分论坛三:汽车轻量化与材料

作者:本网编辑 文章来源:本网 发布时间:2011-03-01
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铸造底盘部件的轻量化设计——Udo Kreutzarek,乔治费歇尔汽车(中国)有限公司 高管、亚洲研发主管

材料、设计、工艺以及测试方面的同步创新,使得GF能为各种类型的轿车和卡车生产出轻量安全的铁及铝、镁合金零部件,比如各种各样的底盘铸件。Udo Kreutzarek分别从这四个方面给出了例证。

只有高强度的材料才能够提供降低壁厚和减轻重量的可能性,为此,GF开发出了一系列新型高强度材料,如SiboDur新型铸铁材料,其耐久性、拉伸性能、加工性能都有显著的提升,而价格成本比钢低。

设计方面,Udo Kreutzarek 介绍了GF采用的一种 “仿生学”的设计方法,能够更好地利用资源,在设计阶段就实现最低重量的可能性。

有了好的材料和轻量化设计还是不够的,工艺与设计配合起来才能确保最终生产出轻量化的产品。GF开发了无毛刺铸造技术、泡沫铝技术等新工艺,都开创了业界先河。最后,这些零部件还会经过GF的严格测试,确保性能。

“总之,减重的意义很大程度上在于减少排放及降低油耗,在这种意义上,可以说GF将给汽车客户提供绿色技术。” Udo Kreutzarek最后总结到。

使用铝合金材料为汽车减重——诸德衛博士,诺贝丽斯韩国有限公司汽车事业部常务理事

选用铝合金有助于减轻车身的重量,提高安全性,降低能耗。如果设计得当,用铝替代钢铁,车身重量每降低10%,就可以节约6%-8%的汽油,减少排放。欧洲、北美和亚洲的许多OEM厂商已经大量采用了铝合金的发动机罩、挡泥板、后备箱盖、车门、车顶和车身结构,铝板的使用量正在显著增加。

长期以来,诺贝丽斯致力于车用铝板的开发和质量改进,能够提供各种A6xxx和5xxx铝合金。这些铝合金具有优异的成型性能,在要求苛刻的卷边工序中表现出色,还具有良好的表面质量,焙烧硬化后能获得极高的强度,而且对行人更为安全。

最近诺贝丽斯发明了Novelis Fusion(诺贝丽斯熔炼)技术,以克服标准铝合金的局限。Novelis Fusion能够同时将多层铝合金浇铸到一个轧制用铝锭中,最终轧制成内部性质不同于外部性质的板材,如车门、车身结构部件等。

借助于单纯铝合金或Novelis Fusion材料,诺贝丽斯能够提供任何铝合金板材,供 OEM 厂商制造形状复杂的车体,从而提高效益,实现精益工艺,节约成本。许多OEM厂商,如宝马、奥迪、奔驰、通用汽车、福特、克莱斯勒和雷诺,都把诺贝丽斯选为车用铝板的供应商。

采用纤维增强塑料进行汽车设计是未来实现可持续性轻量化设计的关键吗?——Leif Ickert,德国亚琛工业大学汽车研究院先进材料和复合材料主管

轻金属在汽车轻量化方面发挥着重要的作用,与此同时,在某些部位可以替代金属材料的纤维增强塑料为汽车轻量化设计提供了另外一种全新的方法和更大的自由度。

纤维增强塑料代表着一个具有高度复杂性的材料组别,它包括增强纤维等各种碳纤维,这些材料能够为汽车部件和功能的整合提供很多创新的潜能和机会,并可通过有目的的设计在汽车轻化量设计方面发挥巨大的作用。

Leif Ickert用很多试验数据以及OEM的应用案例做了分析和验证,比如ika与宝马、丰田、保时捷、克莱斯勒合作进行的一些试验和某些车型上的应用。实践证明,纤维增强塑料在多材料的复合物中具有很多优势,比如,与金属材料相结合,在复合型设计中可高效利用纤维增强塑料。

当然,纤维增强塑料制造而成的部件成本较高的问题时常成为争论的焦点,在某些应用场合,与较昂贵的碳纤维相比,玻璃或其它纤维具有优势。不过,尽管短时间内材料成本方面不会发生革命性变化,但能够实现大规模生产的新型生产技术对纤维增强塑料的应用和发展仍然值得期待。

创新材料提供重量减轻方案——许顺祥,杜邦中国集团有限公司高性能聚合物部门华东华北区经理

涡轮增压和先进的排放系统相结合的缸内直喷技术,是满足更好燃油经济性、低排放法规和客户要求,最实用的近期解决方案。同时,今天的系统也面临减轻重量、降低综合成本及新的法规要求的挑战,因此需要更多创新解决方案,包括材料。

在材料方面,杜邦从三个方面提供解决方案:一是优异的耐高温和耐化学腐蚀性新材料,另一个是集成塑料和橡胶弹性体材料的解决方案,第三是降低能耗的创新材料。

许顺祥先生在演讲中主要以涡轮增压系统为例,探讨了涡轮增压系统对材料的要求,以及杜邦公司提供的系列高性能聚合物,同时分享了一系列的重量减轻解决方案。最新的创新材料包括耐高温的杜邦 Zytel Plus尼龙系列材料(包含刚刚在K2010上推出的耐高温Zytel HTN92系列PPA),耐高温高压的杜邦 Hytrel热塑性聚酯弹性体,杜邦 Zytel柔性尼龙,耐强酸、耐油、耐高温的AEM和FKM橡胶材料等,而且还介绍了这些创新材料成功应用于涡轮增压发动机进排气和冷却系统的关键零部件,像增压的冷端和热端进气管、谐振器、增压空气冷却器、废气排放系统、调温器外壳和发动机的冷却水套等。此外,借助于这些创新材料的优越性能,很多材料的整合应用可以使一些汽车部件发挥出更加出色的整体性能,在功能提升的同时,达到减轻重量、降低成本和节省能耗的目标。

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