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轻量化材料在房车设计中的应用

来源:国际复材技术商情 发布时间:2020-05-30 855
塑料橡胶材料处理、计量与检测模具及零件原料及混合物其他其他添加剂及母粒塑料加工设备 会客室
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——访常州澳森车辆科技有限公司技术总监张黎先生
 
 
虽然与欧美国家相比,我国房车发展历史不长,仍处于初期阶段。但不论是汽车厂家还是房车生产厂家,轻量化设计一直是其追求的极致目标,尤其是一辆轻盈的拖挂房车可以减少对牵引车的要求。
 
汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整体质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。房车的轻量化不仅包含了以上要素,还要实现房车车箱及拖车车箱的轻量化。那么,哪些材料有助于实现车箱车体的轻量化?这些材料有哪些特点?其使用情况如何?带着这些问题,本刊对常州澳森车辆科技有限公司技术总监张黎先生进行了专访。
 
RPC:先请您简单介绍一下目前国内外房车产业的发展现状是怎样的?
 
张总监:现代房车的雏形来自100多年前的吉普赛人的大篷车。房车可划分为三种基本类型:自行式房车、拖挂式房车、和移动别墅。
 
在美国、欧洲,房车早已经是人们休闲旅游甚至生活中的一部分,欧美具有悠久的房车文化,无论是房车销量,还是房车用户群体,都在世界上稳居前列。2018年欧洲房车销量达到202611辆。其中,德国房车销量位居榜首,达到71186辆。英国销量为35743辆,位居欧洲房车市场销量第二位的宝座。法国,作为第三大欧洲房车市场,销量为32002辆。2018年全年美国房车销量为483672辆,房车销量达到历史销量第二高。
 
在中国,房车产业和房车旅游还处于起步阶段,但是发展潜力巨大。2009-2012年,我国房车发展处于初期阶段,中国房车销售量以50%的年度增长率进行增长。2013-2016年,我国房车市场以每年超过100%的销量增长率进行增长。其中,从2016年到2017年短短两年,我国房车保有量从48600辆跃升至69432辆。从销售方面看,从2016年到2017年,我国房车销售量从18600辆直逼20832辆。预计2021-2022年中国房车产量和销量将迎来大突破。中国房车保有量预计在80万辆-100万辆之间。
 
随着中国经济发展和人们生活水平的提高,房车旅游市场潜力巨大。按照中国目前人口数量,土地面积、景点数量,及消费能力,中国房车的总保有量在应该远远大于500万辆。
 
RPC:房车轻量化的意义是什么?轻量化的方法或途径有哪些?
 
张总监:房车轻量化一直是厂家追求的目标。随着各国推行强制汽车制造商降低汽车油耗的政策,汽车轻量化也就成为了各大车企的一个重要突破口。“轻量化”已然成为国家的重要战略,越来越多的研究机构和汽车行业将其研究工作的重点放在汽车轻量化上。为了实现国家《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》提出的第四阶段油耗指标,轻量化是重要技术路径之一。
 
实现轻量化的方法和有效途径有很多,比如:优化汽车主流规格车型,在规格主参数尺寸保留的前提下,提升整车结构强度,降低耗材用量;采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等;采用计算机进行结构设计。如采用有限元分析、局部加强设计等;采用承载式车身,减薄车身板料厚度等。房车的轻量化还包括了优化调整的内部空间布局及小额头降低风阻等几个综合因素。
 
其中,采用轻质材料首当其冲。通过壳体使用复合材料、利用三明治夹心墙板,或是以铝合金取代钢制底盘;以及减少紧固件的用量和尺寸。在房车车箱内,使用轻质木材制作家具等等。
 
目前,我国国内房车减重方案不多,缘于厂家缺少注重。蓝牌公告极限是4.5吨。车、人、物相加很接近4吨的设计极限。其中还有很多的限制因素,我国房车产业还不是很发达,设计能力、对材料强度的掌握、制造工艺等都没有达到很高的水平。房车仍然主要使用传统工艺,包括焊接框架、材里预埋金属或者木材骨架等。
 
RPC:有关普通汽车的轻量化,已有很多的研究与探讨。而房车的轻量化还涉及到箱体这部分,请您介绍一下目前用于房车箱体减重的新材料都有哪些?
 
张总监:房车箱体新材料可以选择PVC结构泡沫芯三明治板材及发泡树脂纤维增强材料FRT等。这类板材可替代各类传统拼接箱体墙板。传统的面板有多种选择:玻璃钢、铝、不锈钢、彩钢等等。新材料制成板材具有许多独特的优势。
 
PVC结构泡沫芯三明治板材的特点我们可以通过表1、表2来具体了解一下。
 
 
发泡树脂纤维增强材料FRT是来来于德国的技术。主要原理是以纤维增强(玻纤或天然纤维)结合发泡树脂制成复合材料。FRT由于轻质、高强以及可回收再利用的特点,已经受到广泛的关注。  
 
   
 
 纤维增强(玻纤或天然纤维)+ 发泡树脂=复合材料
 
以房车后围面积7.5平方米为例,传统的玻璃钢制品重量大约38.25千克,而FRT制品重量只有22.5千克,同等条件下,房车后围的重量减少了41%。发泡树脂纤维增强材料FRT相比于传统的玻璃钢材料具有诸多优点(表3、表4)。
 
 
 
表 4:以 UP242/30 为例力学性能(温度 20 ℃ ~35 ℃下)发泡树脂纤维增强材料 FRT 性能参数。生产的汽车零部件符合 95/28/EG 及 UL94-V0 标准
 
                                                                          
 
RPC:目前这些新材料主要应用在房车的哪些部位?未来的应用前景如何?
 
张总监:新材料适用于房车前后围、导风罩、下包边等异形件。其他的应用领域还包括厢板及外部装饰件、箱式货车的箱体、冷藏车的厢板;皮卡车辆的后箱盖、地铁或轻轨的车头、车外裙板,以及车内座椅等内饰件。
 
房车轻量化是在房车汽车的强度和安全性能的前提下通过技术手段对汽车整备质量进行减重的一种先进制造技术。而汽车的轻量化带来的好处是极其多的:由于车辆轻,起步时加速性能更好,刹车时的制动距离更短。在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下,降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性,提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性。
 
目前,中国已经成为继北美、欧盟、澳大利亚之后的世界第四大房车市场,同时也成为了亚洲第一大房车市场。这是中国的汽车市场基数决定的。而且随着不断成熟的汽车文化,房车市场还是有着巨大潜力的。随着技术的不断进步,新材料的开发及应用范围也将日益提升。
 

 

 

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