隨著汽車行業輕量化與電動化的趨勢愈演愈烈,傳統的鉚接件和車身螺栓正在經歷一場深刻的變革。輕量化材料的應用、電動車平臺設計的變化、智能化生產的加速都對緊固件提出了全新的技術要求和市場需求。
自汽車誕生以來,汽車產業經歷了四次重大革命,每一次都深刻改變了人類的出行方式和汽車制造業的發展方向。
第一次革命汽車從馬車時代走向內燃機時代(動力革命);第二次革命:機械與電氣結合,提高駕駛便捷性(自動化與電氣化);第三次革命:智能化初步實現,新能源車崛起(智能化與新能源);第四次革命:全面智能化、電動化與綠色化(未來出行新時代)。
每一次革命都推動了汽車技術和社會生活方式的深刻變革,而如今,汽車正邁向一個更加智能、綠色和可持續發展的未來。
汽車輕量化,即通過減輕汽車整體重量來九游官網app提升燃油經濟性、降低碳排放。這一趨勢在全球碳中和目標的推動下尤為重要。數據顯示,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,隨著電動汽車的普及,輕量化不僅能增加續航里程,還能優化九游官網app電池布局和動力系統性能。
另一方面,電動化已成為汽車產業的主流趨勢。根據國際能源署(IEA)的數據顯示,2024年全球電動車銷量預計將突破1500萬輛,占全球汽車市場的18%以上。在這個背景下,汽車設計從傳統內燃機向電動平臺轉變,對緊固件性能、重量和耐用性的要求也隨之提高。
為實現這一目標,鋁合金、碳纖維、超高強度鋼等輕質材料被廣泛應用于車身結構。而連接這些異質材料的“橋梁”——緊固件,自然也面臨升級挑戰。
由于輕量化趨勢推動了鋁合金、鎂合金等輕質材料的大規模應用,而這些材料的連接往往無法依賴傳統焊接工藝,鉚接技術因此成為焦點。
例如:自沖鉚接(Self-Piercing Riveting,SPR)是一種無需預鉆孔的鉚接方式,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個自沖鉚接點,較傳統焊接減重20%以上。而摩擦鉚接通過高頻振動在材料間產生摩擦熱,使得鉚接件與輕質材料牢固結合,這種技術特別適用于航空級復合材料和汽車零件的結合。
數據表明,自沖鉚接技術市場規模在2023年達到8億美元,預計到2028年將以7%的年復合增長率快速增長。
車身螺栓是汽車制造中不可或缺的關鍵組件,其數量可能超過5000個。在輕量化背景下,螺栓的“瘦身”成為必然趨勢。隨著輕質材料在車身上的應用比例上升,傳統鋼制螺栓在強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鋼制螺栓的30%,同時具有較好的耐腐蝕性能,已被廣泛應用于特斯拉、奧迪等品牌。鈦合金螺栓則以超高強度和輕量化特性受到高端車型青睞。例如,保時捷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,電動車對電池組固定螺栓的性能提出了苛刻要求。電池組作為電動車最重的部件之一,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,寧德時代與緊固件制造商合作開發了一種新型復合材料螺栓,不僅實現了電池組的輕量化,還提升了螺栓的絕緣性能。
與燃油車不同,電動車搭載了大容量電池包、高壓電路系統及復雜的電子控制裝置,這對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,緊固件需要適應智能裝配和遠程監控,這催生了“智能緊固件”的概念。
在電動車領域,鉚接件不僅僅用于連接,還要考慮電流的高效傳導。例如,鋁基鉚接件以其優異的導電性能和輕質特性,成為電池模塊和電子設備外殼的首選。同時,自動化鉚接技術被廣泛應用,以提高裝配精度并減少人為誤差。
電動車行駛過程中,電機高頻振動對螺栓的抗振性能提出了極高要求。特殊涂層和鎖緊結構的高性能車身螺栓被大量應用,以防止因振動導致的松動。此外,為確保電動車電池包的防護性能,螺栓需具備優異的防腐蝕性和高密封性。
在汽車輕量化與電動化的浪潮下,鉚接件與車身螺栓從幕后走向臺前,成為驅動技術變革的重要角色。面對挑戰,緊固件行業需要以創新為核心,以技術為引擎,為汽車行業提供更高效、更安全、更環保的解決方案。
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