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汽车前端框架轻量化

发布时间: 2023-01-23 10:40:50

⑴ 近几年汽车内饰有哪些新的材料开始运用,或者未来汽车

LFT是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料,具有可设计性、低密度、高比强度、高比模量和抗冲击性强等特点,它的出现对铝合金、纤维增强热固性复合材料构成了巨大挑战,逐步成为制作汽车零部件的主流材料。
LFT是英文Long-Fiber Reinforce Thermoplastic的简称,中文译为长纤维增强热塑性塑料,又习惯称之为长纤维增强热塑性复合材料,它是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料。
在过去的20多年时间里,能源危机和石油涨价促使汽车轻量化逐步成为新型汽车的发展趋势,也使得人们将注意力转移到了LFT低密度材料的研发上,LFT的材料性能和加工技术也不断得到改进。
目前,LFT已成为一种可以挑战铝合金、纤维增强热固性复合材料的汽车轻量化新材料,具有很强的市场竞争力。据报道,在最近的几年中,采用LFT制造的汽车产品的市场份额增加了15%左右,并保持强劲的上升趋势,这一现象已引起业内专业人士的极大关注。
什么是LFT
LFT是一个广义的塑料专用词汇,在汽车复合材料工业中有一个非正式但却约定俗成的定义,即指长度超过10mm的增强纤维(一般是玻璃纤维)和热塑性聚合物(一般是聚丙烯)进行混合并生产而成的制品。例如:GMT(Glass-Mat Reinforce Thermoplastic)、LFT-G(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules)、LFT-D(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct)等皆属于LFT范畴,具有低密度、高比强度、高比模量和抗冲击性强等特性。
LFT材料的机械特性与增强纤维的材性和所占比例有关。汽车用LFT增强纤维通常为玻璃纤维,理论上这种玻璃纤维在制品中的比例可以达到10%~80%(指重量比),而实际上常用玻璃纤维的比例通常为20%~40%。此外,LFT的机械特性还与增强纤维的长度有着密切的关系。与相类似的短纤维(纤维长度约小于1mm)增强注塑成型热塑性复合材料相比,LFT材料无论在强度、抗撞击性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高。因此,这些特性也为LFT在要求更为严格的汽车内外部的结构件和半结构件上的应用创造了条件,成为受汽车行业青睐的主要原因之一。
LFT的几种主要材料
近些年来,LFT材料的性能和成型加工工艺都有了很多新的进展:应用较为普及的材料大致可以归纳为三大类——GMT、LFT-G和LFT-D;较为成熟的成型技术有压塑成型和注塑成型,其中GMT材料为压塑成型,而LFT-G和LFT-D既可以压塑成型,也可以注塑成型,这需要根据制品的具体技术要求、成本、产量规模等因素进行选择。
1、 GMT
在20世纪70年代,GMT首先在欧洲得到广泛应用,而进入80年代后期,GMT片材及其制品已成为国际上极为活跃的复合材料制品之一。GMT片材是指以连续玻璃纤维毡或短切玻纤毡和热塑性树脂(大多是PP树脂)复合而成的一种片状模塑料,通常是两层玻璃纤维毡复合三层热塑性树脂薄膜层。采用不同类型的玻璃纤维毡和不同品种的热塑性树脂做基体,就可以得到多种多样的GMT材料。
GMT复合材料制品的生产需要两个成熟的加工技术:片材(预浸渍)的成型和制品的压塑成型。制品的压塑成型需要通过片材的再次裁割、预热、模压、脱模一系列工艺过程才能完成加工。
GMT产品具有很多优异的性能,如耐化学性好,强度/重量比大,在高、低温环境中的抗冲击性能优良等。GMT的最大单项用途是汽车前端模块框架,其次为座椅骨架、吸能内保险杠等。图1为RANGER公司新开发的用GMT生产的2005 蓝旗亚 Y-Epsilon车门中间板骨架。
2、LFT-G
LFT-G是短玻纤热塑性颗粒材料(FRTP)技术创新的成果。早期的FRTP粒料长度虽然可达5~6mm,但经过混炼、切粒、塑化、注塑等工艺流程后,在制品中纤维的最终长度往往小于1mm,仅能作为填充剂增加制品的刚性,而对拉伸强度、抗冲击性能的提高十分有限。因此,在当时FRTP并非主流的复合材料。
为充分发挥注塑成型生产效率高、成本低的优势,努力将断纤程度降至最低,20世纪80年代初LFT-G诞生。LFT-G制品生产的工艺与GMT相似,也需要两个成熟的工艺,即长颗粒的成型和制品的注塑成型或压塑成型。
LFT-G粒料的直径大约为3mm,长度有12mm和25mm两种,其中12mm左右长度的粒料主要用于注塑成型,而25mm左右长度的粒料主要用于压塑成型。在LFT-G粒料注塑成型过程中,尽管注塑成型机经过很多改良,但限于注塑工艺原因,在最后的制成品中纤维只能达到3.2~6.4mm。虽然这个长度比FRTP注塑成型的纤维长,产品的抗冲击性能也明显提高,但是比LFT-D注塑或者压塑成型的纤维要短,强度和抗冲击性也比LFT-D差。图2为用LFT-G生产的2004起亚 Cerato混合结构前端框架。
3、LFT-D
LFT-D是长纤维增强热塑性复合材料在线直接生产制品的一种工艺技术,它区别于GMT和LFT-G的关键因素是半成品步骤被省去了,在材料的选择上也更加灵活。在LFT-D技术中,不仅纤维的含量和长度,而且连其基体聚合物也可以直接调整到最终部件的要求。通过添加剂的用量多少可以改变和影响制品的机械性能和特殊应用材料的特性,如热稳定性、着色性、紫外稳定性以及纤维与基体的粘结特性等,这也意味着每一种特殊应用都可以通过LFT-D获得其独特的材料配方。
LFT-D典型的工艺是聚合物基体颗粒和添加剂被输送到重量分析给料单元组合中,该单元根据部件的机械性能要求确保适度的混合。经混合后的原料进入双螺杆挤塑机塑化,其熔融化合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜,直接进入双螺杆混炼挤塑机的开口处。而玻璃纤维粗纱则通过特别设计的粗纱架,经过预热、分散等程序被引入到聚合物薄膜的顶端,与薄膜汇合一同进入到双螺杆挤塑机中,由螺杆切割粗纱,并把它们柔和地混合到预熔的聚合物当中,然后直接送入压制模具中成型
LFT-D的优点主要体现在两方面:一是降低了成本。由于是一步法生产,LFT-D生产的大型结构件比二步法生产的GMT或LFT-G压制件的成本低20%~50%;二是制品综合性能优异。
LFT-D压制成型制品的抗冲击性能比GMT略低,但由于比LFT-G成型后的纤维长很多,因此其抗冲击性能明显高于LFT-G。另外,据大量的研究表明,LFT-D注塑的生产率比标准的LFT-G粒料高,因为LFT-D低的塑化要求改善了纤维发生断纤的状况。对于成型周期超过1min的部件用LFT-D注塑设备在30s内就能完成。图4为使用 LFT-D生产的2003 大众 Golf V前端框架。
LFT的特点
LFT除了具有热塑性塑料的特点之外,还由于混配了长玻纤,使其产生了更为优良的机械物理性能和力学性能。其特点如下:
1、密度小、强度高。LFT的密度为1.1~1.6g/cm3,仅为钢材的1/5~1/7,比SMC轻1/4~1/3,它能够以较小的单位质量获得较高的机械强度。
2、可设计性的自由度大。LFT的物理、化学和力学性能都可以通过合理选择原材料的种类、配比、加工方法、纤维含量来进行设计。由于热塑性复合材料的基体材料种类比热固性复合材料多很多,因此,其选材设计的自由度也就更大。http://www.okeycar.com/
3、热性能提高。一般塑料的使用温度为50~100℃,用玻璃纤维增强后,可提高到100℃以上,一些特殊的LFT使用温度甚至可提高到200℃以上;线膨胀系数比未增强的塑料低1/4~1/2;成型收缩率小,仅为0.2%,提高了制品的尺寸精度;导热系数为0.3~0.36W(m2·K),与热固性复合材料相近。
4、耐化学腐蚀性。该特性主要由基体材料的性能决定,热塑性树脂的种类很多,每种树脂都有自己的防腐特点,因此,可以根据LFT的使用环境和介质条件,对基体树脂进行优选。
5、良好的介电性能。 LFT不反射无线电波,透过微波性能良好。在LFT中加入导电材料可改善其导电性能,防止产生静电。
6、废料能循环利用。LFT可重复加工成型,废品和边角余料能循环利用,不会造成环境污染。
7、较强的柔韧性、抗冲击性能,良好的抗破坏能力和阻尼性能。

⑵ 汽车车身的整体轻量化会直接影响汽车安全性能吗

大家好,我是乐见花,很高兴可以由我来回答这个问题。

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随着社会的不断发展,科技的不断进步,生态环保概念的深入人心,节能环保,已经日渐成为主流的社会价值取向。而近几年以来排放政策也日趋严格!受此影响,如今汽车制造的趋势是,发动机排量小型化,涡轮化,车身轻量化!汽车整体的轻量化设计,已经日渐成为各大汽车制造企业的共识,从长远来看,这一趋势不可逆转!

好了,今天就先介绍这么多,如果你有不同的看法,也欢迎您留言给我,我将会非常感谢您的指正。谢谢大家。

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⑶ 汽车材料轻量化对汽车节能与安全有着怎样的影响

随着社会的不断进步,人们的生活水平也在不断提升,汽车的需求也比之前增加了许多,同时汽车的保有量也越来越大。随着界各国推行强制汽车制造商降低汽车油耗的政策,汽车轻量化也就成为了各大车企的一个重要突破口。这时有人就会问道,轻量化是不是意味着偷工减料?轻量化对消费者有什么影响?
现代汽车工业轻量化技术
汽车轻量化不等于汽车小型化,不但要减轻自身重量,而且安全性、舒适性、燃油经济性都不能低于原来车型,并且成本和价格上也不能大幅度提高。在现代汽车工业发展中,主要应用这两项技术来实现轻量化:
一、合理的设计结构
1、减小汽车结构框架和自身钢板重量,并对其进行刚度校核和强度校核。在确2、保自身性能条件下,尽可能的轻。
3、通过改变运动结构方式,使结构整体变小,达到变轻的目的。
4、通过改变汽车的整体尺寸,整体变小,来减轻重量。
二、使用新型材料代替
能满足安全性、舒适性和燃油经济性的材料偶遇铝合金、镁合金、碳纤维、工程复合材料和塑料、其他轻量化材料(高性能陶瓷、高性能钢)。
轻量化优点
轻量化这一概念最先起源于赛车运动,其目的是为了带来更好的操控性,发动机输出的动力能够产生更高的加速度。由于车辆轻,起步时加速性能更好,刹车时的制动距离更短。另外有研究数据显示,汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%;汽车整车重量,每减少100kg,百公里油耗可降低0.3-0.6升,CO2排放量可减少约5g/km。由此可见,汽车轻量化可以达到节能、减排、提升驾驶乐趣。
轻量化有哪些缺点
以铝合金车身为主的话,成本偏高,但是会随着将来规模化与技术成熟降低。主要问题出在碰撞之后的维修。钢车身,小的碰撞变形,敲敲打打可以直接恢复原形,但是铝合金车身不可,因为铝合金常温下成型性(形变能力)极差,敲打只会打坏部件,加温的话又无法保证降温后的强度,所以基本上说,碰撞变形后,铝合金部件需要整件替换,十分麻烦,且费用昂贵。
轻量化会影响安全吗?
从常理上来讲,在同等条件下,汽车质量越轻,碰撞时冲击能量越小,车身结构的变形、侵入量和乘员受到的冲击加速度就越小,汽车对乘员的保护性能越好、越安全。但是在实际上,汽车的碰撞安全性不能用车的轻重和钣金覆盖件的薄厚来简单地衡量,汽车重不等于它的碰撞安全性就一定好,反之亦然。对汽车碰撞安全性的评价,国内外都用相应的汽车被动安全性法规和标准,如果安全条件达不到,是不允许上市销售的。
相反的是,汽车越轻,在以相同初速度刹车时,制动距离越短,制动性能就会有明显改善,汽车主动安全性会变好。因此,合理的汽车轻量化不仅不会降低汽车的安全性,还有利于汽车安全性能的提升。

⑷ 飞度汽车为什么轻量化

汽车轻量化设计的优点: 环保节油 车越重越费油,试想,全世界每台车用轻量化材料只减少50公斤,一天能省多少油,尤其是在人口越来越多的今天,汽车轻量化是要求环保低碳的大势所趋。 增大推重比 汽车的动力性能如果只看发动机马力是不够的,最主要的是推重比,即马力/重量。在飞度上装220PS马力的K20A引擎,动力也要好于410PS马力的宝马550GT。飞度才1吨多点,而550GT要2.1吨。尤其是高档跑车,马力都是500+的,比如兰博基尼的GALLARDO LP570,570PS马力,只有1.34吨。平均1公斤推重只需要0.425PS马力。减10公斤(仅一个铝合金轮毂的重量)就相当于增加4-5马力,而且起步靠的是扭矩,重量轻,前期优势更大。 使前后比重达到50:50 若一些性能车(非天价车型)需要达到前后比重50:50,就需要用合金材质或碳纤维来代替个别部件,对前部减重,操控性能就有了质的提升。 轻量化的优点都说了,缺点就是价格昂贵!比如一些合金材质相当于高强度钢的强度,但价格却贵很多,而碳纤维就更是天价了,其强度比超高强度钢(一般民用还算比较不错的车用在驾驶舱的框架上)还要大2倍以上。还有钛合金等等

⑸ 目前汽车领域,对于轻量化的主流研究方向是什么

很多人都会质疑,轻量级机构的身体应该减少安全如何改善。有些人认为日本的身体非常安全和低。每个人都有一个误解,认为汽车被汽车撞击,并认为汽车的安全性能很低。事实上,这正是汽车中乘员的安全性。

如果只有身体非常强烈,尽管它可以保护车辆不易变形,但它无法减少乘员的影响。汽车头部的弱化和聚焦在乘客舱部分上的尾部,这种设计是在汽车碰撞时减少乘员的伤亡。发生事故时,载体的崩溃不仅可以处理撞击,而且还可以增强各个方向的驾驶舱保护,并减轻第二次冲击,这有利于驾驶员逃脱或保存。

至于高速的稳定性和处理,空气动力学和框架的类别,底盘,悬架,制动器等,并不是那么你所说的汽车更加安全。作为开放,轻量级的概念是赛车运动的第一个来源,而且由于轻质技术,这些赛车不会导致不稳定的驾驶。

⑹ 为什么说LFT塑料是汽车轻量化的理想选择

LFT热塑性复合材料是汽车轻量化理想的材质选择。聚赛龙LFT-PP材料在120℃时的高温疲劳强度是普通玻纤增强PP的2倍,甚至比以耐热性着称的玻纤增强尼龙高10%,因而这种材料具有作为结构件所需的耐久性和可靠性,广泛应用于汽车前端模块框架、车身底护板、仪表台骨架、抗冲构件等。

⑺ 新能源汽车计算机前端是什么

一种新能源汽车前端框架结构。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车计算机前端是一种新能源汽车前端框架结构。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。