汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩上新型輕質(zhì)材料的應(yīng)用分析

梁振濤　高秀軍

摘 要：隨著我國國民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，當(dāng)今汽車工業(yè)界將“節(jié)能、環(huán)保”設(shè)定為汽車研發(fā)的主旋律。在此種情況下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩上材料的選用，必然以新型輕質(zhì)材料為主，充分體現(xiàn)這些材料的環(huán)保性、節(jié)能性、有效性，以便汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩能夠有效應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)汽車安全、節(jié)能、環(huán)保的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。基于此，本文將重點(diǎn)分析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩上新型輕質(zhì)材料的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：汽車；發(fā)動(dòng)機(jī)罩；新型輕質(zhì)材料；應(yīng)用

在降低燃油消耗、減少二氧化碳及有害氣體排放量成為汽車工程界主攻方向的情況下，注重減輕汽車自重是非常必要的，其是降低燃油消耗和減少排放的有效措施。目前汽車輕量化研究中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩作為重要的研究對(duì)象之一，選擇新型輕質(zhì)材料來替換低碳鋼材料，可以使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩制作更加簡(jiǎn)單，且重量較輕、環(huán)保、節(jié)能，符合汽車工業(yè)發(fā)展要求，利于提高汽車應(yīng)用效果[1]。所以，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩生產(chǎn)中科學(xué)運(yùn)用新型輕質(zhì)材料是非常必要的。筆者將結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)及工作經(jīng)驗(yàn)，在下文分析幾種比較適用的新型輕質(zhì)材料。

1 高強(qiáng)鋼

開發(fā)于20世紀(jì)70年代的汽車高強(qiáng)度鋼板，在80年代得到了發(fā)展，推出了雙相鋼、烘烤硬化鋼、無間隙原子鋼。而到90年代又推出了微合金鋼及相變誘導(dǎo)塑性鋼，兩種新型高強(qiáng)鋼的抗拉強(qiáng)度較高，應(yīng)用性能較佳。為了使高強(qiáng)鋼能夠科學(xué)的應(yīng)用到汽車生產(chǎn)中，世界多個(gè)大型汽車公司紛紛加入相關(guān)工藝技術(shù)研究中，并取得了一定成果，推出了特殊的沖壓工藝、激光焊接技等用于制造超輕高強(qiáng)度鋼板。因此，當(dāng)前超輕高強(qiáng)度鋼板在汽車制造中越來越廣泛，用于車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋板等外覆蓋件制造，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)低碳鋼材料的不足[2]。

在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造方面，應(yīng)用高強(qiáng)度鋼的作用主要是減輕汽車自身重量，并降低汽車油耗、提高汽車構(gòu)件強(qiáng)度及安全性能。就以含磷高強(qiáng)度鋼板來說，其比普通鋼板的強(qiáng)度大15%～30%，厚度降低10%，應(yīng)用到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造中，可以大大減汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩重量的20%～30%。雙相鋼具有高強(qiáng)度的同時(shí)，伸長(zhǎng)率較高、成型加工性能佳，將其應(yīng)用到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造中，可以規(guī)避普通低碳鋼應(yīng)用形狀穩(wěn)定性差的問題，保證汽車外覆蓋件應(yīng)用良好。烘烤硬化鋼板同樣具有良好的應(yīng)用性，目前一汽大眾汽車公司部分汽車的生產(chǎn)就采用烘烤硬化鋼板來制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩。

2 鋁合金

目前，鋁合金這種輕質(zhì)材料在汽車生產(chǎn)方面應(yīng)用越來越廣泛。鋁具有較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，且密度小、塑性好、易回收利用。因此，鋁合金適用于汽車制造中。出于汽車制造相關(guān)要求考慮，應(yīng)用在汽車制造中的鋁合金主要為鑄造鋁合金、變形鋁合金。其中，變形鋁合金適用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩的生產(chǎn)，其比普通低碳鋼材料性能好，可以大大減輕汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩的重量，并且利于節(jié)約資源。北美和日本生產(chǎn)的許多載貨車和轎車發(fā)動(dòng)機(jī)罩就采用了鋁合金這種輕質(zhì)材料，如5000系列的鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)罩或6000系列鋁合金，所生產(chǎn)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩不僅減輕了汽車的重量，還解決了汽車前后質(zhì)量不平衡的問題。一些歐美汽車公司認(rèn)識(shí)到鋁合金的優(yōu)越性，采用沖壓工藝等對(duì)鋁合金進(jìn)行加工，制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩，像沃爾沃汽車、雪鐵龍汽車等汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩均采用鋁合金材料。

從目前鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)罩應(yīng)用情況來看，要想全面應(yīng)用鋁合金這一輕質(zhì)材料還是比較困難的，因?yàn)殇X合金加工難度大、鋁合金成型性不佳、鋁合金焊接性性能差、鋁價(jià)格較高等這些問題的存在，在很大程度上阻礙鋁合金材料的全面應(yīng)用。為此，相關(guān)單位或研究人員應(yīng)當(dāng)基于科學(xué)技術(shù)全面發(fā)展的步伐，對(duì)鋁合金材料進(jìn)行深入的研究與開發(fā)，逐步克服汽車制造中鋁合金材料應(yīng)用困難。

3 鎂合金

基于汽車工業(yè)發(fā)展需要角度來說，鎂合金是最優(yōu)發(fā)展前景的輕金屬結(jié)構(gòu)材料。鎂是地球上存儲(chǔ)量最豐富的輕金屬之一，其占地球表面金屬資源的2.3%，具有較強(qiáng)的強(qiáng)度、彈性模量、剛性、抗電磁干擾屏蔽性、減震抗沖擊能力等，同是其切削加工性能、尺寸穩(wěn)定性較佳。因此，鎂合金非常適合應(yīng)用于汽車制造中。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造工藝要求，選用高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的板材，并且符合汽車應(yīng)用相關(guān)需求。科學(xué)、合理的利用鎂合金材料進(jìn)行汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造，充分發(fā)揮鎂合金的優(yōu)勢(shì)，可以使制成的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩質(zhì)量輕、防撞擊性能佳，利于提高汽車燃油效率和汽車的安全性能[3]。目前，國內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造中，鎂合金之所以應(yīng)用的不全面，主要是存在技術(shù)問題，加之大多數(shù)技術(shù)人員未充分理解鎂合金材料的特性，使得鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)罩設(shè)計(jì)不佳等問題存在，致使目前鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)罩沒能得到普及。

4 復(fù)合材料

所謂復(fù)合材料是指一種增強(qiáng)纖維和塑料復(fù)合而形成的材料。復(fù)合成分不同，就可以形成不同類型的復(fù)合材料。目前，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造方面應(yīng)用比較廣泛的復(fù)合材料為：乙烯基酯樹脂。乙烯基酯樹脂具的強(qiáng)度高、韌性佳、耐腐蝕、耐熱，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、合理的加工，可以制造出較輕的發(fā)動(dòng)機(jī)罩。如林肯轎車、部分福特轎車、190重型載貨車等均采用復(fù)合材料[4]。所以，科學(xué)、合理的應(yīng)用復(fù)合材料來代替低碳鋼材料進(jìn)行汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造，同樣可以大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)罩的應(yīng)用性能，使得汽車使用更加節(jié)能、環(huán)保、安全。

5 結(jié)束語

隨著汽車應(yīng)用的日益廣泛及汽車污染的日益嚴(yán)重，使得汽車工業(yè)領(lǐng)域向節(jié)能、環(huán)保、安全方向發(fā)展。基于此，在對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造的過程中，應(yīng)當(dāng)注意選用適合的新型輕質(zhì)材料，如鋁合金、鎂合金、復(fù)合材料、高強(qiáng)鋼等，代替低碳鋼材料，降低發(fā)動(dòng)機(jī)罩的重量，提高其應(yīng)用性能，如此可以使汽車使用更加節(jié)能、環(huán)保、安全。所以，科學(xué)、合理的應(yīng)用新型輕質(zhì)材料來進(jìn)行汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩生產(chǎn)是非常有意義的。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐津津.新型輕質(zhì)材料在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩上的應(yīng)用[J].上海汽車，2010（3）：44-46.

[2]崔東.基于行人頭部保護(hù)的新型復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩設(shè)計(jì)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.

[3]王宏雁，高衛(wèi)民，潘玲玲，等.輕質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)罩設(shè)計(jì)研究.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011（8）：1098-1103.

[4]馮美斌.汽車輕量化技術(shù)中新材料的發(fā)展及應(yīng)用[J].汽車工程，2011，28（3）：213-220.