江森自控新款輕量化鋁鋼座椅框架減重34%

 

在汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，通常零部件減重幅度基本停留在數(shù)個百分點(diǎn)的層次；無論從哪個角度來說，減重34%都是非凡的創(chuàng)舉，而江森自控卻實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。

 

日前該公司在德國布爾沙伊德（Burscheid）總部成功開發(fā)出新款后排汽車座椅系統(tǒng)，與使用先進(jìn)輕質(zhì)復(fù)合材料取代金屬材料的常見手段不同，江森自控所依賴的途徑乃是粘合技術(shù)方面的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)鋁材和鋼材混合使用；結(jié)合其他措施，公司成功地為后排座椅的椅背框架減重34%。

 

江森自控認(rèn)為該項(xiàng)新技術(shù)將尤其適用于電動車，原因是電動車輛的行程性能屬于敏感問題，而重量控制對于提高行程具有至關(guān)重要的作用。

 

一直以來，后排座椅靠背框架都采用鋼材制成，主要是為了獲得材料穩(wěn)固特性。公司考慮為座椅框架結(jié)構(gòu)混合使用鋼材和輕質(zhì)鋁材的計(jì)劃已經(jīng)醞釀許久，不過怎樣將兩種材料穩(wěn)定地結(jié)合在一起并且滿足各方面的安全需求，這形成了鋁-鋼座椅框架誕生的障礙。

 

江森自控汽車業(yè)務(wù)技術(shù)副總裁（Vice President of Technology Management at Johnson Controls’ Automotive Experience）Andreas Eppinger博士解釋說，全鋼制座椅框架的接合處理較為簡單，只要將各零部件焊接為一體即可；而混用鋁材則會帶來一定的挑戰(zhàn)。搭配使用部分鋁材無疑是座椅輕量化的渠道之一。一方面，鋁的比重遠(yuǎn)低于鋼鐵（約為2.7：7.8）；另一方面，汽車內(nèi)飾應(yīng)用中，鋁和鐵在不少常用材料屬性方面較為相似，能夠起到一定的取代效果。但問題在于，采用傳統(tǒng)的焊接手段在抗裂性能、抗氣孔性能和框架穩(wěn)定性等諸多方面很難滿足嚴(yán)苛的安全標(biāo)準(zhǔn)。

 

焊接渠道不暢，江森自控將眼光轉(zhuǎn)向了粘合技術(shù)。公司的技術(shù)專家開發(fā)出新粘合技術(shù)，可將鋁材與鋼材零部件有效粘合在一起，滿足安全標(biāo)準(zhǔn)并確保使用壽命達(dá)標(biāo)。

 

Andreas Eppinger博士稱鋁材和鋼材在座椅后背框架結(jié)構(gòu)中扮演了不同的角色，由于不同的部位對于材料強(qiáng)度的要求有一定差異，因而鋁-鋼的搭配使用具有較高的可行性：“鋁材主要用于座椅后背框架的上下橫杠，而側(cè)向承重及橫向加強(qiáng)梁則由鋼材制成。兩種材料的混合使用，讓座椅框架減重幅度達(dá)到30%?！?/FONT>

 

除了用鋁材替換下部分鋼材之外，鋼制椅背板將厚度從0.6毫米減至0.4毫米（0.024至0.016英寸），進(jìn)一步減重4%。座椅采用模塊化設(shè)計(jì)，能夠很好地適應(yīng)多種車型內(nèi)部的安裝需求。

 

Andreas Eppinger博士表示：“通過開展大量的測試驗(yàn)證，新款后排座椅框架結(jié)構(gòu)雖然采用了薄型背板，但安全性能與傳統(tǒng)座椅結(jié)構(gòu)保持一致?！彼€著重指出，從微觀層面而言，金屬材料表面遠(yuǎn)不如宏觀光滑平整，充滿了氣孔、裂縫和罅隙，這就為粘合劑提供了浸入的機(jī)會?！巴ㄟ^這些空缺，粘合劑深入金屬材料并且固化，在異種材料之間形成牢固的粘結(jié)。這是一項(xiàng)跨學(xué)科的研究（Multidisciplinary Science），粘合技術(shù)需要掌握材料技術(shù)、表面特性、預(yù)處理、化學(xué)以及機(jī)械等領(lǐng)域的知識技能?！?/FONT>

 

盡管江森自控尚未公布新型粘合技術(shù)的細(xì)節(jié)，但Andreas Eppinger博士聲稱新粘合劑不僅適用于鋁-鋼，還可用于諸如塑料、天然纖維等其他材料；該技術(shù)還與其他接合技術(shù)兼容，例如鉚接（Riveting）、釘接（Clinching）、焊接等，同時滿足耐用性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和碰撞穩(wěn)定性等各方面的標(biāo)準(zhǔn)。因此，江森自控還著眼于將該技術(shù)用于其他零部件，同時獲得重量和包裝上的優(yōu)勢。

 

新型粘合劑技術(shù)由公司布爾沙伊德中心開發(fā)。該中心靠近科隆和杜塞爾多夫，從事產(chǎn)品開發(fā)、工業(yè)設(shè)計(jì)、客戶及市場研究、標(biāo)桿研究，并為技術(shù)原型開發(fā)提供多種測試設(shè)備。包括工程設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理在內(nèi)的核心功能均由該中心發(fā)揮。