Aplikasi dan tantangan teknologi ringan di bagian sasis otomotif

1. Pentingnya teknologi ringan
Suku Cadang Sasis Otomotif adalah komponen utama yang mendukung pergerakan kendaraan, membawa berat badan, dan memastikan stabilitas dan keamanan mengemudi. Secara tradisional, komponen sasis seperti bingkai, sistem suspensi, sistem kemudi, dll., Biasanya menggunakan bahan berkekuatan tinggi seperti baja atau besi cor. Meskipun bahan -bahan ini memiliki kekuatan dan daya tahan yang baik, mereka juga membuat kendaraan lebih berat. Dengan munculnya tren kendaraan ringan, mengurangi berat komponen sasis telah menjadi kunci untuk meningkatkan kinerja kendaraan dan mencapai konservasi energi dan pengurangan emisi.

Penerapan teknologi ringan memiliki beberapa keunggulan yang signifikan:

Mengurangi konsumsi dan emisi bahan bakar: Mengurangi berat badan kendaraan secara langsung mengurangi beban pada mesin, sehingga mengurangi konsumsi bahan bakar dan emisi karbon dioksida, membantu mematuhi peraturan lingkungan yang semakin ketat.

Peningkatan kinerja penanganan dan stabilitas mengemudi: Mengurangi berat sasis dapat secara efektif meningkatkan penanganan dan stabilitas mobil, membuat kendaraan lebih responsif terutama ketika mengemudi dengan kecepatan tinggi dan berputar.

Peningkatan kenyamanan: Komponen sasis ringan membantu mengurangi getaran tubuh dan meningkatkan kenyamanan kendaraan. Terutama ketika bahan ringan digunakan dalam sistem suspensi, stabilitas mengemudi dapat ditingkatkan secara efektif.

Life Component Extended: Desain ringan sering kali membutuhkan penggunaan material berkinerja tinggi dan berkekuatan tinggi, yang tidak hanya mengurangi berat tetapi juga meningkatkan daya tahan komponen dan ketahanan kelelahan.

2. Jalur implementasi teknologi ringan
Realisasi teknologi ringan terutama mengurangi massa komponen sasis untuk memastikan kekuatan, kekakuan, dan keamanannya. Jalan untuk mencapai ringan terutama mencakup aspek -aspek berikut:

Desain Optimasi Struktural
Optimalisasi Struktural menggunakan alat-alat seperti Computer-Aided Design (CAD) dan Finite Element Analysis (FEA) untuk merancang struktur yang paling masuk akal menggunakan jumlah bahan terkecil sambil memastikan persyaratan kinerja komponen sasis. Melalui perhitungan dan simulasi yang akurat, penggunaan material yang tidak perlu dikurangi dan kekuatan dan kekakuan komponen ditingkatkan. Metode desain optimisasi struktural yang umum meliputi desain grid, optimasi topologi dan optimasi ukuran.

Gunakan bahan berkekuatan tinggi
Baja berkekuatan tinggi (HSS) dan baja berkekuatan tinggi (UHSS) adalah bahan ringan umum yang memiliki kepadatan rendah sambil memastikan kekuatan tinggi. Dengan menggunakan baja berkekuatan tinggi ini, dimungkinkan untuk mengurangi berat badan sambil memastikan persyaratan kekuatan komponen sasis. Mereka terutama banyak digunakan di bagian struktural bingkai dan tubuh.

Aplikasi Paduan Aluminium
Paduan aluminium banyak digunakan dalam komponen sasis otomotif karena sifat ringannya yang sangat baik. Kepadatan aluminium adalah sekitar sepertiga baja. Ini memiliki kekuatan yang baik dan ketahanan korosi dan cocok untuk digunakan dalam sistem suspensi, roda, bingkai pendukung dan komponen lainnya. Selain itu, paduan aluminium juga dapat meningkatkan kekuatan mereka melalui perlakuan panas dan proses lain untuk memastikan bahwa keamanan tidak terpengaruh.

Aplikasi bahan komposit
Dalam beberapa tahun terakhir, bahan seperti komposit bertulang serat karbon (CFRP) dan komposit bertulang serat kaca (GFRP) telah secara bertahap digunakan dalam komponen sasis otomotif. Bahan serat karbon telah menjadi bahan yang ideal untuk ringan karena bobotnya yang sangat ringan dan kekuatan tarik yang sangat baik, terutama di mobil balap dan mobil berkinerja tinggi. Komposit tidak hanya menawarkan penghematan berat yang signifikan, tetapi juga meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi. Bahan gabungan lebih mahal dan belum menjadi biasa di kendaraan pasar massal.

Terbuat dari paduan aluminium-magnesium dan paduan titanium
Paduan aluminium-magnesium dan paduan titanium adalah bahan yang secara bertahap dipromosikan dalam model kelas atas dalam beberapa tahun terakhir. Bahan paduan ini lebih ringan dari paduan aluminium dan memiliki kekuatan dan ketahanan korosi yang lebih baik. Mereka secara bertahap digunakan dalam beberapa komponen sasis berkinerja tinggi, seperti sistem kemudi, sistem suspensi dan sistem pengereman.

3. Contoh aplikasi teknologi ringan
Sistem Suspensi
Sistem suspensi adalah salah satu komponen paling penting dalam sasis mobil, secara langsung mempengaruhi stabilitas dan kenyamanan mengemudi. Desain yang ringan dari sistem suspensi dapat secara efektif mengurangi berat kendaraan dan memastikan kemampuan terkontrol kendaraan di bawah berbagai kondisi jalan. Saat ini, paduan aluminium dan baja berkekuatan tinggi sering digunakan dalam struktur sistem suspensi, terutama dalam komponen seperti lengan kontrol yang lebih rendah, kurung suspensi dan kursi pegas. Dengan menggunakan paduan aluminium, berat sistem suspensi kendaraan dapat dikurangi sekitar 15% hingga 20%.

Bingkai dan bingkai sasis
Bingkai adalah struktur dasar yang membawa seluruh tubuh dan sistem daya. Bingkai tradisional terutama terbuat dari baja, tetapi sekarang semakin banyak model menggunakan baja berkekuatan tinggi dan paduan aluminium untuk mengurangi berat bingkai. Bingkai beberapa mobil dan SUV kelas atas telah mulai menggunakan bahan paduan aluminium untuk mencapai efek ringan. Dengan menggunakan bahan paduan aluminium, berat bingkai dapat dikurangi sebesar 20% menjadi 30%.

sistem kemudi
Sistem kemudi adalah komponen kunci untuk memastikan stabilitas dan kemampuan mengendarai kendaraan. Sistem kemudi menggunakan bahan ringan dan desain yang dioptimalkan dapat secara efektif mengurangi inersia kendaraan dan meningkatkan akurasi kontrol dan kecepatan respons. Banyak kendaraan berkinerja tinggi dan kendaraan listrik telah mulai menggunakan paduan aluminium dan komposit plastik untuk memproduksi komponen sistem kemudi, lebih lanjut mengurangi berat badan dan meningkatkan respons sistem.

sistem rem
Sebagai komponen inti dari keselamatan kendaraan, ringan sistem pengereman tidak hanya membantu mengurangi berat kendaraan, tetapi juga meningkatkan efisiensi pengereman. Banyak model berkinerja tinggi menggunakan cakram rem karbon-keramik, bahan yang lebih ringan dan lebih tahan panas daripada cakram baja tradisional, memberikan pengereman yang lebih baik pada kecepatan tinggi.

4. Tantangan dan pengembangan teknologi ringan di masa depan
Meskipun teknologi ringan telah membuat kemajuan yang signifikan dalam komponen sasis otomotif, masih ada beberapa tantangan:

masalah biaya
Meskipun bahan berkinerja tinggi (seperti serat karbon, paduan titanium, dll.) Memiliki efek ringan yang sangat baik, biaya produksi mereka tinggi. Ini membatasi popularitas teknologi ringan sampai batas tertentu, terutama ketika sulit untuk menerapkannya dalam model dengan harga murah.

Proses pembuatan
Teknologi pemrosesan bahan ringan relatif kompleks dan membutuhkan teknologi manufaktur dan dukungan peralatan baru. Proses pembentukan bahan serat karbon membutuhkan lingkungan pemrosesan suhu tinggi dan tekanan tinggi, dan teknologi pengelasan paduan aluminium dan paduan titanium juga memiliki kesulitan teknis tertentu. Persyaratan proses ini menempatkan permintaan yang lebih tinggi pada kemampuan teknis dan peralatan produksi produsen mobil.

masalah keamanan
Menjadi ringan tidak berarti mengorbankan keamanan. Meskipun bahan ringan baru memiliki kekuatan yang lebih tinggi, masih ada celah antara resistensi dampaknya dan ketahanan kelelahan dibandingkan dengan bahan tradisional. Oleh karena itu, bagaimana mempertahankan atau meningkatkan keselamatan sambil mengurangi berat badan adalah tantangan penting yang dihadapi ringan mobil.