這年頭,一說(shuō)轎車(chē)黑科技少不了談?shì)p量化。一談?shì)p量化,我們言必稱(chēng)鋁合金。一說(shuō)鋁合金,連它的來(lái)路也都跟鄰家小李子一樣被人摸的門(mén)兒清:不就是運(yùn)用沖壓工藝制造鋁合金板材、運(yùn)用鑄造工藝制造鑄鋁件么?。還有許多辦法解鎖鋁合金哦,比方——泡沫鋁。
泡沫鋁怎么解鎖車(chē)用鋁合金?
泡沫鋁前史在轎車(chē)圈,有這樣一種資料。它像泡沫一樣,孔隙率大、比外表積高、阻尼減震強(qiáng);又像金屬一樣,比強(qiáng)度高、比剛度高、耐高溫、質(zhì)量還輕,簡(jiǎn)直是造車(chē)者的夢(mèng)中情人。但你并不是在做夢(mèng)。早在20世紀(jì)40年代后期,美國(guó)就首先研討這種資料,并于1951年科學(xué)家Elliot首先成功出產(chǎn)出泡沫鋁。泡沫鋁是一種在鋁基體中包括無(wú)數(shù)個(gè)氣泡的輕質(zhì)多孔金屬資料,它一起兼有金屬相氣泡特征,是一種具有廣泛運(yùn)用遠(yuǎn)景的物理功用資料。
首要結(jié)構(gòu)特色
(1)孔結(jié)構(gòu)可調(diào)??煞譃閮煞N狀況:一種是具有獨(dú)立孔洞結(jié)構(gòu),渙散的氣泡或空心的顆粒散布在金屬基體中(有人稱(chēng)之為海綿鋁);另一種是具有貫穿的孔洞結(jié)構(gòu)(有人稱(chēng)之為蜂窩鋁)。
(2)孔徑較大。改變規(guī)模為0.1——10.0mm(一般粉末冶海多孔金屬孔徑徑不大于0.3mm)。
(3)空泛率高。改變規(guī)模為40%——90%(一般粉末冶金多孔金屬空泛率不大于30%)。
(4)密度小。改變范圈為0.2——0.9/cm3(僅為同體積鋁的1/10——1/3)。
可是這種資料在發(fā)泡工藝、泡的大小和均勻性上很難操控,出產(chǎn)難度很大,其時(shí)并沒(méi)有得到大規(guī)模運(yùn)用,且在爾后40多年里泡沫鋁的制造和運(yùn)用一向處在阻滯狀況。直到80年代末,日本神州工業(yè)技術(shù)研討所改進(jìn)了泡沫鋁的出產(chǎn)技術(shù),國(guó)際上再次興起了關(guān)于泡沫鋁資料的開(kāi)發(fā)熱潮。
那場(chǎng)在1999年德國(guó)不來(lái)梅舉行的第一屆國(guó)際泡沫金屬學(xué)會(huì)議,可謂泡沫鋁騰飛的里程碑事情。爾后泡沫鋁就真實(shí)意義上從暗地走向了臺(tái)前,工業(yè)化程度也越來(lái)越高,再也不是試驗(yàn)室里無(wú)人問(wèn)津的科研資料了。
首要功用特色高阻尼減震功用及沖擊能量吸收率:阻尼功用為金屬鋁的5-10倍??紫堵蕿?4%的泡沫鋁發(fā)作50%變型時(shí),可吸收2.5MJ/M3C以上的能量。
杰出的聲學(xué)功用:
1、隔聲功用(閉孔):聲波頻率上800-4000HZ之間時(shí),閉孔泡沫鋁的隔聲系數(shù)達(dá)0.9以上。
2、吸聲功用(微通孔和通孔):聲波頻率在125——4000HZ之間時(shí),通孔泡沫鋁的吸聲系數(shù)大可達(dá)0.8,其倍頻程均勻吸聲系數(shù)超過(guò)0.4。
優(yōu)秀的電磁屏蔽功用:電磁波頻率在2.6-18GHZ之間時(shí),泡沫鋁的電磁屏蔽量可達(dá)60-90dB。
杰出的熱學(xué)功用:通孔泡沫鋁因?yàn)槠淇锥幢舜诉B通,在強(qiáng)制對(duì)流條件下具有杰出的散熱性。不燃燒且有較好的耐熱性。耐腐蝕性、耐候性好,低吸濕,不老化,無(wú)毒性。
易加工:切開(kāi)、鉆孔、膠結(jié)便利;經(jīng)模壓可曲折成所需形狀;能用有機(jī)或無(wú)機(jī)漆進(jìn)行外表處理;能夠雙面蒙皮,構(gòu)成大尺度的輕質(zhì)、高剛度板。
易裝置:泡沫鋁資料能夠被裝置在高處而無(wú)需機(jī)械起重設(shè)備,如:天花頂棚、墻面和房頂?shù)?,能夠選用機(jī)械辦法或直接用螺釘銜接和固定,也能夠用粘接劑粘貼在墻或天花板上。
金屬薄板——泡沫鋁——金屬薄板構(gòu)成的“三明治”結(jié)構(gòu)承繼了泡沫鋁的優(yōu)異功用,并具有很高的抗彎強(qiáng)度,可用作新型建材、機(jī)車(chē)車(chē)輛的高剛度結(jié)構(gòu)件等。
泡沫鋁制備辦法泡沫鋁制備工藝有20多種,觸及的范疇非常廣,但關(guān)于轎車(chē)工業(yè)來(lái)說(shuō),泡沫鋁價(jià)格并不低價(jià),加工工藝也比較復(fù)雜,各種制備工藝的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性都不是很高,孔結(jié)構(gòu)的不均勻問(wèn)題也還沒(méi)有得到徹底處理。
泡沫鋁制備首要為凝固法、燒結(jié)法、堆積法等,其間溶體發(fā)泡法相對(duì)簡(jiǎn)略,孔隙可控,本錢(qián)較低,比較合適規(guī)?;霎a(chǎn)大標(biāo)準(zhǔn)的泡沫鋁資料。泡沫鋁在轎車(chē)工業(yè)中的運(yùn)用因?yàn)榕菽X具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、高比剛度、阻尼減震、吸聲隔熱、電池屏蔽等特色,在航空航天、高速芯片,建筑資料中均有所運(yùn)用,近些年這種資料又逐步進(jìn)入轎車(chē)范疇泡沫鋁經(jīng)典運(yùn)用之一就是泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu),因?yàn)闅w納了泡沫鋁和金屬板件的功用,這種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較好,剛度進(jìn)步2倍以上,阻尼、防撞才能進(jìn)步3倍以上,且同比質(zhì)量大大下降。
OME公司從前規(guī)劃過(guò)一款轎車(chē),底盤(pán)選用了泡沫鋁三明治板結(jié)構(gòu),這種資料運(yùn)用后,在同種結(jié)構(gòu)下能夠減低25%的分量。據(jù)報(bào)道,如果將泡沫鋁零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轎車(chē)鑄件,在零件強(qiáng)度不變的狀況下,質(zhì)量能夠減輕50%以上。此前,BMW曾聯(lián)合澳大利亞輕金屬功用研討中心(LKR),研發(fā)了一種泡沫鋁結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)支架,在強(qiáng)化車(chē)架剛度,進(jìn)步構(gòu)架穩(wěn)定性的一起還能耗散機(jī)械振動(dòng)和熱能。而德國(guó)卡曼轎車(chē)公司則選用三明治式復(fù)合泡沫鋁材來(lái)制造吉雅轎車(chē)(Ghiaroadster)的頂蓋板,在質(zhì)量下降25%的一起,剛度比本來(lái)的鋼構(gòu)件大7倍左右,真可謂一舉兩得。
泡沫鋁作為吸能緩沖結(jié)構(gòu)存在時(shí),多是運(yùn)用在吸能盒、門(mén)梁結(jié)構(gòu)、保險(xiǎn)杠中,能夠到達(dá)緩沖吸能的意圖。例如用泡沫鋁作夾芯制造轎車(chē)保險(xiǎn)杠,具有吸收碰擊動(dòng)能的功用,因?yàn)榛貜椔屎苄。ㄐ∮?%),能夠有用防止二次磕碰損傷。
我們?cè)僭敿?xì)聊聊我們比較生疏的幾項(xiàng):吸能盒這種填充結(jié)構(gòu)吸能才能,大于吸能盒與泡沫鋁單獨(dú)吸收能量之和,并且因?yàn)榕菽X的各向同性,在偏置磕碰中也能取得很好的能量吸收。跟著人們安全意識(shí)的進(jìn)步,行人安全概念也逐步成形。而這種結(jié)構(gòu)能夠徹底吸收掉車(chē)輛以15Km/h速度碰擊的一切能量,正能對(duì)行人安全起到維護(hù)作用。NVH吸熱隔音上,泡沫鋁也能起到馬到成功的功效。比方它就被運(yùn)用在了客車(chē)消音器中??蛙?chē)泡沫消音器,泡沫鋁吸聲板通過(guò)耐火處理,能夠適用在近600℃的尾氣溫度。降噪作用為阻抗型消聲內(nèi)芯、并聯(lián)共振式消聲內(nèi)芯消聲器的2——3倍,分量減輕1/3左右。
此外,用泡沫鋁資料制造轎車(chē)地板、距離、車(chē)門(mén)夾心板等也能到達(dá)隔音、隔震的作用。頂蓋轎車(chē)頂蓋作為轎車(chē)上大面積的掩蓋件,怎么歸納分量和強(qiáng)度的要求一向讓廠家頭疼。選用泡沫鋁夾心板,厚度僅為2mm左右,剛度為鋼板頂棚的7倍,分量還能減輕50%以上。對(duì)未來(lái)的預(yù)期當(dāng)然了,看似完美的東西總之有著讓人無(wú)法的缺陷,現(xiàn)階段來(lái)說(shuō),泡沫鋁的長(zhǎng)處與高本錢(qián)比較并不占優(yōu)勢(shì)。未來(lái),單獨(dú)的泡沫鋁結(jié)構(gòu)在轎車(chē)上的運(yùn)用可能會(huì)遇到瓶頸,但如果將這種資料和其他資料如金屬、高分子等進(jìn)行結(jié)合或許是種啟示。比方將泡沫鋁和鋁合金或碳纖維復(fù)合資料等結(jié)合,能夠必定程度上緩解碳纖維資料本錢(qián)高、脆性大,易斷裂的缺陷,一起又能取得杰出的隔熱靜音、耐高溫功用。
反過(guò)來(lái)也是一樣的,將碳纖維作為輔材運(yùn)用于泡沫鋁中,進(jìn)步泡沫鋁自身的功用也是大有遠(yuǎn)景?,F(xiàn)在現(xiàn)已呈現(xiàn)了一些關(guān)于碳纖維增強(qiáng)鋁基泡沫資料的研討,試驗(yàn)作用也闡明其在堅(jiān)持泡沫鋁原有功用的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步進(jìn)步了資料的物理功用,終究取得高吸能、阻尼減震、孔壁耐性較好的泡沫鋁資料。怎么取得更好的三明治結(jié)構(gòu),加強(qiáng)泡沫鋁和其他資料之間的結(jié)合力,強(qiáng)化各資料的功用特色,或者是尋求出一種新的結(jié)構(gòu),如多層的夾層結(jié)構(gòu)等也不失為一種比較好的挑選。
總之,雖然泡沫鋁的研討現(xiàn)已比較深化,在其他工業(yè)中得到了多方面的運(yùn)用,可是關(guān)于轎車(chē)工業(yè)來(lái)說(shuō),它還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有到達(dá)徹底老練的境地,現(xiàn)在也僅在一些轎車(chē)零部件上運(yùn)用,但作為一種功用優(yōu)秀的資料,它的運(yùn)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止如此,將來(lái)泡沫鋁和多種資料之間的結(jié)合會(huì)是一種趨勢(shì)。
小結(jié):泡沫鋁作為一種功用優(yōu)秀的資料,在轎車(chē)范疇的位置應(yīng)該更高,在鋁合金大行其道的現(xiàn)代轎車(chē)工業(yè)中,它應(yīng)該得到更多的注重。處理其本錢(qián)和單一性,找到更好的結(jié)構(gòu)和資料復(fù)合辦法,或許是這種資料的新發(fā)展方向。
標(biāo)簽:泡沫鋁 鋁合金 三明治結(jié)構(gòu) 耐高溫 隔音 隔震