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        淺析新材料在汽車輕量化中的應用

        2021-09-17 08:18:05陳桂海
        電子樂園·上旬刊 2021年2期
        關鍵詞:實際應用

        陳桂海

        摘要:在汽車輕量化處理工作開展時,應當合理應用新材料,以達到汽車輕量化處理目標,如鋁合金材料、高強度鋼、鈦合金材料、鎂合金材料等。通過多種新型材料的合理應用,可有效提升汽車的整體運行性能與燃油經濟效益。本文就新材料在汽車輕量化中的合理應用進行分析探討。

        關鍵詞:汽車輕量化;新材料;實際應用

        一、汽車輕量化概述

        汽車輕量化處理,主要是汽車安全、強度、質量、性能得到保障的前提下,合理降低汽車的總質量,進而有效提高汽車的燃油經濟性,對汽車排放的尾氣進行合理控制。汽車輕量化工作開展時,應當各個部位進行輕量化設計優(yōu)化,并采用更多高新技術與材料,有效提升汽車的整體性能,對汽車的制造加工成本進行合理控制。

        通過汽車輕量化設計制造,可推動汽車產業(yè)的整體升級。為實現(xiàn)汽車輕量化,可采取多種工作方法,如汽車車身結構優(yōu)化、引進新材料、完善制造工藝等,如現(xiàn)代汽車設計中鋁合金材料的應用,有效保障了汽車的安全與性能,并實現(xiàn)了汽車輕量化發(fā)展目標。

        二、新材料在汽車輕量化中的應用

        現(xiàn)階段汽車輕量化工作開展過程中,主要通過內部設計優(yōu)化、工藝水平提升、材料使用等領域進行實現(xiàn)。其中材料使用的更為頻繁,可更加高效地實現(xiàn)汽車輕量化。通過汽車加工生產的材料進行分類可知,主要包含低密度材料與高密度材料。高密度材料主要為鋼材料,而低密度材料主要包含鎂合金、鈦合金、鋁合金等。在使用相關材料時,應當進行合理分析選擇最佳的加工材料。目前,鋁合金、鎂合金、鈦合金、高強度鋼的應用非常廣泛,通過相關材料的合理應用,不僅滿足了汽車輕量化的工作要求,且汽車的主動安全性與被動安全性都得到有效提升[1]。

        (一)鋁和鋁合金

        通過對金屬鋁材料進行分析可知,該類材料的自身密度較低,僅有鐵材料密度的三分之一,且金屬鋁的導熱性能非常強,同時該類材料僅有很強的可塑性,可根據實際工作需求,對材料進行合理加工處理,以保證材料加工應用的可行性與安全性。鑒于該類材料的整體結構強度有限,無法滿足部分高強度結構件的制作要求。在對該類材料的整體性能進行開發(fā)時,可將其制作為不同形式的合金,即鋁合金材料,有效提高材料的整體結構強度,且該類材料的密度較低,自身重量非常小。

        在鋁合金材料進行制備時,需要多種金屬元素的添加,才可保證材料制備的安全性與可靠性。鑒于鋁合金材料的超強可塑性,可進行一些復雜構件的制作,如殼體零件、箱型零件的制作,可充分發(fā)揮出該材料的應用優(yōu)勢。在對該類材料進行特殊的變形處理后,可制作鋁合金汽車輪轂,在汽車傳動部件、車身、發(fā)動機等設計時,可合理應用該材料,實現(xiàn)汽車輕量化工作要求。

        目前,很多汽車的發(fā)動機內部零配件,都采取鋁合金材料進行制作,如機體、活塞、油底殼等,有效發(fā)揮出鋁合金材料的應用優(yōu)勢與價值。其中,機體中鋁合金材料的應用效率較高,可保證機體的整體安全性。在汽車散熱器部件設計時,可應用鋁合金材料,使得整體尺寸得到有效控制,避免占用更多空間,達到汽車輕量化設計目標。

        在汽車底盤設計工作開展時,鋁合金材料的應用效率非常高,如汽車變速器殼體、轉向器殼體、轉向節(jié)、制動鉗、輪轂等,在汽車其他部分設計時,合理應用該材料,可使得汽車總重量得到有效降低。在鋁合金材料的應用下,可有效發(fā)揮出該材料的快速散熱優(yōu)勢,有效規(guī)避爆胎問題的出現(xiàn),保證汽車整體運行的安全性與可靠性[2]。

        (二)高強度鋼

        在汽車輕量化工作開展時,可合理應用高強度鋼,也就是鋼材料的屈服強度超過1380兆帕,且該類鋼材料的拉伸強度超過1630兆帕。鑒于該類鋼材料,具有非常好的屈服強度與抗拉強度,在汽車設計工作開展時,將得到廣泛應用,進而有效提高整體的安全性,并對車身的質量進行有效控制。

        由于多數汽車的車身都為鋼材料,如汽車的鋼材料由高強度鋼材料對其進行很好的替換,可有效控制車身鋼材的厚度,進而實現(xiàn)對車身質量的合理控制。通過對普通鋼材料的車身與高強度鋼材料車身進行比較分析可知,車身的鋼材厚度,可以減少1毫米到2毫米之間,進而使得汽車的總質量降低15%到22%之間。由此可見,在汽車輕量化工作開展過程中,為實現(xiàn)預期工作效果,應當合理應用高強度鋼材料,使得汽車的總質量得到有效控制,并降低汽車的運行油耗,進而實現(xiàn)預期汽車輕量化工作處理目標[3]。

        (三)鈦和鈦合金

        鈦合金材料的應用成本較高,主要在一些高端汽車生產中進行應用。通過鈦合金材料的合理應用,可有效提高汽車的環(huán)保性能,且實際的應用效果非常好。由于該類材料的特殊性,應當選擇合適的材料應用技術方案,才可充分發(fā)揮出該技術的應用優(yōu)勢。

        鑒于鈦合金材料的自身密度較小,而鈦合金的韌性非常強。在實際汽車生產加工過程中,應當合理應用鈦合金材料,進而充分發(fā)揮出該材料的應用優(yōu)勢與價值。通過對鈦合金材料的彈性模量進行分析可知,該類數據值偏低,使得該類材料在彈性元件制作中可發(fā)揮出一定價值。通過鈦合金材料的合理應用,可有效控制汽車的總質量,保證汽車運行的安全性與可靠性。

        (四)鎂和鎂合金

        通過汽車應用的材料進行比較分析可知,其中鎂材料的金屬密度最小。鑒于鎂合金材料的應用特殊性,在實際應用過程中,主要在交通工具中得到大量應用。通過對其材料的合理應用,可制作很多復雜的精密設備零件,進而充分發(fā)揮出該技術的應用優(yōu)勢與價值[4]。

        在現(xiàn)代汽車生產加工過程中,應當合理應用鎂合金材料,并在壓鑄件、殼體類、支架類等構件中得到靈活應用,如汽車的剎車架、方向盤、轉向支架等,都可合理應用相關材料,以保證鎂合金材料應用的可行性與合理性。在該類材料實際應用過程中,應當對其應用不足進行明確,即鎂合金材料在實際應用過程中,由于鎂合金材料的外部抗性比較差,無法有效提高汽車運行的安全與穩(wěn)定。為此,在實際應用過程中,應當對相關材料進行合理優(yōu)化處理,進而實現(xiàn)汽車輕量化處理目的。

        (五)CFRP復合材料

        CFRP復合材料,即碳纖維增強聚合物基復合材料的簡稱。為有效推動汽車輕量化設計應用,在應用新型材料時,可嘗試應用碳纖維增強聚合物基復合材料。在該種材料的合理應用下,可推動汽車結構的模塊化與整體化發(fā)展,使得汽車加工的效率與質量得到有效提升。如部分汽車部件進行加工時,采取整體化加工技術方案,可有效減少加工配制安裝工作程序,有效提高了汽車生產的效率,對汽車生產的成本進行有效控制。鑒于該種材料應用的特殊性,在汽車輕量化工作開展時,可發(fā)揮出該材料的應用價值。

        三、結束語

        綜上,文中對新材料,在汽車輕量化中的實際應用進行分析探討,旨在說明汽車輕量化工作開展過程中,新材料應用的必要性與重要性。今后,汽車輕量化工作開展階段,應當基于輕量化的工作要求,選擇合適的新材料,推動我國汽車產業(yè)的升級換代。

        參考文獻

        [1]丁偉,張艷.汽車輕量化中的化工材料的運用分析[J].化工管理,2021(09):68-69.

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