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汽車前保險杠防撞梁鋁合金型材在輕量化方面的應(yīng)用

汽車前保險杠防撞梁其實并不是讓車子“防撞”,是在低速碰撞的時候起到緩沖和吸收保護的作用,保護車子,保護人,并能…

汽車前保險杠防撞梁其實并不是讓車子“防撞”,是在低速碰撞的時候起到緩沖和吸收保護的作用,保護車子,保護人,并能減少維修本錢。 汽車在低速碰撞時,防撞梁本體將碰撞能量及時傳遞至左右吸能盒,充分吸收碰撞能量,降低車輛受損程度。高速碰撞時,防撞梁本體發(fā)生塑性變形吸收能量,同時將能量傳遞給機艙前縱梁,通過車體骨架系統(tǒng)將能量分解,減小車輛受損與人員受傷害程度。
一、汽車前保險杠前防撞梁鋁合金型材和鋼材市場應(yīng)用狀況調(diào)查
  汽車前防撞梁作為汽車的重要部件,通常采用金屬材質(zhì),如高強度鋼材和汽車用鋁合金等,保險杠防撞梁鋁合金型材在中高檔汽車中使用較為廣泛。汽車前防撞梁一般由防撞橫梁、吸能盒、吸能盒增強件及銜接板組成。圖示汽車前防撞梁裝置位置。

保險杠防撞梁鋁型材-2
保險杠防撞梁鋁型材

統(tǒng)計歷年來國內(nèi)市場上213款車型的保險杠防撞梁材料運用情況,有118款車型采用高強鋼,95款車型采用鋁合金,可見保險杠防撞梁材料以高鋼為主。

通過對5年內(nèi)市場上的104款主流車型進行調(diào)研,軸距為2 550~2 850 mm,價格在10~30萬元的中低端車型,高強鋼使用比例為42%。其中高強鋼使用最多的為自主品牌,共25款。由此可見,中低端車型基于成本考慮,更多的采用成本低廉的高強鋼,歐洲、美系車更多考慮性能與舒適性,更傾向于采用鋁合金防撞梁。

從2008年至2022年的歷年歐洲車身資料,以及國內(nèi)車身資料來看,國內(nèi)外主流車型的鋁合金防撞梁主要集中體現(xiàn)在中高端車型,如奧迪A3、奧迪A4L、奧迪e-tron、奔馳A Class、路虎Evoque、捷豹I-PACE、標致308、標致308S、標致508、標致4008、雪鐵龍C5、歐寶Mokka、英朗、邁銳寶、君威、君越、福特E-Transit、福特focus、福特探險者、科魯茲、吉普自由俠、沃爾沃XC40電動、沃爾沃北極星、沃爾沃V60、冠道、豐田bZ4X、斯巴魯solterra、雷克薩斯_LCConvertible、豐田銳志、馬自達昂克賽拉、馬自達CX-60、榮威950、極氪_001、長安逸動、領(lǐng)克01PHEV、蔚來ES6、蔚來ES8、北京X7等。

統(tǒng)計70款車型的防撞梁應(yīng)用情況,按各車系分析如下:德系車的鋁合金防撞梁應(yīng)用最廣,約占30%,美系占22%、日系占20%、自主車占19%、法系車應(yīng)用最少,約占9%。

數(shù)據(jù)表明,汽車前保險防撞梁鋁合金型材一般采用擠壓鋁型材,截面形狀以“日字型”結(jié)構(gòu)為主,約占70%,“目字型”占22%,“口字型”占8%。另外,擠壓鋁主要在前保險杠防撞梁體現(xiàn),后保險杠防撞梁較少采用

二、汽車保險杠前防撞梁碰撞性能仿真實驗驗證結(jié)果

汽車用鋁合金防撞梁均勻質(zhì)量4.5 kg,鋼制防撞梁均勻質(zhì)量6.6 kg,差值約32%。通過相關(guān)實驗驗證表明,在比吸能方面,30 ms 時汽車用鋁合金防撞梁比吸能為11.3 kJ/kg,鋼防撞梁比吸能為5.2 kJ/kg。汽車用鋁合金防撞梁的比吸能是鋼防撞梁比吸能的2 倍多。

汽車前保險杠防撞梁使用鋁合金型材的支反力峰值比鋼制提高11.1%%。結(jié)論是汽車保險杠前防撞梁鋁合金型材能實現(xiàn)輕量化的同時,還提升了強度和吸能性能。

保險杠防撞梁鋁型材-3
保險杠防撞梁鋁型材

三、總體結(jié)論

在汽車產(chǎn)品制造中,逐漸加大汽車用鋁合金材料的應(yīng)用比例是汽車輕量化的必然趨向, 汽車用前保險杠防撞梁鋁型材必然經(jīng)過設(shè)計考證后取代鋼材原料。
1) 依據(jù)仿真實驗結(jié)果,正面碰撞汽車用鋁合金防撞梁吸收能量優(yōu)于鋼制防撞梁,滿足設(shè)計和使用。
2) 汽車用鋁合金相比鋼資料有著密度小的優(yōu)勢,用汽車用鋁合金型材替代傳統(tǒng)鋼,可使前防撞梁質(zhì)量減輕30%~50%,輕量化效果顯著。
3) 經(jīng)過比照合資車企與自主車企鋁合金防撞梁應(yīng)用狀況,可發(fā)現(xiàn)采用汽車用鋁合金防撞梁是汽車輕量化將來趨向。
4) 比照防撞梁比吸剖析結(jié)果顯現(xiàn),鋁合金防撞梁吸能才能明顯優(yōu)于鋼防撞梁,有助于進一步提高整車平安性。

 

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