汽车紧固件的种类很多,包括螺栓、螺柱、螺钉、垫圈、挡圈、销钉、铆钉、焊钉和组件和连接线对。
汽车紧固件需求量约占整个紧固件行业总销量的23%,占行业内比例最高。
据中国全国汽车协会发布的最新数据显示,今年1-2月,我国汽车产销完成362辆60,000 和 36250,000辆,下降14辆5% 和 152%。
2月汽车销量为197辆6万辆,新能源汽车占26辆6%。其中,新能源汽车市场也恢复增长,2月产销55辆20,000 和 522.0万辆,同比增长488% 和 559%,市场份额为266%。
01. 新能源汽车紧固件需求
近年来,锂电池产业是新能源的基础产业,大力发展锂电池产业是国家实现能源转型、完成“双碳”战略目标的重要举措。
在《新能源汽车产业发展规划(2021-2024年)》等产业政策的指引下,我国锂电池产业市场需求将持续旺盛,产业链将持续完善,国际竞争力有望进一步提升,这也将使得未来10年新能源汽车发展态势不减弱。
随着新能源汽车的普及,不仅其应用范围和数量不断扩大,紧固件用量也不断增加,在动力电池能量密度和性能不断提高的过程中,紧固件螺纹连接的安全性也成为备受关注和争议的话题。
由于新能源汽车中非金属材料数量众多,对温度和安全防护的要求极高。 因此,紧固件的拧紧和装配是新能源汽车装配中的重中之重。
2024年新能源汽车产销创历史新高,通过多年来新能源汽车全产业链的培育,各个环节逐步成熟,丰富多样的新能源汽车产品不断满足市场需求,使用环境逐步优化改善。
螺丝骏辉**数:我国生产汽车紧固件的企业规模有130多家,各类企业大致可分为两类:一类是规模较大且规模相当的外资、合资、国内紧固件企业,设立专门部门负责汽车紧固件的生产制造;二是专注于汽车非标紧固件产品的专业汽车紧固件企业。
与国外企业相比,在生产规模和质量上还存在一定差距,新能源汽车高端紧固件不足。
未来,随着市场的快速发展,市场对高端紧固件的需求将不断增加,高端产品的发展将成为未来的主流趋势。
02. 新能源汽车紧固件技术解读
1、轻质材料的应用。
镁铝合金等轻量化材料在新能源汽车的设计制造中应用越来越多,钢与镁铝合金之间存在严重的电位差会导致严重的电解腐蚀,钢与镁铝合金之间热膨胀系数的巨大差异也会导致严重的预紧力变化, 导致接头明显松弛,而使用抗拉强度高的铝合金紧固件可以克服这些问题。
考虑到汽车轻量化的因素,汽车上大量使用高强度钢板,一些设计中也采用铝合金板,进一步减轻整车的重量。
金属板连接在汽车生产装配中占有很大的比重,如汽车白车身的焊接、车身零部件的连接和车身内饰件的安装等,使用紧固件连接金属板是汽车生产中除焊接外的主要连接方式,铝合金板的应用主要是考虑其重量轻, 在汽车的非重要轴承部件代替钢板时,铝合金的焊接特性很差,因此多采用紧固件。
例如,车门铰链与车身金属板的连接一般采用带焊接螺母的双螺钉,以确保车门在车辆碰撞或侧翻时有效保护乘员,连接件在事故中不易变形,乘员可以顺利逃生。
在选择连接工艺时,有必要考虑避免由不同类型金属板的叠加连接引起的潜在腐蚀。
1)普通螺纹连接。
如果金属板连接厚度大,没有螺母或只能用盲孔制成,则可以直接用螺栓或螺钉拧入和拧紧。
与普通螺母的连接也可以是焊接螺栓,或焊接螺柱,螺栓或螺柱先焊接在金属板上,然后安装连接件,最后用普通螺母固定。
2)使用普通螺纹连接时,要考虑到螺纹防松,一般可采用预紧力控制和预涂锁紧胶两种方式。
类型:自攻螺钉连接;
铆接、铆接紧固件、PBSO(PTSO)自铆螺套;PS(PSS)系列自埋螺母;PFH(PFHS)系列自铆螺钉;ARB-HEX系列自铆螺母;毒素加入;
带扣等 2、高强度螺栓和耐热螺栓的应用。
近年来,随着新能源汽车产业步入“快车道”,车身轻量化成为新能源汽车设计的重中之重。
超高强度紧固件不仅可以减轻自身重量,更重要的是可以为其他关键部件的轻量化设计提供更大的潜在空间和安全保障。
目前,国内新能源汽车通常采用10B33、SCR440(40CR)、SCM435(35CRMO)和SCM440(42CRMO)钢生产9级高强度螺栓、超高强度螺栓,其最高强度等级为1400MPa级(14.)。9 级)。
在汽车轻量化趋势下,动力总成系统一方面面临着越来越高的功率密度要求,另一方面也面临着越来越严格的排放要求。
高功率密度不可避免地导致更高的压力、更高的温度和更高的负载,而严格的排放标准要求减轻重量并减少内耗。
由于新能源汽车的重量要求几乎是严格的,因此减轻重量对于电池续航里程非常重要。
因此,使用超高强度螺栓不仅可以减轻螺栓本身的重量,还可以相应地使用更小的螺栓孔,从而大大减轻连接部件的重量。
超高强度螺栓,主要应用于新能源汽车发动机,也已开始应用于变速箱和车桥,在发动机的关键领域,一个连杆;b.气缸盖连接;c.主轴承连接;d.飞轮等零件。
超高强度螺栓可用于新能源汽车底盘,如转向节轴承连接螺栓的应用,螺栓数量可减少,由4个减少到3个,规格可由M12降低到M10。
在电池组和电机中,特别是在电池组中,模块的螺栓连接可以从M8减少到M6,电池组M10的本体连接可以减少到M8。
在新能源汽车螺栓螺栓的连接设计中,设计人员不仅要充分考虑螺栓的尺寸、材质、公差等级、力学性能等,还要充分考虑螺栓的应用环境,如温度场(高低温)、振动、冷热交替、腐蚀性等环境因素。
非调质钢性能优良,高效节能,成本低,有利于环保节能,用于制造紧固件的非调质钢基本上是冷作强化的,按组织有铁素体+珠光体、铁素体+贝氏体和铁素体+马氏体双相组织三大类。
国标中共有MFT8、MFT9、MFT10三个等级。 近年来,V-NB和V-NB-B-TI合金体系紧固件用非调质钢被开发出来,并在相关领域得到推广和测试。
SCN430和SCN435节能非调质冷镦钢,无需热处理,已应用于8产品强度的 8 个级别。
88级M6 840、M6 930长螺柱,采用非调质钢MLF20MNvnb免调质,线材经拉拔、冷镦、轧丝制成的螺柱长度为830 920mm,螺柱性能达到8需要 8 级,500 万次循环 -1 的疲劳极限为 86 101(平均 8640)MPA,满足主机(80MPa)的要求,产品最终通过OEM认证。
可满足直线度小于05mm m的要求解决了细长螺柱热处理变形的问题,具有重要的推广价值。
但是,在实践中发现,目前,非调质钢在高强度紧固件中的应用中仍然存在模具磨损问题。
由于发动机排气系统的特殊性和连接器之间的密封问题,发动机排气系统一直是各汽车制造商研发过程中的设计难点。
针对汽车耐热钢紧固件的国产化,中国汽车工程学会发布了两项团体标准,T CSAE99-2019《汽车紧固件用耐热钢技术条件》和T CSAE136-2020《汽车高温连接紧固件技术条件》,全国紧固件标准化技术委员会发布了GB-T309824-2020 《不锈钢和镍合金高温用紧固件螺栓、螺钉、螺柱和螺母的力学性能》和GB T309825-2020《紧固件力学性能 不锈钢及镍合金紧固件选型指南》两项国家标准。
团体标准和国家标准的主要内容包括紧固件耐热材料相关技术要求、线材、线材技术要求、高温紧固件生产制造技术条件和表面处理技术条件,以及系统装配验证的技术条件,包括力学性能和扭矩试验, 以及适用于发动机紧固件的识别标志、包装和交货要求等,包括六角螺栓、螺柱螺柱和螺母。
目前,国内耐热钢或镍合金紧固件常用的材料牌号有:ML06CR15NI25TI2MOALVB(GH2132)、ML04CR11NB、ML41CRMOV、ML21CRMOV、14CR17NI2(1CR17NI2)、NICR20TIAL(GH4080A)、INCONEL718(GH4169)等。
耐热紧固件,虽然含有镍和铬的耐热材料很多,但必须正确处理,才能更好地发挥耐热钢的功能。
因此,热处理工艺是提高耐热钢紧固件质量和可靠性的重要保证。
高强度紧固件可以提供更高的夹紧力,减小紧固件的尺寸,减轻自身重量,从而满足轻量化的需求,同时,高强度紧固件也有利于新能源汽车其他结构的紧凑性,从而改善散热和内摩擦
耐热紧固件用于解决高温环境下的连接失效问题,发动机排气环境温度的升高会导致产品的力学性能发生变化,如由于抗拉强度和硬度降低而引起的蠕变或金相组织的变化导致连接失效。
03. 螺丝骏的经验与总结
汽车紧固件应用广泛,具有多变的条件和各种失效模式。
新能源汽车紧固件的氢脆和疲劳是目前最常见和最昂贵的失效形式。
紧固件在汽车的整个生命周期中都可能面临故障风险。
随着技术的更新迭代和新能源汽车材料管理方式的不断提升,也提出了更高的要求。
未来新能源汽车紧固件的发展在于人工智能、机器习、大数据、物联网等技术的不断融合和进步。
这些技术的使用将为新能源汽车紧固件材料的应用提供更高的精度,从紧固件设计、成型、热处理、表面处理、装配、安装等方面控制质量,提高失效措施的预防,降低风险和故障率,对提高我国紧固件的制造和应用水平乃至汽车的可靠性具有重要意义。
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