Application et défis de la technologie légère dans les pièces de châssis automobiles

1. L'importance de la technologie légère
Pièces de châssis automobiles sont des composants clés qui soutiennent le mouvement des véhicules, portent du poids corporel et garantissent la stabilité et la sécurité. Traditionnellement, les composants du châssis tels que les cadres, les systèmes de suspension, les systèmes de direction, etc., utilisent généralement des matériaux à haute résistance tels que l'acier ou la fonte. Bien que ces matériaux aient une bonne résistance et une bonne durabilité, ils renforcent également le véhicule. Avec la montée en puissance de la tendance des véhicules légers, la réduction du poids des composants du châssis est devenue la clé pour améliorer les performances des véhicules et atteindre la conservation de l'énergie et la réduction des émissions.

L'application de la technologie légère présente plusieurs avantages importants:

Réduire la consommation et les émissions de carburant: la réduction du poids du corps du véhicule réduit directement le fardeau du moteur, réduisant ainsi la consommation de carburant et les émissions de dioxyde de carbone, contribuant à se conformer à des réglementations environnementales de plus en plus strictes.

Amélioration des performances de manipulation et de la stabilité de la conduite: la réduction du poids du châssis peut efficacement améliorer la manipulation et la stabilité de la voiture, ce qui rend le véhicule plus réactif, en particulier lors de la conduite à grande vitesse et à la tournure.

Confort amélioré: les composants du châssis léger aident à réduire les vibrations corporelles et à améliorer le confort des véhicules. Surtout lorsque des matériaux légers sont utilisés dans le système de suspension, la stabilité de la conduite peut être efficacement améliorée.

Vie des composants étendus: les conceptions légères nécessitent souvent l'utilisation de matériaux à haute performance et à haute résistance, qui non seulement réduisent le poids mais améliorent également la durabilité des composants et la résistance à la fatigue.

2. Chemin de mise en œuvre de la technologie légère
La réalisation de la technologie légère réduit principalement la masse des composants du châssis pour assurer leur force, leur rigidité et leur sécurité. Le chemin pour atteindre le léger comprend principalement les aspects suivants:

Conception d'optimisation structurelle
L'optimisation structurelle utilise des outils tels que la conception assistée par ordinateur (CAD) et l'analyse par éléments finis (FEA) pour concevoir la structure la plus raisonnable en utilisant le moins de matériaux tout en garantissant les exigences de performance des composants du châssis. Grâce à un calcul et à la simulation précis, l'utilisation inutile du matériau est réduite et la résistance et la rigidité des composants sont améliorées. Les méthodes de conception d'optimisation structurelle courantes incluent la conception de la grille, l'optimisation de la topologie et l'optimisation des tailles.

Utiliser des matériaux à haute résistance
L'acier à haute résistance (HSS) et l'acier ultra-haute résistance (UHSS) sont des matériaux légers courants qui ont une faible densité tout en garantissant une résistance élevée. En utilisant ces aciers à haute résistance, il est possible de réduire le poids tout en garantissant les exigences de résistance des composants du châssis. Ils sont particulièrement largement utilisés dans les parties structurelles du cadre et du corps.

Applications en alliage en aluminium
Les alliages en aluminium sont largement utilisés dans les composants du châssis automobile en raison de leurs excellentes propriétés légères. La densité de l'aluminium est d'environ un tiers celle de l'acier. Il a une bonne résistance et une bonne résistance à la corrosion et convient à une utilisation dans les systèmes de suspension, les roues, les cadres de support et autres composants. De plus, les alliages en aluminium peuvent également augmenter leur résistance par le traitement thermique et d'autres processus pour garantir que la sécurité n'est pas affectée.

Applications de matériaux composites
Ces dernières années, des matériaux tels que les composites renforcés en fibre de carbone (CFRP) et les composites renforcés en fibre de verre (GFRP) ont été progressivement utilisés dans les composants du châssis automobile. Le matériau en fibre de carbone est devenu un matériau idéal pour les légers en raison de son poids extrêmement léger et de son excellente résistance à la traction, en particulier dans les voitures de course et ses voitures haute performance. Les composites offrent non seulement des économies de poids importantes, mais augmentent également la résistance et la résistance à la corrosion. Les matériaux composites sont plus chers et ne sont pas encore devenus monnaie courante dans les véhicules du marché de masse.

Fabriqué en alliage d'aluminium-magnésium et en alliage de titane
Les alliages d'aluminium-magnésium et les alliages de titane sont des matériaux qui ont été progressivement promus dans des modèles haut de gamme ces dernières années. Ces matériaux en alliage sont plus légers que les alliages en aluminium et ont une meilleure résistance à la résistance et à la corrosion. Ils sont progressivement utilisés dans certains composants de châssis hautes performances, tels que les systèmes de direction, les systèmes de suspension et les systèmes de freinage.

3. Exemples d'application de technologie légère
système de suspension
Le système de suspension est l'un des composants les plus critiques d'un châssis de voiture, affectant directement la stabilité et le confort. La conception légère du système de suspension peut réduire efficacement le poids du véhicule et assurer la contrôlabilité du véhicule dans diverses conditions routières. À l'heure actuelle, les alliages en aluminium et l'acier à haute résistance sont souvent utilisés dans la structure des systèmes de suspension, en particulier dans des composants tels que les bras de contrôle inférieur, les supports de suspension et les sièges à ressort. En utilisant l'alliage d'aluminium, le poids du système de suspension du véhicule peut être réduit d'environ 15% à 20%.

Cadre du cadre et du châssis
Le cadre est la structure de base qui porte tout le corps et le système d'alimentation. Les cadres traditionnels sont principalement en acier, mais de plus en plus de modèles utilisent des alliages en acier et en aluminium à haute résistance pour réduire le poids du cadre. Les cadres de certaines voitures et VUS haut de gamme ont commencé à utiliser des matériaux en alliage en aluminium pour obtenir des effets légers. En utilisant des matériaux en alliage en aluminium, le poids du cadre peut être réduit de 20% à 30%.

système de direction
Le système de direction est un composant clé pour garantir la stabilité et la contrôlabilité du véhicule. Le système de direction utilisant des matériaux légers et une conception optimisée peut réduire efficacement l'inertie du véhicule et améliorer la précision du contrôle et la vitesse de réponse. De nombreux véhicules et véhicules électriques haute performance ont commencé à utiliser des alliages en aluminium et des composites en plastique pour fabriquer des composants du système de direction, réduisant davantage le poids et améliorant la réponse du système.

système de freinage
En tant que composant central de la sécurité des véhicules, le poids léger du système de freinage aide non seulement à réduire le poids du véhicule, mais aussi à améliorer l'efficacité du freinage. De nombreux modèles hautes performances utilisent des disques de frein en carbone-céramique, un matériau plus léger et plus résistant à la chaleur que les disques en acier traditionnels, offrant un meilleur freinage à grande vitesse.

4. Défis et développement futur de la technologie légère
Bien que la technologie légère ait fait des progrès significatifs dans les composants des châssis automobiles, il y a encore des défis:

problème de coût
Bien que les matériaux haute performance (comme la fibre de carbone, l'alliage de titane, etc.) ont d'excellents effets légers, leurs coûts de fabrication sont élevés. Cela limite la popularité de la technologie légère dans une certaine mesure, en particulier lorsqu'il est difficile de l'appliquer dans des modèles à bas prix.

Processus de fabrication
La technologie de traitement des matériaux légers est relativement complexe et nécessite une nouvelle technologie de fabrication et un support d'équipement. Le processus de formation des matériaux en fibre de carbone nécessite un environnement de traitement à haute température et à haute pression, et la technologie de soudage des alliages en aluminium et des alliages de titane a également certaines difficultés techniques. Ces exigences de processus impliquent des demandes plus élevées sur les capacités techniques et l'équipement de production des constructeurs automobiles.

problèmes de sécurité
Être léger ne signifie pas sacrifier la sécurité. Bien que les nouveaux matériaux légers aient une résistance plus élevée, il y a toujours un écart entre leur résistance à l'impact et la résistance à la fatigue par rapport aux matériaux traditionnels. Par conséquent, comment maintenir ou améliorer la sécurité tout en réduisant le poids est un défi important auquel il est confronté à la luminosité automobile.