輕量化技術在汽車工程中的應用

張 軒 宋孝勇

陜汽集團寶雞華山工程車輛有限責任公司

輕量化技術在汽車工程中的應用

張 軒 宋孝勇

陜汽集團寶雞華山工程車輛有限責任公司

中國正式的治超從2011年開始在全國逐步實施，但因種種客官或主觀原因，超限治理在中國舉步維艱。直到2016年9月，新GB1589正式實施，由國家交通運輸部等國家五部門聯合部署為期兩年的治理超限超載專項行動，開始在全國迅速實施，此次實施標準嚴、力度大、持續時間長，彰顯了國家對超限治理的決心和信心。用戶為了多拉貨物且總質量不超載，輕量化技術在汽車工程領域得到了應用。基于此，本文對汽車工程中應用的輕量化技術進行分析。

輕量化；技術；超限治理；汽車工程；應用

1 輕量化技術概述

在汽車工程領域合理的應用輕量化技術已經成為了極為重要的一個發展趨勢，這種輕量化技術主要就是指通過針對汽車結構進行合理設計、部分功能優化以及使用新型材料從而達到降低車輛自身重量，滿足整車技術設計要求，從而在發揮原有功能的基礎上，確保其能夠在行駛中表現出較為理想的安全性和舒適度。結合目前我國汽車工程中的輕量化技術現狀來看，在制造工藝材料和汽車結構方面都已經有了一定的發展，已經在一定程度上優化改善了當前我國的汽車工程的現狀，對汽車的自重進行不同程度的改善，使其適應現代汽車行業的輕量化要求。

2 輕量化技術在汽車工程中的應用

2.1 結構設計技術的應用

在汽車工程的結構輕量化技術的應用中，其核心是通過對汽車總體結構的分析和優化，從而實現汽車零部件的輕量化和整體化。在實際的應用過程中，需要考慮協調汽車整車整車與系統、系統與系統之間的各種問題，通過CAD技術和CAE技術分別對汽車構件的形狀、配置和板材的厚度進行分析，進而探究構件的布局和運動干涉，從而了解汽車的具體結構以及其結構的運行規律。另外，還可以通過形狀優化法實現汽車零件質量的降低。這種技術是通過形狀的變異來降低峰值或使應力分布均勻化，對負荷較高的位置貯存材料。去除低負載部位的材料，對零件形狀的設計要按照避免出現應力高峰并使應力分布均勻來設計，從而在保障汽車整體性能的基礎上降低零件的質量，實現輕量化。

2.2 在汽車材料方面的應用

對于現代汽車自重的有效降低還需要重點從汽車所用材料方面進行優化。在當前具體的汽車生產制造中，應用效果比較理想的一些汽車材料主要有以下幾類：首先是高強度鋼。高強度鋼具有較強的抗沖擊效果，對汽車而言是運行安全的重要保障條件。另外，高強度鋼的應用可以通過厚度的降低有效減少自身的重量。鋁鎂合金也是應用較為廣泛的一種新型材料。具有塑性較為突出，易成型的特點被應用在汽車的車身和底盤等部位，應用同樣能夠體現出極為明顯的質量輕的優勢，具有較高的應用價值。工程塑料在汽車中的應用能夠體現出密度小、耐腐蝕以及隔熱等多方面的作用效果，同樣也就能夠降低汽車自重。

2.3 制造工藝的應用

對汽車工程而言，要想實現現代化的發展，適應市場的發展需求和趨勢，還需要通過制造工藝的改革和創新。上文已經介紹了一些新型的制造材料，由于這些輕量化材料的出現，為了發揮材料的功能，實現汽車的輕量化，還研發相應的制造工藝來配合這些材料的使用，如激光焊接、液壓成型、半固態金屬加工、注射成型和噴射成型技術等。激光焊接工藝采用各種復合板進行拼焊，可以改善零部件的使用性能，降低汽車自身重量，提高汽車結構可靠性及安全性能。液壓成型工藝是將待加工管件或板料置于密閉模具中，通過流體介質使管件或板料在模具中變形成型，該工藝取代了傳統的加工模式，提高了產品品質，降低了汽車重量和成本，因此被廣泛地應用于汽車零部件如排氣系統、后橋、發動機支架等。半固態鑄造技術是將金屬或合金材料在固態與液態溫度區間內進行加工，主要分為流變鑄造和觸變鑄造兩種工藝類型。

3 汽車輕量化實現的有效途徑

汽車輕量化實現的有效途徑一般包括結構的優化設計、強度高密度低材料的使用以及先進輕量化制造工藝技術的應用。當前結構的優化設計逐漸成為汽車輕量化的重要環節。結構的優化可以利用最低的成本實現性能的最佳化，同時還可以獲得最明顯的減重效果。要想實現結構的優化，就要具備經驗豐富且理論實踐水平較高的設計工程師，通過他們的主觀勞動配合現代化的技術實現結構的最優化。而強度高密度低材料的使用與先進輕量化制造工藝技術的應用作為兩種有效的汽車輕量化的途徑，在具體的設計過程中對于成本非常敏感，因此，在進行大批量生產的汽車行業中，許多汽車工程的制造企業都迫于對成本的敏感性而不敢對新型材料進行創新和使用，造成對輕量化進程的阻礙。因此要積極通過現代化的技術和設備，結合汽車工程的制造現狀，以輕量化為目標進行材料和工藝的開發和應用，盡量避免成本的浪費。另外要實現汽車的輕量化，不僅僅是要注重汽車整體的重量，還要對汽車的整體性能和尺寸等進行綜合的考量。

4 輕量化技術未來的發展潛力

近年來，我國對環保、安全、節能方面的要求不斷提高。汽車工業作為國家經濟發展的支柱產業，目前正處于高速發展的時期，輕量化技術的運用并不成熟。面對新的能源危機和環境污染問題，對汽車輕量化的要求顯得越來越迫切。實現輕量化是衡量汽車工業技術成就的重要標志之一，為此，汽車制造廠家和研究機構都致力于研究輕量化技術，從技術、成本角度分析和改善汽車材料和工藝，探索應用新材料、新工藝的可行性。同時，加快輕量化的設計和應用對提升我國汽車整體水平、行業國際競爭力、振興民族工業都具有非常深遠的意義。現階段，汽車小型化和輕量化是近、中期汽車排放目標控制的基礎，汽車輕量化成為新能源汽車開發的重要課題，從可持續發展要求出發，研究和評估汽車輕量化技術成為重要方向。

總而言之，在汽車領域中，保證其對能源的節約以及對環境的保護已經成為了這一領域發展的一個主要趨勢，為了實現對能源的節約，，就必須要將輕量化技術應用到具體的汽車設計過程中。從汽車結構、汽車材料以及汽車制造工藝等方面成分應用輕量化技術，合理地選擇工藝與技術，促進汽車行業的可持續發展。

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