碳纤维2021
复合材料中发动机CORVETTE

中风的设计结果巡洋舰。来源|苏克劳斯

第2部分,阅读“合成密集的杰作:2020 Corvette,第2部分“。

非常预期的第八代雪佛兰罗维(C8)来自通用汽车(General Motors Co.)。自2019年7月18日正式上映以来,这部电影获得了不少赞誉,并于今年早些时候开始商业化制作。新Corvette Stingray.敞篷车和coupés之所以引人注目,不仅是因为它们的外观,还因为通用汽车生产了一款高性能、合法、中置引擎的火箭船,起价不到6万美元——价格是性能相当的中置引擎汽车的三分之一——但它们也展示了一系列令人印象深刻的全新和真正创新的复合内容,我们将在这里和下个月的第2部分中描述这些内容。

新的引擎配置更改了一切

GM Energuinder初步设计,了解他们正在进行中风车辆 - 第一个生产罗维在八代以体育这些配置。“We evolved the front-engine architecture as far as we could for performance, so shifting to a mid-engine design was the next logical step to improve an already great car and be the segment leader,” explains GM’s Tadge Juechter, executive chief engineer-Global罗维。配备Z51性能包,2020Corvette Stingray.可以在2.9秒内加速0-60英里/小时(0-97 kmh),达到194英里/小时的顶级速度(312 kmh)。将发动机推向车辆后部影响了许多东西,包括汽车的重心,乘员的相对位置,传输位置和底板的设计和设计。中风设计还向汽车的新区域引入了更高的操作温度和噪音。

所有八代的雪佛兰科尔维特

第八代雪佛兰罗维- 上面所示的所有八代(C1-C8),左右分别 - 来自通用汽车公司今年早些时候开始生产。这款中风跑车不仅令人印象深刻,最具复合材料 - 密集型罗维然而,它具有一系列真正创新的复合材料应用程序。来源|通用汽车公司

“因为中风,我们不得不以不同的方式做事,”埃德·莫斯解释说,罗维车身结构工程组经理。“从一开始,我们就如何布置车身结构进行了多次讨论。当我们讨论设计和构建每个系统的最佳方式时,所有的事情都摆在了桌面上。例如,我们讨论了驾驶室的金属与复合材料。如果我们保留C7的复合材料驾驶室,我们将不得不连接到铰链支柱(一根支柱)上,在一辆中置发动机的车辆中,铰链支柱紧挨着前轮,留下的包装空间非常小。我们用的是金属。我们甚至简要地讨论了金属和复合材料车身面板。然而,从经济上讲,用金属材料来打造C8的造型线是不可行的。”

“我们面临的真正挑战是如何处理空中归纳,”克里斯巴塞拉回忆起,罗维身体结构铅工程师,解释了不同方法将冷却空气漏斗进入并穿过自然吸气的495马力6.2升V8发动机,该扭矩产生470英尺磅(637牛顿仪表)。“我们尝试了强迫空气采取真正弯曲的路径的各种设计,创造我们不想要的漩涡和流动。它花了很多迭代与动力总成队合作,为汽车的最佳路径开发,因为汽车需要自由呼吸而没有限制。我们还需要进入空气箱,不得不在后行李箱空间上工作。另一个问题是乘客舱的热量和发动机噪音,因为乘客不再坐在发动机后面,但直接位于它的前面。由于法律在欧洲和C7以来的其他地方发生了法律,因此我们特别意识到客舱空气质量,因此我们努力减少VOCS [挥发性有机化合物]。“

“甚至还在想怎么做集合这辆车是一个挑战,“苔藓。“通过前发动机设计,您有一个长长的罩和大型发动机舱,提供足够的空间来从隔间内部建造汽车,即使具有已经焊接的前保险杠梁。在中发罗维如上,其非常短的前夹,我们将车的前部保持在车辆内部构建,然后在前保险杠上螺栓。“

“获得适当的形状是非常平衡的行为,同时确保我们的供应商可以生产保龄球绿色的零件和我们的团队[通用汽车的肯塔基州罗维装配厂]可以组装它们,“持续的巴塞尔。“到底,C7的身体只有一个残留复合材料到C8。”这是2016年开发的艰难A类,1.2个比重(SG)片状成型化合物(SMC)罗维并用于新车上的各种外部封闭物。

车辆架构

四代(C5-C8),克莱斯特齐全的三层多材料车身结构:框架通常是铝或钢的混合物——这一次是碳纤维增强复合材料(CFRP)部分;的身体结构,主要是粘合复合材料,利用设计和制造的灵活性;加补强收缩(车身面板),从那以后一直是合成的科特特的1953年6月首次亮相。这种层状的混合结构不仅为高生产量提供了实惠的轻量化性 - 特别是对于这种性能类的汽车 - 而且还允许在低工具投资中产生多种车辆变体。事实上,对于当前的C8,GM管理,在基础模型轿跑车和可转换中使用20个工具生产所有课堂综合体面板(粘合的内部和超越)。

通用汽车及其供应商已经在2020年赢得了许多创新复合材料的奖项Corvette Stingray。在上面的人们中,在去年11月第49届年度汽车创新奖颁奖典礼上是主要的通用汽车工程团队成员,其中通用汽车荣获SPE汽车Div。的车辆工程团队奖。车辆上的许多综合零件也是活动中的最终选手或类别获奖者。来源|SPE汽车DIV。

此外,克莱斯特无论它们是否实际上是敞篷车或轿跑车,都是用固定或可拆卸屋顶板的敞篷车或轿跑车的设计。因为开放式车辆通常比具有固定屋顶的车辆较强,所以每次都有一个重要的重点巡洋舰”S的工程始终可以创造最硬的基础,以改善悬架和转向。从历史上看,隧道(前发动机车辆上的容器传输和驱动轴)占主导地位罗维身体结构并一直是实现高扭转刚度的关键推动因素。在新的情况下罗维在美国,通用汽车实现了更高的刚性。去掉车顶后,C8的车身比一款标准的高性能中置引擎竞争对手高出53.78%,比第二款高性能中置引擎竞争对手高出29.27%,比C7高出13.79%。两个组合部件对车辆的刚度做出了重要贡献——一个直接连接到车架结构(后保险杠梁),另一个连接到车底(下隧道封闭)。

框架结构

C8的车架主要由铝合金制成,其中有一个碳纤维增强塑料(CFRP)部件,是为满足通用汽车严格的每公斤售价目标而开发的。相比之下,C7的车架是全铝的,C6的车架主要是钢的。

直接安装在框架上的唯一复合部分通过电泳锈蚀涂层工艺(MEC调用ELPO)行进的框架,是一种独特的CFRP后保险杠梁。这部分有助于加强框架并有助于后碰撞性能。它的弯曲形状 - 由于开发了一种名为RADIUS拉挤的新工艺公司简介:Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG(TTI, Bremervörde,德国)-使其能够匹配后部的造型线索和适合有限的包装空间,同时保持空间完整性接近发动机湾热。作为汽车行业的第一个弯曲拉挤部件(见我们的完整功能的这部分在CW.5月2020年5月问题),中空,两腔梁由TTI开发和构建的设备上由Shape Corp.(Grand Haven,Mich。,Mich。,Mich。)生产。该光束重量仅为1.3公斤,采用粘结/螺栓牵引钩眼睛,能够进行25公斤的拉出力。

汽车行业第一,2020年罗维使用87个单独的碳粉末和浸渍有聚氨酯 - 丙烯酸酯树脂的87个单独的碳粉末和八个碳纤维非卷曲织物(NCFS)制备的弯曲后保险杠梁。中空的双腔梁比输出铝束轻66%,并达到通用汽车的每公斤目标。来源|形状有限公司

车身结构:部分

实际上,所有C8的主体结构部件都是复合材料,并且在后者经过ELPO之后粘合和/或螺栓固定到框架。Notable composite parts at this level include structural underbody closures and the floor — which we’ll cover in this issue — and front and rear trunks, induction ducts and the rear surround and bulkhead — which we’ll cover, along with body panels and trim, next month.

使用液体压缩成型的变型来生产该混合复合材料的下隧道清理。它消除了二级附件,降低了3千克和劳动力,工具和资本成本降低了3公斤。来源|SPE汽车DIV。

在C8上,可移动的隧道下方封闭结构作为一个检修门,贡献了超过10%的车辆扭转刚度,并在碰撞过程中充当主要的负载路径。这种混合复合材料板由三层玻璃纤维预制体组成。这些纤维由38%纤维体积分数(FVF)的连续/编织和短切/随机纤维组成,并在每个堆栈的顶部和底部面层添加面纱,以改善表面光亮度。玻璃预制体与两层预制体交错使用东丽(东京,日本)T700 12K标准模量碳纤维在21% FVF的NCF双轴织物形式和乙烯基酯(VE)基体。关闭是由模压纤维玻璃有限公司(MFG, Ashtabula,美国俄亥俄州)使用其专有的PRiME(预先加固确保制造卓越)工艺,一种液体压缩成型(LCM)。

除了作为发动机支架的一部分的后轮附近的单个铝清断,剩余的底层板由压缩模塑的SMC或注塑型热塑性塑料组成。在其他好处之外,这些面板减少了底部的湍流和阻力,提高了燃油效率,并将水分,灰尘和石头保持在车辆的发动机和传动系统中。此外,它们为多个外部和内部接口提供了尺寸基础。

低密度,但结构的SMC面板采用了由MFG开发的新配方(在这种情况下,40% FVF短切玻璃纤维/不饱和聚酯(UP)树脂)。由于每块板的密度小于1.0(平均SG=0.97),因此可以漂浮在水中,所以被称为“浮子”SMC。MFG生产汽车上的所有结构件SMC和LCM d。

在C8上的车辆轻量化的重要贡献者是“浮动”SMC的广泛使用。具有小于1.0的比重值,这种低密度但是结构的MFG开发的SMC用于各种非级别的零件,包括底板,仪表板,空气感应导管和前躯干。来源|模压纤维玻璃有限公司

该车辆还对扭转弯曲和侧杆冲击保护(接合摇杆板和隧道)进行了优化的混合楼层。地板面板采用托盘型冲压铝合金,粘接到经由素线工艺生产的面向路面1.5-SG复合物(60重量%连续和编织玻璃纤维/ ve)。在用PLOIOGRIP 9100聚氨酯结构粘合剂中加热到两个层之前Ashland Global Holdings Inc.(特拉华州威尔明顿的。(美国),MFG清洁和准备材料。

首先将直接粘合到C8框架的复合部件进行激光烧蚀,由GM,MFG和GM适应激光系统LLC(2016年堪萨斯城,Mo.,美国)巡洋舰,并改编自复合材料工业方法,用于模具清洁。激光消融取代手动打磨并降低劳动力,时间和成本,消除灰尘并提高重复性。对于每个部件的材料和几何,激光路径,攻角和能级可定制。为了最大限度地提高制造灵活性,通过粘合和螺钉连接到包括地板的整个底部(包括地板)。

在CW的8月刊中,我们将继续报道复合材料的创新罗维在车身结构层面上恢复使用额外的部件,并完成外部关闭(车身面板),以及额外的装饰和升级。看到第2部分

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