新材料在汽车底盘上的运用

新材料在汽车底盘上的运用,内容,1.碳纤维,2.铝合金材料,3.镁合金材料,1.碳纤维,什么是碳纤维？,碳纤维（carbonfiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。,碳纤维的分类,碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得。按状态分为长丝、短纤维和短切纤维。按力学性能分为通用型和高性能型。,碳纤维的特点,碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性。,碳纤维在汽车上的应用的优点,1.轻量化碳纤维在汽车上的应用最主要是它所带来的汽车轻量化。目前钢铁材料约占车体重量的3/4，如果汽车的钢材部件全部由碳纤维复合材料置换，车体重量可减轻300kg。2.安全性与钢材相比，碳纤维复合材料质量钢的50，而在碰撞中对能量的吸收能力却比钢高出45倍。3.燃油经济性汽车越轻，燃油经济性越好。当车体重量减轻300kg，燃油效率了提高36%，二氧化碳排放量可削减17%，可有效节约能源与保护环境。,碳纤维在汽车底盘上的应用,1.汽车底盘车架,碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度，是制造汽车底盘车架主要结构件的最轻材料。预计碳纤维复合材料的应用可使汽车底盘减轻质量40%60%，相当于钢结构质量的1/31/6。,碳纤维在汽车底盘上的应用,2.刹车片,碳纤维还因为其环保和耐磨的特点而应用在刹车片上。能够在50的距离内将汽车的速度从300km/h降低到50km/h，此时制动盘的温度会升高到900以上，制动盘会因为吸收大量的热能而变红。而碳纤维制动盘能够承受2500的高温，具有非常优秀的制动稳定性。,碳纤维在汽车底盘上的应用,3.轮毂,德国的轮毂制造专家推出的轮毂系列，采取2片式设计，外环为碳纤维材质打造，内毂为轻量化的合金，搭配不锈钢制的螺丝，较一般同尺码的轮毂质量低40%左右。,碳纤维在汽车底盘上的应用,4.传动轴,汽车传动轴的受力情况比较复杂，尤其要承受很大的扭矩，充分考虑了碳纤维增强复合材料各向异性、比强度高和比模量相对较低的特点，从而使用碳纤维增强复合材料传动轴能够替代金属产品，满足使用要求。碳纤维传动轴它不仅减轻了60%的重量，而且具有更好的耐疲劳性和耐久性。,碳纤维的小结,碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，具有许多优良性能，良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。因为其优良的性能，从而在汽车上得到广泛的使用，推动了汽车工业的变革。如，碳纤维复合材料可用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等。,2.铝合金材料,铝合金具有比强度高、耐腐蚀性能优良、适合多种成形方法、较易再生利用等优点，是汽车工业应用较多的金属材料。特别是能源、环境、安全等方面的原因使对汽车轻量化的要求越来越迫切。使用轻量化材料是实现汽车轻量化的重要途径，而铝是应用得比较成熟的轻量化材料。,铝合金的特点,汽车底盘铝合金材料,汽车底盘常用的铝合金材料主要包括了铸造铝合金以及热处理强化变形铝合金。铸造铝合金材料具有冶炼工艺比较简单，铸造工艺性能优良，力学性能良好从而受到汽车制造业的广泛关注。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。,铝合金材料的应用,铝合金在底盘上主要用于制造离合器壳、变速器壳、后桥壳、转向器壳、摇臂盖、正时齿路壳等壳体类零件，以及保险杠、转向节液压泵体、制动钳、油缸及制动盘等。,铝合金离合器壳,铝合金变速器壳,铝合金壳类零件大大降低了零部件质量且简化了加工工艺。,铝合金材料的应用,1.壳体,宝马5系的前悬挂，1为铝合金羊角，上连铝合金上叉臂，2为减震器弹簧总成，3为铝合金连杆，4为转向拉杆，5为横向稳定杆，6为铝合金下摇臂，配备铝合金副车架,2.悬架系统,宝马5系全铝合金多连杆后悬挂,宝马5的后悬挂全部应用铝合金。1为一块巨型的下摇臂，2、3均为铝合金连杆，4为减震器弹簧总成，5为横向稳定杆,铝合金材料的应用,福特公司使用了铝合金的制动盘。该制动盘质量仅为2.27kg，为原铸铁盘的1/3，尽管费用较高，寿命却是铸铁盘的3倍。,铝合金轮毂已经是衡量轿车外观质量的一种标志。它具有散热快、重量轻、舒适性好、外观漂亮等优点。,铝合金材料的应用,3.行驶系统,日本本田公司生产的顶级跑车讴歌NSX车身和部分底盘零件全部用铝合金制作，车体重量比用钢材制造时减轻了140kg，正辆轿车轻了200kg，燃料消耗率降低了13%。,铝合金材料的应用,3.镁合金材料,镁合金材料特性,比重最小的金属结构材料高比强度和比刚度优异的减震降噪效果良好的生产工艺性能可回收利用,镁合金在汽车上应用可能达到的轻量化效果,底盘零部件应用的典型镁合金件,底盘零部件应用的典型镁合金件,发动机歧管,方向盘骨架,气缸盖,座椅框架,仪表骨架,不同车型的镁合金仪表骨架,大众公司镁合金变速箱,镁合金轮毂具