材料加工技術創新與汽車輕量化

崔景

摘 要：當前汽車工業發展的方向是輕量化，越來越多的汽車廠商對于如何使汽車輕量化進行大規模的研發，而材料上的選擇是重要的研發方向。特別是隨著各種新材料不斷的出現，材料加工技術方面也不斷的進行創新，這都決定著汽車輕量化發展。在這一點上有兩方面的表現：其一，開發制備新高強度，低密度的輕質材料和零件，替換鋼鐵部件，減輕車重。其二，采用新工藝，簡化、輕化零件和構建，節約材料，提高汽車性能。文章以此為基礎，對汽車輕量化未來發展的方向進行簡單的展望，并對通過材料加工技術創新使汽車輕量化的方法進行全方位的探討。

關鍵詞：材料價格技術；創新；汽車輕量化；工藝加工

前言

自世界上第一輛汽車在德國產生至今，汽車工業得到大面積的傳播和飛速的發展。汽車的普及不僅僅便利了人們日常的生活，也對生產發展產生促進作用。但是，汽車也消耗了極大的礦產和油氣資源，造成了嚴重的污染。為減排節能，汽車的輕量化成為了新的趨勢，減輕汽車重量，不僅減少了制造汽車消耗的資源，更能最大的節省油氣資源，減少廢氣的排放量。但是，減輕汽車的自重與人們對高安全性能的汽車產生了新的矛盾，汽車的自重依然在增加。過去幾十年里，汽車輕量化的研究成果顯著，材料工程科技的發展起到了關鍵作用。鋼鐵零件的減少，新工藝的形成，對工件的結構進行了優化，減少了材料和資源的消耗。

1 現代汽車制造應用的新材料

1.1 高強度，超高強度剛

高強度鋼能夠實現材料薄壁化，對普通鋼板進行取代，降低車重[1]。但是，鋁，鎂合金等材料自身的性能有上線，工藝的要求難度大，價格高，因此未為實現普及。在這方面的研究中，各國都取得了顯著的成就。日本在上個世紀七十年代開始就已經應用這種技術，以此來抵抗石油危機的沖擊。這種剛內含有，磷鋼板，烘烤硬化鋼板，雙相鋼，析出強化鋼，相變誘導塑性鋼等。首先由零件相結構進行覆蓋，逐步遍及車身。日本、瑞典等國相繼進行研發。與國際相比，我國的研究水平還需提高，因此要加大研究力度，以汽車結構的設計和材料選擇最優為基礎，與之結合，加快汽車輕量化進程。

通過冶金，對鋼的成分進行變更，提升組織與性能。進行熱處理，改變組織性能，以實現材料更輕。但是這種鋼，成形困難，反彈性大。因此，要應用沖壓成形、焊接等多種技術。

1.2 輕金屬材料

1.2.1 鎂

鎂合金擁有高比強度和高比剛度的優點，采用鎂進行汽車零件的制造能夠提升輕量化的效果[2]。鎂的熔點較低，能夠回升再利用，消耗能源也較少。鎂合金的零件，尺寸較為穩定，抗震性更好。上世紀中葉，鎂合金價格較低，德國的眾多汽車都使用其作為汽車的結構零部件。近些年隨著研發的進程不斷發展，鎂合金的抗腐蝕性也得以提升。

1.2.2 鈦

鈦的質量較輕，強度很高，有很強的耐腐蝕性。但是鈦的價格過于昂貴，在汽車上的應用較少。鈦的應用，能夠減輕汽車重量，節約能源，減輕震動，降低噪音，減少污染，延長汽車壽命，提升汽車的安全和舒適性能。目前，鈦的運用范圍是汽車的發動機及相關零部件。而這些零部件恰恰都是經常遭遇腐蝕，磨損的部分。由于高昂的價格，只有賽車制造商，鈦應用較為普遍。

2 創新成形工藝

汽車制造中的鍛造、沖壓、鑄造，焊接等成形的加工工藝是核心的、基礎的技術。該工藝進行創新，不僅能降低制造的成本，對汽車質量進行提高，還能促進汽車輕量化的進程[3]。

2.1 液壓

液壓的成形，主要介質是流體，實現對金屬進行塑性。該工藝較普遍的是內高壓，將高壓液體充滿金屬管中，用模具進行施壓變形。這種工藝能夠實現經濟效益最大化，簡化模具的結構，縮短生產的周期，能夠制造更復雜的工件，極大的提升了汽車的性能——安全性，舒適性。

2.2 剪裁和拼接

傳統的零件制造，毛坯材料較為單一，過程方便，但是不夠優化。當前為了優化材料的應用和工藝，開始對毛坯材料進行剪裁拼接，不同種類的毛坯通過焊接，熱處理等方式進行結合，產生不同的作用。極大的提升性能，最大的節省材料。

3 結束語

在汽車工業的發展中，人們提升了對安全和舒適汽車的要求，汽車的自重依然在增加，高消耗高污染尚需更好的方案解決。汽車的輕量化成為了節能減排的必然要求。在這個過程中，材料比強度的提升很重要，通過對傳統部件強度的提高，實現其材質的輕化。創新冶煉，熱處理等相關措施，通過特殊加工將晶粒進行細化，鋼板也能獲得較高的強度，其生產的效率很高，成本消耗較低。液壓方面的創新，能夠更好的優化汽車的構造，縮短生產的周期。對復雜零件也能加大制造，能極大的提升汽車的性能，減少零件數量，汽車的自重。這也使得當前應用最廣泛的方式。最后，毛坯技術的剪裁和拼接不斷的發展，也應用到廣泛的范圍中，工件的結構得到優化，材料作用更高，推動著汽車的輕量化。對這一技術必須抓緊研發，進一步推廣。

參考文獻

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