采用ASF空间结构多材料车架,奥迪R8减重15%

  • Claus Peter
  • 发表于: 2016/01/27 10:27:31 来源:AI《汽车网》

借助于多材料结构方案使新型奥迪R8的空间框架结构车架只有200kg,强度提高了40%,但重量却比原来减轻了15%。

借助于多材料结构方案使得新型奥迪R8轿车的空间框架结构车架只有200kg,强度提高了40%,但重量却比原来减轻了15%。这一ASF空间框架结构车架79%的材料是铝合金,13%的材料是CFK碳纤维增强材料。

奥迪公司R8 V10 plus型轿车的空车净重只有1555kg,而不含燃油的干重只有大约1454kg。之所以能有这样的重量,最关键的因素就是奥迪公司ASF空间框架结构的车架。多材料结构制造的这种空间框架结构车架的净重只有200kg,比其之前版本的重量减轻了10kg。车架的许多构件都是用碳纤维增强材料制造的,前箱和后箱则采用了铝合金材料。按照奥迪公司“将正确的材料和正确的材料用量使用在正确的地方”这一原则,CFK碳纤维增强材料仅在能够比铝合金更好的发挥其作用的地方得到了使用,例如在后箱板、中间地槽和B立柱等处。这些碳纤维增强材料的零部件都是按照RTM树脂传递模塑技术生产制造的。它们在抗扭曲的ASF空间框架车架中所占的比例接近13%。

采用ASF空间结构多材料车架,奥迪R8减重15%

纤维层不同的纤维方向

根据使用部位的不同,CFK碳纤维增强材料零部件的结构也有所不同:后箱板的横杆承受的横向载荷最大,因此它所使用的碳纤维织物纤维层的纤维方向主要都是朝向一个方向的,它们中只有14%的是相互重叠的,5mm厚的碳纤维增强材料层却有着很高的抗拉强度,高达3950MPa。B立柱的碳纤维增强层则相反,它的纤维层有着相互交叉的朝向,以便能够承受来自横向和纵向的载荷,它的抗拉强度达到了900Mpa。奥迪R8 V10 plus型轿车车门正后方的侧翼和车尾扩散器也是用CFK碳纤维增强材料制造的。

新型R8轿车的前箱和后箱全都是铝合金材料的铸件、型材和板材制造的。铝合金铸造的连接件占ASF奥迪空间框架结构车架总重量的20.8%。据奥迪公司介绍:由于铝合金铸造的连接件内腔可以铸造成非常复杂的结构形状,因此非常适合于承受很高的载荷,提供了多种多样的应用可能性和很高的设计自由度。A立柱连接件把许多前箱和乘员舱等重要零件都连接为一个整体。它是用抗拉强度为350MPa的、新开发的高强度合金材料制造的。

采用ASF空间结构多材料车架,奥迪R8减重15%

型材提供了很高的设计灵活性

作为铝合金铸造连接件的补充,挤压型材是前箱、后箱和行驶机构的连接件。它们在ASF空间框架车架中所占的比重为47.2%。而且这些挤压型材也提供了很高的设计自由度,最佳实例就是弹簧腿套管和后桥悬架连接件之间的挤压型材了,在其大约60cm的长度上其壁厚在1.5mm和6.2mm之间实现了圆滑的过渡,也把重量减轻了1.3kg。

在增强后箱的结构设计方面,奥迪公司采用了新的增强途径,重量只有1kg的椭圆形轮廓铝合金材料。除了总体设计时的轻量化优化之外,ASF空间框架车架的设计师们也采用了新的功能集成设计方法。利用新型高强度合金材料制造的铸造连接件把车轮悬挂臂直接的刚性固定在SFK空间框架结构的车架上了。后备箱的底板采用的是铝板,并当作改善了车辆碰撞性能的剪力墙。

新型奥迪R8的外部蒙皮,包括车门和后备箱盖都是用铝合金板材制作的。在ASF空间框架结构车架中,轻合金材料的板材比重占11.2%;它们都集中使用在乘员舱的底板和侧壁中。钢材的比重占0.6%,其他材料占0.5%,6.7%的为合成材料。作用铝合金件之间的焊缝总长为89m。

利用冷连接技术连接铝合金和CFK碳纤维增强材料

铝合金材料与CFK碳纤维增强材料之间的连接主要采用的是冷连接技术,ASF空间框架结构车架使用了270个半管状冲孔铆钉、207个抽芯铆钉、241个公制螺钉和270个自攻螺钉。KLT阴极电泳浸漆、粘接材料和特殊专用的密封剂保证了轻合金材料不会在与CFK碳纤维增强材料的接触区域内出现腐蚀。

采用ASF空间结构多材料车架,奥迪R8减重15%

与原来的老车型相比,新型奥迪R8轿车的ASF空间框架结构车架在所有的关键部位处都得到了改进、完善。它的静态抗扭刚度提高了40%,奠定了精确加工制造、高碰撞性能、振动时更加静音的基础。这一设计的ASF空间框架结构车架的轻量化综合指标,包括了重量、尺寸大小和刚性的综合指标达到了运动型轿车领域中的顶级水平。若奥迪公司按照迄今为止的铝合金技术来制造这一车架时,它的重量会增加32kg。

相关标签:
奥迪
材料
轻量化
  • 车云星
  • 空间站
  • 福特星球
  • 虫洞

加料 /

人评论 | 人参与 登录
查看更多评论