淺談轎車輕量化制造技術

張曉珍

摘 要：轎車輕量化制造技術是節(jié)能減排的重要技術之一，如何在保證安全性的基礎上，制造節(jié)能環(huán)保的轎車一直汽車行業(yè)的研究重點。從開發(fā)和應用新材料和成型技術等入手，減輕轎車自身的重量，實現(xiàn)高效節(jié)能減排。

關鍵詞：轎車；輕量化；成型技術；鋁合金

中圖分類號：U462 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）23-0028-01

隨著全球可利用資源的不斷減少，環(huán)境污染日益嚴重。節(jié)能型汽車正逐漸成為汽車行業(yè)的主題，節(jié)能型汽車主要包括兩大方面：①新能源汽車的開發(fā)；②汽車的輕量化。如何制造出安全性高、低油耗、節(jié)能環(huán)保、充分利用有限資源的轎車一直汽車行業(yè)熱門研究的問題。一般轎車車身質量約占整車的40%，約60%的油耗是用在車身上，轎車部件質量每減輕1%可節(jié)油1%，運動部件質量每減輕1%可節(jié)油2%。另外，轎車的輕量化可提高轎車的加速性、穩(wěn)定性、安全性，降低噪音和震動等。轎車輕量化制造技術是有效降低油耗、減少汽車排放和提升安全性的重要技術之一，日漸成為世界各國汽車制造最新核心競爭力的體現(xiàn)。

目前國內外的轎車輕量化技術的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面：新材料技術開發(fā)及應用，逐步替代傳統(tǒng)的鋼鐵制件；液壓成型、激光焊接、發(fā)泡鋁成形技術等新的成形工藝使工件結構得到優(yōu)化，降低了原材料消耗；現(xiàn)代化的設計結構注重汽車輕量化的開發(fā)，不斷促進汽車向輕量化發(fā)展。

1 轎車輕量化的發(fā)展前景

汽車輕量化技術一般采用現(xiàn)代設計方法有效的對汽車結構進行優(yōu)化，及通過使用新材料、新工藝在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的空車重量，從而提高汽車的動力性，可減少燃料消耗，降低排氣污染。根據(jù)研究，通過汽車結構的改造和制造材料的優(yōu)化，汽車重量還有15%的下降空間，在確保安全性能的基礎上，不斷研究及開發(fā)，汽車輕量化已成為世界汽車發(fā)展的趨勢。

目前，可用來減輕汽車自重的材料有兩大類：一是高強度材料，如高強度鋼和高強度不銹鋼；二是輕質材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、塑料和復合材料等。隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，高強度輕型材料逐漸取代鋼鐵材料，其所占的比重越來越重，越來越多的汽車零部件材料選用鋁、鎂合金來制造。另外，隨著科技的不斷進步，納米技術的日漸精細化，汽車制造商不斷采用納米技術進行嘗試，納米技術不僅能夠給汽車帶來壽命的延長，還能提高汽車的安全性，降低汽車在碰撞時受損的程度。

2 鋁合金材料在汽車輕量化制造技術中的應用

減輕車重、材料的再利用和綠色制造是汽車材料的發(fā)展重點之一。近20年，國內外汽車質量減輕了20%～26%，不論選用何種動力驅動，輕量化、節(jié)能減排、降低污染是發(fā)展汽車主要課題，輕量化是關鍵。我國鋁資源豐富，主要用于汽車的鋁合金主要分為鑄造鋁合金、變形鋁合金及鋁基復合材料，其中鑄造鋁合金用量占80%左右，其余占20%左右。

我國鋁資源豐富，產量占全球的1/3，不但綠色環(huán)保還可循環(huán)利用。鋁合金是一種高強度并具有多種優(yōu)良性能的輕型材料，其密度約為鋼的1/3，相同性能比鋼減重60%，撞車時，鋁比鋼多吸收50%的能量。鋁具有高導電、導熱、耐蝕及密度小的特點，屬非鐵磁性金屬，對輻射能有較強的反射能力。鋁具有優(yōu)良的可塑性，適用于鑄、鍛、沖等工藝，其中最適合汽車零部件生產。鋁容易和一些金屬熔合形成性能各異的合金材料，以滿足不同的加工制造要求。從生產成本、零部件制造、原材料利用等方面比較，鋁合金是不可缺少的汽車生產材料。

鋁合金在汽車制造中的應用主要包括幾個方面：①發(fā)動機的應用，全球60%的汽車生產商制造的發(fā)動機都采用鋁合金，它具有良好的導熱性和抗腐蝕性，但是耐磨性較差。②輪轂的應用，鋁合金輪轂外表美觀，具有較高的強度和散熱性，且尺寸精度高，能有效減輕震動等性能。③車身的應用，進過熱處理的鋁合金板材是汽車外殼及車身框架的主題材料，通過涂裝烘干后強度提高，可用于內板等形狀復雜的部位；采用鋁合金的的車身與鋼制車相比質量減輕了30%～50%。④零部件的應用，鋁合金制造的零部件，有效減輕相應零部件的重量，大大提高了汽車行駛的平順性及穩(wěn)定性，如鋁制熱交換器的質量比銅質的質量下降了37%～45%，汽車空調器已完全采用鋁制。⑤鋁基復合材料的應用，利用陶瓷等不同的增強材料，使強度、彈性、耐熱性、耐磨性等大幅度提高，目前柴油發(fā)動機活塞的頂端已采用復合材料。

3 轎車運行材料的應用

為提高環(huán)保及降低汽車重量，采用高熱值的動力燃料也是實現(xiàn)汽車輕量化的有效途徑。目前汽車使用的燃料主要是汽油，全球石油的可開采資源不斷減少，石油資源短缺；另一方面，人類的生活過多的使用石油，使全球環(huán)境污染不斷嚴重，探索和尋求可替代石油的新資源是一個十分迫切的問題，也是提升汽車運行材料品質和降低車身自重的有效途徑之一。

開發(fā)及采用高效清潔的新能源（如天然氣、氫氣等），可實現(xiàn)汽車自身輕量化，經過全球汽車行業(yè)的不斷探索，油電雙混合動力轎車及電動力轎車（包括純電力汽車，混合動力汽車，燃料電池汽車），有效的降低轎車自重及燃油消耗，有效提升了轎車在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢，但是其對制造技術要求較高，成本較高，進入市場后的價格較高，不能滿足大眾消費水平，同時電動力汽車缺乏專業(yè)的充電設備，不適用于長途旅行，但是電動力汽車技術相對成熟，如有政府鋪設輔助設施，必將成為未來轎車的主題。轎車輕量化是汽車未來發(fā)展的必然趨勢，如何從轎車各個方面即滿足安全性又能降低汽車的自重，還需要不斷的研究。

4 結 語

面對能源危機和全球環(huán)境污染問題，轎車的輕量化是當前汽車行業(yè)研究的熱點。在開發(fā)和利用新材料和成型技術方面，充分利用我國礦產資源優(yōu)勢，加強新型高強度輕型材料的競爭力，提高成型技術及替他制造工藝，降低成本。同時新的動力能源的探索及開發(fā)也是十分重要的。通過政府的扶持，生產商的不斷探索與研究，制造輕量化和節(jié)能環(huán)保性轎車只是時間問題。

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