تکنولوژی اتصالات و مواد نوین- کلید موفقیت

بدنه خودرو با دارا بودن حداقل 40درصد از وزن هر خودرو، از پتانسيل بالايي براي كاهش وزن خودروها برخوردار است. خلاصه كاهش وزن بدنه خودرو را در سه حوزه زير مي‌توان بيان كرد:

1 . جايگزيني مواد داراي چگالي پايين به جاي مواد داراي وزن مخصوص بالا، بدون كاهش استحكام و دوام بدنه خودروها نظير استفاده از موادي نظير آلومينيم،تیتانیم, منيزيم، فولادهاي استحكام بالا، فوم‌ها و يا انواع مختلف پلاستيك‌هاي ساده (تقويت‌نشده) و تقويت‌شده بجاي فولاد معمولي.
2 . اصلاح و بهينه‌سازي طراحي اجزا و مجموعه‌هاي بدنه خودروها (طراحي بدنه‌هايي با ساختار يك تكه، استفاده از چندين نوع ماده مختلف و طراحي بدنه‌هايي با ساختار فضايي از جنس آلومينيم).
3 . بهينه‌سازي فرايندهاي توليد و استفاده از تكنولوژي‌هاي نوين توليد، نظير جوش ليزر، هيدروفرمينگ، پرسكاري داغ

براي رسيدن به كاهش وزن هدف‌گذاري شده، مواد مختلفي به‌عنوان جايگزين فولادهاي نرم معمولي، مطرح شده‌اند كه عبارتند از:
کامپوزیت های زمینه پلیمری با الیاف شیشه, کامپوزیت های پلیمری با الیاف کربن, آلیاژهای منیزیم, آلیاژهای تیتانیم و فولاد های استحکام بالا
فولاد های استحکام بالا شامل:
1-فولاد های استحکام بالا نوع(HSS) : به فولاد هایی گفته می شود که تنش تسلیم بین210تا 550 مگاپاسگال باشد
این فولاد ها شامل موارد زیرمی باشد:
فولاد های کربن-منگنز(C-MN), فولاد های سخت شونده توسط پخت(BH), فولاد های همسانگرد(IS)، فولاد کم آلیاژ(USLA)
2- فولاد های (AHSS):به فولاد هایی گفته می شود که تنش تسلیم آنها از 550 مگا پاسگال بیشتر باشدکه شامل موارد زیر می باشد:

  •  TRIP
  • چند فازی(CP)
  • مارتیزیتی(MART)
  • دو فازی(DP) 

 

آلومينيم و آلياژهاي آن
به‌طوركلي، راهكار كاهش وزن بدنه خودرو از طريق استفاده از فولادهاي استحكام بالا داراي كاهش ضخامت ورق فولادي، با محدوديتي بزرگ در ميزان كاهش ضخامت استفاده از آلومينيم و آلياژهاي آن به‌دليل چگالي پايين، خواص جذب انرژي بالا، استحكام مطلوب، مقاومت در برابر خوردگي و بازيافت مناسب، روندي رو به‌رشد در قطعات بدنه خودرو پنل‌هاي بدنه خودرو، همراه مي‌‌باشد.از دیگر مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  •  امكان دسترسي به كاهش وزن تعيين‌شده
  •  امكان دسترسي به قيمت پايين از طريق كاهش‌قيمت مواد اوليه و مواد نيمه‌ساخته
  •  امكان استفاده از تجهيزات پرسكاري موجود براي فولاد به‌منظور توليد قطعات آلومينيمي بدون نياز به اعمال تغييرات و اصلاحات زياد
  •  امكان بازيافت با درصد بالا و قيمت بالاي مواد بازيافتي.

پلاستيك و كامپوزيت
پلاستيك‌ها به‌دليل دارا بودن چگالي پايين، مشخصات ويژه شيميايي، فيزيكي، مكانيكي و مقرون به‌صرفه بودن از مهمترين مواد مصرفي در صنعت خودرو محسوب مي‌شود. به‌طوركلي، پلاستيك‌ها به دو دسته پلاستيك‌هاي تقويت نشده و تقويت شده، تقسيم‌بندي مي‌شوند. خواص مكانيكي پايين پلاستيك‌هاي تقويت‌نشده، منجر به توسعه كاربرد پلاستيك‌هاي تقويت‌شده در بدنه خودرو شده‌است.
مزيت عمده استفاده از اين نوع مواد، كاهش عمده وزن در خودرو (تقريباً برابر با 60درصد) است.


تکنولوژی نوین جوش و اتصال در خودرو

تکنولوژی جوش دوخت شده با لیزر(TWB) 

در این روش ورق های فولادی با گريد، پوشش سطحي و ضخامت‌هاي مختلف، به اندازه های موردنظر برش داده شده و توسط يك فرايند جوشكاري مناسب، به‌هم متصل مي‌شوند. درنهايت، بلنك جوشكاري‌ شده تحت عمليات پرسكاري، به قطعة مورد نظر تبديل مي‌شود.

 پرسکاری داغ

در این روش از فولاد کرم دار با پوشش آلومینیوم-سیلیسیم با استحکام کششی 600 مگا پاسگال تا دمای 880-930حرارت داده می شود و پس از خنک کاری از فاز آستنیت به فاز سخت مارتزیت با ا ستحکام کششی 1500مگا پاسگال می رسد.
 هیدروفرمینگ
در این روش از فشار هیدرولیکی یک سیال برای شکل دهی وتولید قطعات بدنه خودرواستفاده شده که شامل دو روش لوله ای و ورقی می باشد یکی ازمناسب ترین روش هاست زیرا:
كاهش هزينه ,امکان تولید قطعات پیچیده,پایداری ابعادی,صلبیت بالاتر,کاهش مراحل تولید و ضایعات پایین تر نام برد.
قسمت های مختلف استفاده شده در بدنه خودرو:
بدنه(سپر هاـ ستون هاـریل عاد سقف و... ), شاسی(ریل های جانبی ومقاطع عرضی) و سیستم اگزوز و نیروی محرکه(اکسل عقب ـرام و مثلثی و...) 

نقطه جوش 
ساختن بدنه با ورق فشرده ("مونوکوک (monocogue)" و یا "unibody") نیاز به اتصالات بسیار زیادی دار.در نتیجه، خواص اتصالات دارای اثر قابل توجهی بر خواص کلی تمام ساختار از جمله استحکام سراسری، NVH (صدا، ارتعاش، سختی) و ارزش تصادف دارد. تفاوت مهم بین طراحی آلومینیوم و فولاد،تکنیک بکار رفته در اتصالات است. در مقایسه با فولاد، آلیاژهای آلومینیوم دارای هدایت الکتریکی و حرارتی بالا و – به همان نسبت - مقاومت الکتریکی کم می باشند. زمانی تکنیک نقطه جوش مقاومتی به طور معمول برای فولاد استفاده میشد،حال برای به کار بردن برای آلومینیوم ، جریان جوشکاری باید به طور قابل توجهی بالاتر باشد. در نتیجه، نقطه جوش مقاومتی معمولی برای آلومینیوم انرژی بیشتری مصرف می‌کند،و غیر قابل اعتماد و پر هزینه است (نیاز به تجهیزات جوش خاص، آماده سازی سطح ورق قبل از جوشکاری، تمیز کردن مکرر الکترود ، و غیره...). راه حل مناسب برای این مشکلات توسعه یافته است،اما با این حال نقطه جوش مقاومتی آلومینیوم نیاز به تلاش ویژه دارد.
یک مشکل خاص کم بودن طول عمر الکترود است. یک راه حل آن تمیز کردن مکرر سطح الکترود است، به عنوان مثال توسط ماشینکاری به طور منظم سطح و یا برس زدن ("سنباده الکترود"). همچنین می توان نقطه جوش مقاومتی آلومینیوم را با تکنولوژی Fronius DeltaSpot به دست آورد. در این مورد، تفنگ جوشکاری ربات مجهز به یک نوار بین الکترودها و ورق هایی که قرار است متصل شوند. حرکت مداوم روبه جلو نوار در یک فرایند بدون وقفه تولید با کیفیت ثابت، نقطه جوش قابل تکرار و حصول اطمینان از عمر بالای الکترود ایجاد میکند.

Grundlagen ST DeltaSpot abb01 rdax 10

تفنگ جوشکاری روبات Fronius DeltaSpot با یک نوار بین ورق و الکترود اجرا می شود 


مهمترین عامل برای ورود آلومینیوم در ساختار بدنه خودرو، پیشرفت تکنولوژی اتصال مکانیکی به ویژه استفاده از پرچ و فرآیند پرچ کاری خود سوراخ کن(سمبه سر خود) در کارخانه های مونتاژ کاری است.
در حالی که استفاده از فرآیندهای clinching در عمل،محدود به اتصال ضعیف است، پرچ نفوذی(SPRs) نیز مناسب برای اتصال اجزای ساختار هستند. روش اتصال مکانیکی،انرژی کمتری نسبت به نقطه جوش مقاومتی نیاز دارد و می تواند کاملا خودکار باشد.
علاوه بر این،اتصالات SPR دارای خصوصیات استحکام خستگی بهتر از اتصالات آلومینیوم نقطه جوش داده شده،است. پرچ کاری خود سوراخ کن همچنین مناسب برای اتصال مواد مخلوط (تا زمانی که هر دو ماده به میزان قابل توجهی انعطاف پذیر) است و اغلب با اتصال چسبی ترکیب شده است. به عنوان مثال، در شکل زیر سطح مقطع اتصال سه لایه آلومینیوم / فولاد (شکل وسط) و یک اتصال از دو ورق آلومینیوم با چسب (سمت راست) را نشان می دهد.


Self-pierce riveting 3
پرچ کاری خود سوراخ کن(سمبه سر خود) آلومینیوم 

 

اهمیت دیگر فن آوری اتصال برای طرح بدنه آلومینیومی اتصال لایه چسبی(adhesive bonding) است. خواص اتصال ها می تواند به طور قابل توجهی با استفاده از چسب اپوکسی حرارتی بهبود پیدا کند. به طور معمول ورق چسب به شکل خطی استفاده می‌شود. چنین اتصالاتی نشانگر استحکام ممتاز و خواص خستگی عالی است، اما به طور معمول باید در اتصال با نقطه جوش، پرچ و یا روش بست مکانیکی، به منظور بهبود مقاومت در جدا شدن جداره در تغییر شکل های بزرگ (به عنوان مثال در تصادف)توجه داشت. همچنین، لایه محافظ برای دوام طولانی مدت از اتصال چسبی ساختار،لازم است.
جوشکاری MIG معمولا برای اتصال اجزای آلومینیومی بدنه (اکستروژن، ریخته گری و ورق های ضخیم تر (بزرگتر از 2 میلی متر)) استفاده می‌شود. همچنین در این مورد از جوشکاری لیزری (هر چند جوش لیزری را می توان برای ورق های نازک تر) استفاده می‌شود. این تکنیک‌های اتصال مناسب برای موقعیت هایی که در آن هیچ گونه دسترسی به هر دو طرف اتصال نیست و یا که در اتصالات پیوسته مورد نیاز است.همچنین در کاربردهای خاص،از جوش اصطکاکی هم می تواند استفاده سودمند شود .

نتیجه گیری:با به وجود آمدن مواد نوین در بدنه خودرو اکثر خودروسازان بزرگ دنیا به این فکر افتادند که در طراحی بدنه خودرو 
تغییراتی اساسی داده تا با این سبک بتوانند در کاهش هزینه , کاهش وزن و زیبایی بدنه نقش مهمی را ایفا کنند.  

 


دیدگاه‌ها   

0 #10 اردلان 1395-07-26 10:41
با سلام . ممهنون از مطالب ارزندتون.پایان نامه من راجع به تصادف خودرو هستش ولی نمیتونم آموزش طراحی خودرو در نرم افزار کتیا رو پیدا کنم.کسی میتونه راهنماییم کنه؟ممنون
نقل قول کردن
+2 #9 امیر عرفان 1395-04-14 21:24
سلام . ممنون از مطلب خوبتون . من دانشجوی مکانیک هستم و دارم روی پایان نامم کار میکنم که در مورد طراحی بدنه داخلی خودرو هست و گرفتن تست ضربه تو نرم افزار نسرن . مشکل من اینه که اطلاعات در مورد اندازه های قطعات داخلی ندارم . حالا هر ماشینی باشه فقط اطلاعات در مورد اندازه هاش نیاز دارم. اما جایی نتونستم پیداش کنم. اگه ممکنه من رو راهنمایی کنید . با تشکر
نقل قول کردن
-1 #8 مجید دادخواه 1394-04-18 21:05
به نقل از آرمینا:
با سلام و خسته نباشید، نوشتید کپی برداری غیر مجاز هست، آیا استفاده از مطالب با ذکر منبع هم غیر مجازه؟
با تشکر از مطلب بسیار خوبتون

ممنون.
حقوق مادی و معنوی این مقاله متعلق به این سایت میباشد.با ذکر منبع و نویسنده عیبی ندارد.
نقل قول کردن
0 #7 آرمینا 1394-04-18 13:54
با سلام و خسته نباشید، نوشتید کپی برداری غیر مجاز هست، آیا استفاده از مطالب با ذکر منبع هم غیر مجازه؟
با تشکر از مطلب بسیار خوبتون
نقل قول کردن
0 #6 جلال 1394-03-28 10:40
سلام و تشکر به دلیل ارائه مطلب بسیار جالب
اما علی رغم محتوای خوب متاسفانه ترجمه خوبی انجام نشده در صورت امکان اصلاح کنید
نقل قول کردن
0 #5 مجید دادخواه 1394-02-07 12:52
به نقل از Amin:
راستش خودرو مد نظرم BMW m6 هست که متاسفانه هنوز نقشه شاسی شو پیدا نکردم فقط بلوپرینت بدنه هست .. ممنون میشم کمکم کنید .. :sad:

یک سری به اینجا بزنید workshop-manuals.com/bmw/
سعی کنید برای شروع مدل های پایین تر را انتخاب کنید.
نقل قول کردن
-2 #4 Amin 1394-02-06 15:07
راستش خودرو مد نظرم BMW m6 هست که متاسفانه هنوز نقشه شاسی شو پیدا نکردم فقط بلوپرینت بدنه هست .. ممنون میشم کمکم کنید .. :sad:
نقل قول کردن
-1 #3 مجید دادخواه 1394-01-22 15:12
به نقل از Amin:
با سلام و تشکر بابات مطالب خوبتون . راستش من دانشجوی سال آخر مهندسی مکانیک هستم و برای پایان نامم نیاز شدید به نقشه شاسی دارم .. موضوع پایان نامم تحلیل برخورد ماشین هست . ممنون میشم اگه راهنمایی کنید که نقشه شاسی رو از کجا می تونم تهییه کنم . باید شاسی رو با نرم افزار انسیس رسم کنم و بعد تحلیل برخورد .... با تشکر

سلام.خیلی ممنون.
اگر میشه بیشتر توضیح دهید.
همانطور که در مقاله میخوانید شاسی های مختلفی از نظر دسته بندی وجود دارد.
شما با سرچ کردن کلمه Bluprint Chassis میتوانید از تصاویری که ارائه میدهد استفاده کنید.
نقل قول کردن
-1 #2 Amin 1394-01-22 12:26
با سلام و تشکر بابات مطالب خوبتون . راستش من دانشجوی سال آخر مهندسی مکانیک هستم و برای پایان نامم نیاز شدید به نقشه شاسی دارم .. موضوع پایان نامم تحلیل برخورد ماشین هست . ممنون میشم اگه راهنمایی کنید که نقشه شاسی رو از کجا می تونم تهییه کنم . باید شاسی رو با نرم افزار انسیس رسم کنم و بعد تحلیل برخورد .... با تشکر
نقل قول کردن
+3 #1 مجید دادخواه 1393-07-26 17:32
با نظرات خود مارا در ترجمه و ارائه مقالات یاری کنید.
نقل قول کردن

نوشتن دیدگاه


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

اخبار طراحی خودرو

طراحان خودرو

Login Form