隨著汽車行業(yè)輕量化與電動(dòng)化的趨勢愈演愈烈,傳統(tǒng)的鉚接件和車身螺栓正在經(jīng)歷一場深刻的變革。輕量化材料的應(yīng)用、電動(dòng)車平臺(tái)設(shè)計(jì)的變化、智能化生產(chǎn)的加速都對(duì)緊固件提出了全新的技術(shù)要求和市場需求。
自汽車誕生以來,汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了四次重大革命,每一次都深刻改變了人類的出行方式和汽車制造業(yè)的發(fā)展方向。
第一次革命汽車從馬車時(shí)代走向內(nèi)燃機(jī)時(shí)代(動(dòng)力革命);第二次革命:機(jī)械與電氣結(jié)合,提高駕駛便捷性(自動(dòng)化與電氣化);第三次革命:智能化初步實(shí)現(xiàn),新能源車崛起(智能化與新能源);第四次革命:全面智能化、電動(dòng)化與綠色化(未來出行新時(shí)代)。
每一次革命都推動(dòng)了汽車技術(shù)和社會(huì)生活方式的深刻變革,而如今,汽車正邁向一個(gè)更加智能、綠色和可持續(xù)發(fā)展的未來。
汽車輕量化,即通過減輕汽車整體重量來九游官網(wǎng)app提升燃油經(jīng)濟(jì)性、降低碳排放。這一趨勢在全球碳中和目標(biāo)的推動(dòng)下尤為重要。數(shù)據(jù)顯示,汽車重量每減輕10%,燃油效率可提高6%-8%,二氧化碳排放減少約20克/公里。此外,隨著電動(dòng)汽車的普及,輕量化不僅能增加續(xù)航里程,還能優(yōu)化九游官網(wǎng)app電池布局和動(dòng)力系統(tǒng)性能。
另一方面,電動(dòng)化已成為汽車產(chǎn)業(yè)的主流趨勢。根據(jù)國際能源署(IEA)的數(shù)據(jù)顯示,2024年全球電動(dòng)車銷量預(yù)計(jì)將突破1500萬輛,占全球汽車市場的18%以上。在這個(gè)背景下,汽車設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)向電動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)變,對(duì)緊固件性能、重量和耐用性的要求也隨之提高。
為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),鋁合金、碳纖維、超高強(qiáng)度鋼等輕質(zhì)材料被廣泛應(yīng)用于車身結(jié)構(gòu)。而連接這些異質(zhì)材料的“橋梁”——緊固件,自然也面臨升級(jí)挑戰(zhàn)。
由于輕量化趨勢推動(dòng)了鋁合金、鎂合金等輕質(zhì)材料的大規(guī)模應(yīng)用,而這些材料的連接往往無法依賴傳統(tǒng)焊接工藝,鉚接技術(shù)因此成為焦點(diǎn)。
例如:自沖鉚接(Self-Piercing Riveting,SPR)是一種無需預(yù)鉆孔的鉚接方式,可將不同材料的零部件高效連接,被廣泛應(yīng)用于寶馬、特斯拉等車型。特斯拉Model 3車身就采用了超過1000個(gè)自沖鉚接點(diǎn),較傳統(tǒng)焊接減重20%以上。而摩擦鉚接通過高頻振動(dòng)在材料間產(chǎn)生摩擦熱,使得鉚接件與輕質(zhì)材料牢固結(jié)合,這種技術(shù)特別適用于航空級(jí)復(fù)合材料和汽車零件的結(jié)合。
數(shù)據(jù)表明,自沖鉚接技術(shù)市場規(guī)模在2023年達(dá)到8億美元,預(yù)計(jì)到2028年將以7%的年復(fù)合增長率快速增長。
車身螺栓是汽車制造中不可或缺的關(guān)鍵組件,其數(shù)量可能超過5000個(gè)。在輕量化背景下,螺栓的“瘦身”成為必然趨勢。隨著輕質(zhì)材料在車身上的應(yīng)用比例上升,傳統(tǒng)鋼制螺栓在強(qiáng)度和重量上無法滿足需求,鋁合金螺栓和鈦合金螺栓正在快速取代其地位。
鋁合金螺栓重量僅為傳統(tǒng)鋼制螺栓的30%,同時(shí)具有較好的耐腐蝕性能,已被廣泛應(yīng)用于特斯拉、奧迪等品牌。鈦合金螺栓則以超高強(qiáng)度和輕量化特性受到高端車型青睞。例如,保時(shí)捷911的部分車身螺栓已全部替換為鈦合金螺栓,每輛車減重約4公斤。
此外,電動(dòng)車對(duì)電池組固定螺栓的性能提出了苛刻要求。電池組作為電動(dòng)車最重的部件之一,其固定螺栓不僅需要承載重量,還需具備防震、抗腐蝕和電絕緣性能。例如,寧德時(shí)代與緊固件制造商合作開發(fā)了一種新型復(fù)合材料螺栓,不僅實(shí)現(xiàn)了電池組的輕量化,還提升了螺栓的絕緣性能。
與燃油車不同,電動(dòng)車搭載了大容量電池包、高壓電路系統(tǒng)及復(fù)雜的電子控制裝置,這對(duì)緊固件提出了全新的要求:抗振性、防腐蝕性和電磁屏蔽性能。此外,緊固件需要適應(yīng)智能裝配和遠(yuǎn)程監(jiān)控,這催生了“智能緊固件”的概念。
在電動(dòng)車領(lǐng)域,鉚接件不僅僅用于連接,還要考慮電流的高效傳導(dǎo)。例如,鋁基鉚接件以其優(yōu)異的導(dǎo)電性能和輕質(zhì)特性,成為電池模塊和電子設(shè)備外殼的首選。同時(shí),自動(dòng)化鉚接技術(shù)被廣泛應(yīng)用,以提高裝配精度并減少人為誤差。
電動(dòng)車行駛過程中,電機(jī)高頻振動(dòng)對(duì)螺栓的抗振性能提出了極高要求。特殊涂層和鎖緊結(jié)構(gòu)的高性能車身螺栓被大量應(yīng)用,以防止因振動(dòng)導(dǎo)致的松動(dòng)。此外,為確保電動(dòng)車電池包的防護(hù)性能,螺栓需具備優(yōu)異的防腐蝕性和高密封性。
在汽車輕量化與電動(dòng)化的浪潮下,鉚接件與車身螺栓從幕后走向臺(tái)前,成為驅(qū)動(dòng)技術(shù)變革的重要角色。面對(duì)挑戰(zhàn),緊固件行業(yè)需要以創(chuàng)新為核心,以技術(shù)為引擎,為汽車行業(yè)提供更高效、更安全、更環(huán)保的解決方案。
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