年時間里,能源危機和石油漲價促使汽車輕量化逐步成為新型汽車的發展趨勢,也使得人們將注意力轉移到了LFT低密度材料的研發上,LFT的材料性能和加工技術也不斷得到改進。
目前,LFT已成為一種可以挑戰鋁合金、纖維增強熱固性復合材料的汽車輕量化新材料,具有很強的市場競爭力。據報道,在最近的幾年中,採用LFT製造的汽車產品的市場份額增加了15%左右,並保持強勁的上升趨勢,這一現象已引起業內專業人士的極大關注。
什麼是LFT
LFT是一個廣義的塑料專用詞彙,在汽車復合材料工業中有一個非正式但卻約定俗成的定義,即指長度超過10mm的增強纖維(一般是玻璃纖維)和熱塑性聚合物(一般是聚丙烯)進行混合並生產而成的製品。例如:GMT(Glass-Mat Reinforce Thermoplastic)、LFT-G(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules)、LFT-D(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct)等皆屬於LFT范疇,具有低密度、高比強度、高比模量和抗沖擊性強等特性。
LFT材料的機械特性與增強纖維的材性和所佔比例有關。汽車用LFT增強纖維通常為玻璃纖維,理論上這種玻璃纖維在製品中的比例可以達到10%~80%(指重量比),而實際上常用玻璃纖維的比例通常為20%~40%。此外,LFT的機械特性還與增強纖維的長度有著密切的關系。與相類似的短纖維(纖維長度約小於1mm)增強注塑成型熱塑性復合材料相比,LFT材料無論在強度、抗撞擊性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高。因此,這些特性也為LFT在要求更為嚴格的汽車內外部的結構件和半結構件上的應用創造了條件,成為受汽車行業青睞的主要原因之一。
LFT的幾種主要材料
近些年來,LFT材料的性能和成型加工工藝都有了很多新的進展:應用較為普及的材料大致可以歸納為三大類——GMT、LFT-G和LFT-D;較為成熟的成型技術有壓塑成型和注塑成型,其中GMT材料為壓塑成型,而LFT-G和LFT-D既可以壓塑成型,也可以注塑成型,這需要根據製品的具體技術要求、成本、產量規模等因素進行選擇。
1、 GMT
在20世紀70年代,GMT首先在歐洲得到廣泛應用,而進入80年代後期,GMT片材及其製品已成為國際上極為活躍的復合材料製品之一。GMT片材是指以連續玻璃纖維氈或短切玻纖氈和熱塑性樹脂(大多是PP樹脂)復合而成的一種片狀模塑料,通常是兩層玻璃纖維氈復合三層熱塑性樹脂薄膜層。採用不同類型的玻璃纖維氈和不同品種的熱塑性樹脂做基體,就可以得到多種多樣的GMT材料。
GMT復合材料製品的生產需要兩個成熟的加工技術:片材(預浸漬)的成型和製品的壓塑成型。製品的壓塑成型需要通過片材的再次裁割、預熱、模壓、脫模一系列工藝過程才能完成加工。
GMT產品具有很多優異的性能,如耐化學性好,強度/重量比大,在高、低溫環境中的抗沖擊性能優良等。GMT的最大單項用途是汽車前端模塊框架,其次為座椅骨架、吸能內保險杠等。圖1為RANGER公司新開發的用GMT生產的2005 藍旗亞 Y-Epsilon車門中間板骨架。
2、LFT-G
LFT-G是短玻纖熱塑性顆粒材料(FRTP)技術創新的成果。早期的FRTP粒料長度雖然可達5~6mm,但經過混煉、切粒、塑化、注塑等工藝流程後,在製品中纖維的最終長度往往小於1mm,僅能作為填充劑增加製品的剛性,而對拉伸強度、抗沖擊性能的提高十分有限。因此,在當時FRTP並非主流的復合材料。
為充分發揮注塑成型生產效率高、成本低的優勢,努力將斷纖程度降至最低,20世紀80年代初LFT-G誕生。LFT-G製品生產的工藝與GMT相似,也需要兩個成熟的工藝,即長顆粒的成型和製品的注塑成型或壓塑成型。
LFT-G粒料的直徑大約為3mm,長度有12mm和25mm兩種,其中12mm左右長度的粒料主要用於注塑成型,而25mm左右長度的粒料主要用於壓塑成型。在LFT-G粒料注塑成型過程中,盡管注塑成型機經過很多改良,但限於注塑工藝原因,在最後的製成品中纖維只能達到3.2~6.4mm。雖然這個長度比FRTP注塑成型的纖維長,產品的抗沖擊性能也明顯提高,但是比LFT-D注塑或者壓塑成型的纖維要短,強度和抗沖擊性也比LFT-D差。圖2為用LFT-G生產的2004起亞 Cerato混合結構前端框架。
3、LFT-D
LFT-D是長纖維增強熱塑性復合材料在線直接生產製品的一種工藝技術,它區別於GMT和LFT-G的關鍵因素是半成品步驟被省去了,在材料的選擇上也更加靈活。在LFT-D技術中,不僅纖維的含量和長度,而且連其基體聚合物也可以直接調整到最終部件的要求。通過添加劑的用量多少可以改變和影響製品的機械性能和特殊應用材料的特性,如熱穩定性、著色性、紫外穩定性以及纖維與基體的粘結特性等,這也意味著每一種特殊應用都可以通過LFT-D獲得其獨特的材料配方。
LFT-D典型的工藝是聚合物基體顆粒和添加劑被輸送到重量分析給料單元組合中,該單元根據部件的機械性能要求確保適度的混合。經混合後的原料進入雙螺桿擠塑機塑化,其熔融化合物通過一個薄膜模頭形成類似瀑布的聚合物薄膜,直接進入雙螺桿混煉擠塑機的開口處。而玻璃纖維粗紗則通過特別設計的粗紗架,經過預熱、分散等程序被引入到聚合物薄膜的頂端,與薄膜匯合一同進入到雙螺桿擠塑機中,由螺桿切割粗紗,並把它們柔和地混合到預熔的聚合物當中,然後直接送入壓制模具中成型
LFT-D的優點主要體現在兩方面:一是降低了成本。由於是一步法生產,LFT-D生產的大型結構件比二步法生產的GMT或LFT-G壓製件的成本低20%~50%;二是製品綜合性能優異。
LFT-D壓製成型製品的抗沖擊性能比GMT略低,但由於比LFT-G成型後的纖維長很多,因此其抗沖擊性能明顯高於LFT-G。另外,據大量的研究表明,LFT-D注塑的生產率比標準的LFT-G粒料高,因為LFT-D低的塑化要求改善了纖維發生斷纖的狀況。對於成型周期超過1min的部件用LFT-D注塑設備在30s內就能完成。圖4為使用 LFT-D生產的2003 大眾 Golf V前端框架。
LFT的特點
LFT除了具有熱塑性塑料的特點之外,還由於混配了長玻纖,使其產生了更為優良的機械物理性能和力學性能。其特點如下:
1、密度小、強度高。LFT的密度為1.1~1.6g/cm3,僅為鋼材的1/5~1/7,比SMC輕1/4~1/3,它能夠以較小的單位質量獲得較高的機械強度。
2、可設計性的自由度大。LFT的物理、化學和力學性能都可以通過合理選擇原材料的種類、配比、加工方法、纖維含量來進行設計。由於熱塑性復合材料的基體材料種類比熱固性復合材料多很多,因此,其選材設計的自由度也就更大。http://www.okeycar.com/
3、熱性能提高。一般塑料的使用溫度為50~100℃,用玻璃纖維增強後,可提高到100℃以上,一些特殊的LFT使用溫度甚至可提高到200℃以上;線膨脹系數比未增強的塑料低1/4~1/2;成型收縮率小,僅為0.2%,提高了製品的尺寸精度;導熱系數為0.3~0.36W(m2·K),與熱固性復合材料相近。
4、耐化學腐蝕性。該特性主要由基體材料的性能決定,熱塑性樹脂的種類很多,每種樹脂都有自己的防腐特點,因此,可以根據LFT的使用環境和介質條件,對基體樹脂進行優選。
5、良好的介電性能。 LFT不反射無線電波,透過微波性能良好。在LFT中加入導電材料可改善其導電性能,防止產生靜電。
6、廢料能循環利用。LFT可重復加工成型,廢品和邊角余料能循環利用,不會造成環境污染。
7、較強的柔韌性、抗沖擊性能,良好的抗破壞能力和阻尼性能。

⑵ 汽車車身的整體輕量化會直接影響汽車安全性能嗎

大家好,我是樂見花,很高興可以由我來回答這個問題。

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隨著社會的不斷發展,科技的不斷進步,生態環保概念的深入人心,節能環保,已經日漸成為主流的社會價值取向。而近幾年以來排放政策也日趨嚴格!受此影響,如今汽車製造的趨勢是,發動機排量小型化,渦輪化,車身輕量化!汽車整體的輕量化設計,已經日漸成為各大汽車製造企業的共識,從長遠來看,這一趨勢不可逆轉!

好了,今天就先介紹這么多,如果你有不同的看法,也歡迎您留言給我,我將會非常感謝您的指正。謝謝大家。

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⑶ 汽車材料輕量化對汽車節能與安全有著怎樣的影響

隨著社會的不斷進步,人們的生活水平也在不斷提升,汽車的需求也比之前增加了許多,同時汽車的保有量也越來越大。隨著界各國推行強制汽車製造商降低汽車油耗的政策,汽車輕量化也就成為了各大車企的一個重要突破口。這時有人就會問道,輕量化是不是意味著偷工減料?輕量化對消費者有什麼影響?
現代汽車工業輕量化技術
汽車輕量化不等於汽車小型化,不但要減輕自身重量,而且安全性、舒適性、燃油經濟性都不能低於原來車型,並且成本和價格上也不能大幅度提高。在現代汽車工業發展中,主要應用這兩項技術來實現輕量化:
一、合理的設計結構
1、減小汽車結構框架和自身鋼板重量,並對其進行剛度校核和強度校核。在確2、保自身性能條件下,盡可能的輕。
3、通過改變運動結構方式,使結構整體變小,達到變輕的目的。
4、通過改變汽車的整體尺寸,整體變小,來減輕重量。
二、使用新型材料代替
能滿足安全性、舒適性和燃油經濟性的材料偶遇鋁合金、鎂合金、碳纖維、工程復合材料和塑料、其他輕量化材料(高性能陶瓷、高性能鋼)。
輕量化優點
輕量化這一概念最先起源於賽車運動,其目的是為了帶來更好的操控性,發動機輸出的動力能夠產生更高的加速度。由於車輛輕,起步時加速性能更好,剎車時的制動距離更短。另外有研究數據顯示,汽車整車重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%;汽車整車重量,每減少100kg,百公里油耗可降低0.3-0.6升,CO2排放量可減少約5g/km。由此可見,汽車輕量化可以達到節能、減排、提升駕駛樂趣。
輕量化有哪些缺點
以鋁合金車身為主的話,成本偏高,但是會隨著將來規模化與技術成熟降低。主要問題出在碰撞之後的維修。鋼車身,小的碰撞變形,敲敲打打可以直接恢復原形,但是鋁合金車身不可,因為鋁合金常溫下成型性(形變能力)極差,敲打只會打壞部件,加溫的話又無法保證降溫後的強度,所以基本上說,碰撞變形後,鋁合金部件需要整件替換,十分麻煩,且費用昂貴。
輕量化會影響安全嗎?
從常理上來講,在同等條件下,汽車質量越輕,碰撞時沖擊能量越小,車身結構的變形、侵入量和乘員受到的沖擊加速度就越小,汽車對乘員的保護性能越好、越安全。但是在實際上,汽車的碰撞安全性不能用車的輕重和鈑金覆蓋件的薄厚來簡單地衡量,汽車重不等於它的碰撞安全性就一定好,反之亦然。對汽車碰撞安全性的評價,國內外都用相應的汽車被動安全性法規和標准,如果安全條件達不到,是不允許上市銷售的。
相反的是,汽車越輕,在以相同初速度剎車時,制動距離越短,制動性能就會有明顯改善,汽車主動安全性會變好。因此,合理的汽車輕量化不僅不會降低汽車的安全性,還有利於汽車安全性能的提升。

⑷ 飛度汽車為什麼輕量化

汽車輕量化設計的優點: 環保節油 車越重越費油,試想,全世界每台車用輕量化材料只減少50公斤,一天能省多少油,尤其是在人口越來越多的今天,汽車輕量化是要求環保低碳的大勢所趨。 增大推重比 汽車的動力性能如果只看發動機馬力是不夠的,最主要的是推重比,即馬力/重量。在飛度上裝220PS馬力的K20A引擎,動力也要好於410PS馬力的寶馬550GT。飛度才1噸多點,而550GT要2.1噸。尤其是高檔跑車,馬力都是500+的,比如蘭博基尼的GALLARDO LP570,570PS馬力,只有1.34噸。平均1公斤推重只需要0.425PS馬力。減10公斤(僅一個鋁合金輪轂的重量)就相當於增加4-5馬力,而且起步靠的是扭矩,重量輕,前期優勢更大。 使前後比重達到50:50 若一些性能車(非天價車型)需要達到前後比重50:50,就需要用合金材質或碳纖維來代替個別部件,對前部減重,操控性能就有了質的提升。 輕量化的優點都說了,缺點就是價格昂貴!比如一些合金材質相當於高強度鋼的強度,但價格卻貴很多,而碳纖維就更是天價了,其強度比超高強度鋼(一般民用還算比較不錯的車用在駕駛艙的框架上)還要大2倍以上。還有鈦合金等等

⑸ 目前汽車領域,對於輕量化的主流研究方向是什麼

很多人都會質疑,輕量級機構的身體應該減少安全如何改善。有些人認為日本的身體非常安全和低。每個人都有一個誤解,認為汽車被汽車撞擊,並認為汽車的安全性能很低。事實上,這正是汽車中乘員的安全性。

如果只有身體非常強烈,盡管它可以保護車輛不易變形,但它無法減少乘員的影響。汽車頭部的弱化和聚焦在乘客艙部分上的尾部,這種設計是在汽車碰撞時減少乘員的傷亡。發生事故時,載體的崩潰不僅可以處理撞擊,而且還可以增強各個方向的駕駛艙保護,並減輕第二次沖擊,這有利於駕駛員逃脫或保存。

至於高速的穩定性和處理,空氣動力學和框架的類別,底盤,懸架,制動器等,並不是那麼你所說的汽車更加安全。作為開放,輕量級的概念是賽車運動的第一個來源,而且由於輕質技術,這些賽車不會導致不穩定的駕駛。

⑹ 為什麼說LFT塑料是汽車輕量化的理想選擇

LFT熱塑性復合材料是汽車輕量化理想的材質選擇。聚賽龍LFT-PP材料在120℃時的高溫疲勞強度是普通玻纖增強PP的2倍,甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強尼龍高10%,因而這種材料具有作為結構件所需的耐久性和可靠性,廣泛應用於汽車前端模塊框架、車身底護板、儀表台骨架、抗沖構件等。

⑺ 新能源汽車計算機前端是什麼

一種新能源汽車前端框架結構。新能源汽車是指採用非常規的車用燃料作為動力來源(或使用常規的車用燃料、採用新型車載動力裝置),綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術,形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。新能源汽車計算機前端是一種新能源汽車前端框架結構。新能源汽車包括純電動汽車、增程式電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車、氫發動機汽車等。