汽车使用的顶级材料指南:你需要知道的知识

2022年1月13日21:24:05 发表评论 362 次浏览

我们车主每天开车,最了解汽车的重要部件,如发动机、变速箱和冷却系统。但我们很少有人花时间考虑制造汽车的原材料。而问题“汽车是由什么制成的?” 可能听起来很幼稚,但答案既实用又有趣。汽车使用的材料有哪些?关于用于制造汽车主体和不同部件的常用材料,有很多东西需要了解。这些行业知识将有助于更好地了解由不同材料制成的汽车的优缺点,并了解你的汽车是由什么制成的。

汽车使用的材料指南:车身由什么制成

对于“汽车是由什么制成的?”这个问题,很多人可能会回答“主要是金属”。虽然这是真的,但它比这更复杂和迷人。汽车制造使用多种金属,包括钢、铝、铜、钢、铁、铅,以及其他材料,如塑料、玻璃、橡胶,甚至石油产品。 

这些材料用于制造从汽车主体到发动机缸体或传动齿轮等主要部件,再到仪表板等小部件的所有物品。不同的材料有不同的特性,最适合制作不同的部件,或者不同主要卖点的汽车。 

除了重量和耐用性等特性外,汽车制造商还必须考虑许多因素来决定用哪种材料制造哪个部件,例如某种材料的可用性和制造成本。例如,一些相对丰富且获取或形成成本低廉,而另一些则稀有或耗能且生产昂贵。目标是为最安全、最省油、最耐用且美观的车辆找到合适的材料组合。 

正如玻璃等材料的名称所暗示的那样简单,由于汽车制造技术的进步,汽车生产中使用的材料随着时间的推移发生了巨大的变化。它们变得越来越耐用、更安全、更耐用且生产成本更低,并且它们的使用方式越来越创新。 

以下是汽车制造中用于制造汽车最大部件或结构的最常见材料。我们将从用于制造汽车车身的材料开始,然后是用于制造其他主要部件的其他材料。 

汽车是由什么制成的
今天的车辆由各种金属和其他材料制成。资料来源:VEHQ

 

钢是铁和碳的合金,含有少于 2% 的碳和 1% 的锰,以及少量的硫、磷、硅和氧。在过去的 100 年里,钢一直是制造典型汽车车身最常用的材料。这要归功于它们的重型特性,而且它们很容易通过冲压机等工具成型,这意味着它们相对便宜。

这就是为什么大多数批量生产的消费车辆的车身和底盘都是由钢制成的,第二常见的材料是铝。两者都很坚固,但钢比铝便宜,因此用于供消费者使用的经济型汽车。实际上,路上行驶的每辆汽车都主要由钢材制成。

除了汽车的车身和底盘外,钢材还广泛用于制造车轮、发动机、电动机、悬架部件和排气部件。除了在汽车工业中的应用,钢铁在工程和建筑中也有广泛的应用。它用于从船舶到建筑物到家用电器等消费品到医疗保健设备和手术工具等工业产品的所有领域。钢铁可以说是世界上用途最广、最重要的材料之一。 

汽车使用的材料有哪些?铝是一种元素,它比钢更坚固,同时重量更轻。与钢相比,铝的另一个主要优点是不会生锈,因此可用于豪华车和高性能车型。这是因为它的轻量化特性意味着更轻的汽车,从而提高燃油经济性并减少排放。这些巨大的好处使铝在汽车制造领域成为钢铁的快速增长的竞争对手。 

在过去,铝仅用于异国情调的汽车。然而,在过去十年中,铝作为制造汽车车身的理想材料已显着受到欢迎。此外,今天,许多批量生产的汽车都有铝制发动机罩、车门和行李箱盖。铝也更广泛地用作发动机缸体材料,并且正在许多主流车型中取代传统材料铸铁。

汽车使用的材料指南:

当谈到汽车材料时,你可能不会想到钛,因为钛及其合金价格昂贵,因为缺乏更新和更便宜的采矿方法。这就是为什么今天大多数汽车制造商在他们的制造过程中仍然避免使用它的原因,如果他们这样做了,这种材料主要用于内燃机部件,如气门、气门弹簧、保持器和连杆。这是因为钛强度高,具有优异的耐热性、耐腐蚀性和抗氧化性以及低密度和低模量。 

尽管价格高昂,但这种金属在汽车行业的应用是可以理解的,因为它有很多好处。

除了发动机部件,钛还因其强度、重量轻和抗腐蚀的特性而被视为汽车车身框架的优良材料。其重量轻意味着汽车性能和燃油效率的显着提高。

一些汽车制造商已开始在主要金属部件中使用钛,而不是传统使用的钢和铝。关于钛金属机身和底盘,目的主要是美观。Vulcano Titanium 由总部位于上海的意大利设计公司 Icona 开发,是世界上第一款拥有独特钛和碳纤维车​​身的超级跑车概念。不过,你只能以 278 万美元的价格拥有它。 

自 1930 年以来,另一种用于制造汽车车身、结构和一些发动机零件的常见金属是镁。与两种最常见的车身和底盘材料相比,镁比钢轻 75%,比铝轻 33%。它的重量也非常坚固。但是,它只用于小范围内,以平衡车辆的重量分布。

玻璃纤维

虽然很多人认为玻璃和玻璃纤维是一样的,但它们是不同的。玻璃纤维主要由空气制成,其余是熔化的细玻璃丝,因此得名“纤维”部分。它严格来说不是玻璃,而是基本上由玻璃丝增强的塑料。玻璃更结实,更重,而玻璃纤维是玻璃与大量空气编织在一起的小片,因此玻璃纤维要轻得多。

玻璃纤维也不同于碳纤维。玻璃纤维由细小的玻璃丝制成,而碳纤维由细小的碳原子丝制成。然后两者都可以与环氧树脂结合并倒入模具中,以制造出任何选定形状的更硬的最终产品。

在汽车生产中,玻璃纤维通常用于车顶、车门、车轮、前保险杠和外壳,以及许多车型的车身。这些区域是钢容易腐蚀的区域,而玻璃纤维由于其不腐蚀特性可以有效地替代钢。这些部件使用玻璃纤维是因为它具有防火性,可以让驾驶员和乘客在发生事故时安全地离开汽车。 

塑料

汽车使用的材料有哪些?对于许多人来说,这听起来可能令人惊讶,但由于不断追求最大限度地提高燃油效率,塑料已成为现代汽车制造中越来越普遍的材料。许多车型的车身完全由塑料制成,例如克莱斯勒 CCV。目的是实现最佳燃油经济性。塑料的生产也很容易且便宜,而且修理塑料车身板也不需要太多费用。当汽车达到使用寿命时,这种材料也很容易回收。

塑料一词实际上是指由不同的自然资源、使用不同的制造工艺制成的各种合成或半合成材料,它们的应用也是巨大且不断扩大的。用于制造汽车的塑料通常由煤、原油、天然气、盐和纤维素制成。

今天路上行驶的大多数批量生产的汽车中几乎所有的软饰件和硬饰件都是由塑料制成的。一种或另一种塑料也常用于制造油箱,尤其是普通汽车的内部或驾驶室,包括仪表板、信息娱乐显示器、控制台、座椅衬垫、扶手等等。即使是皮革座椅表面通常也涂有一层塑料薄膜,以增加耐用性。此外,由于技术进步允许使用具有卓越特性的更多用途和复杂类型的塑料,许多以前由金属制成的零件现在在许多车辆中由塑料制成,包括各种发动机和传动系统部件。

汽车使用的材料指南:用于汽车制造的其他材料

金属

由于其卓越的导电能力,铜通常用于汽车制造,主要用于电动机和电线。除了汽车应用之外,这种闪亮的微红色元素实际上是工业应用中第三大常用金属,也是消费品中最常用的金属之一。它已经存在了数万年,是我们的祖先遇到并致力于创造各种生存所必需的工具的最早金属之一。 

其他常用于制造汽车的金属是铅,主要用于铅酸电池。其他包括钯、铂和铑——你可能没有听说过它们,因为它们是稀有且昂贵的金属,主要用于催化转化器,一种减少废气中有毒气体和污染物的废气排放控制装置。 

碳纤维

碳纤维作为汽车零部件材料的优势在于它的重量非常轻且非常坚固。它非常坚固,结构极其稳定。这意味着碳纤维汽车零件可以吸收相当多的物理冲击,并且在正确的地方使用时,碳纤维零件可以使汽车更安全。 

碳纤维通常用于制造有助于车辆空气动力学性能的部件,包括保险杠、轮胎前扰流板以减少湍流、格栅和仪表板开口等。在汽车上,它通常与塑料结合(形成复合材料)进行加固,或与陶瓷结合制成制动盘。

碳纤维部件很坚固,但重量比钢或金属板轻得多。这种材料的重量轻意味着它可以增强车辆的空气动力学、燃油效率和速度,并在不增加额外重量的情况下减少阻力。缺点是价格昂贵,所以今天它主要用于高端运动和赛车。

橡胶 

汽车使用的材料有哪些?橡胶必须在清单上,因为它们用于制造轮胎。有趣的是,虽然橡胶似乎不是一种很酷、很复杂的材料,但将 200 多种“成分”组合在一起制成的轮胎能够提高车辆的安全性、燃油效率和性能,同时又是地球——友好的。 

胎面层由天然橡胶制成,而合成橡胶则用于加强胎面并增加耐磨性。同时,为轮胎提供核心,或者换句话说,创造稳定的形状和刚度的是金属和纺织增强电缆。 

涉及更多“成分”,例如,炭黑和二氧化硅用于制造轮胎以提高耐用性。其他化学试剂通常会结合使用以增加独特的性能,例如更好的牵引力或更低的滚动阻力。 

橡胶轮胎的一个问题是,即使它们只是存放在那里,它们仍然会老化和变质。直接暴露在紫外线下会分解轮胎中的油和化学物质,从而保持橡胶的柔韧性和耐用性,从而加速老化过程。为了在一定程度上减缓老化过程,橡胶中加入了抗臭氧化合物。它们是塑料和橡胶的一种添加剂,可以防止空气中微量的臭氧引起塑料和橡胶材料的开裂,因此它们的名字来自“anti”和“ozonant”。这些轮胎的额定里程数通常更高。 

玻璃 

汽车使用的材料指南:只需看一眼汽车,你就会知道玻璃是一个重要的部件,因为你需要能够清楚地看到周围环境才能安全驾驶。挡风玻璃、侧窗、后窗、车内后视镜和后视镜均使用玻璃。 

玻璃是通过首先将干燥材料(如二氧化硅)的混合物加热到粘性状态,然后快速冷却以防止熔化的混合物形成规则的晶体结构而形成的。由于快速冷却过程,原子被锁定在具有晶体排列的液体和固体之间的无序状态。它是固体,但既不是固体也不是液体,因此你可以直接看穿它。

木子山

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