汽車的輕量化材料以及制造工藝現狀簡析

楊東升

【摘要】在現實生活中，節能環保、安全舒適、智能通信已經是汽車技術發展的重要趨勢，更是汽車可持續發展關鍵所在。隨著人們對環境重視度的加強，對于汽車高性能、高環保、高安全的研究已經是當下重要問題。降低汽車自重是汽車降低燃耗、減少排放的有效可行方式之一。要實現汽車的輕量化設計，就要注重高強度鋼、輕質材料、復合材料、工程塑料等材料的運用，再運用現代化的制造工藝，從而完美實現汽車的輕量化目標。

【關鍵詞】汽車；輕量化材料；制造工藝；現狀分析

一、導言

隨著科學技術不斷地發展和進步，帶動了汽車工業的不斷發展。由于人們生活水平的提高，對于物質上的需求更加迫切。汽車作為物質生活的一部分，起到方便出行的作用，在日常生活生產中具有重要的作用和意義。隨著汽車在現實生活中的不斷普及，帶來的環保性問題、節能型問題、安全性問題等越來越明顯。在這種情況下，汽車的輕量化研究越來越受到人們的重視，不僅有助于控制污染物的排放，還有助于提升汽車使用性能和安全性能，對于汽車的發展和進步有著重要的意義。

二、汽車輕量化材料

隨著汽車工業的不斷發展和進步，實現現代化的汽車輕量化，保證汽車設計的安全性能一直以來是汽車領域的重要問題。要促進現代汽車輕量化發展，必須要采用輕質化、高性能替代材料和新成型工藝，使汽車設計更加符合現代化的要求。在汽車領域中，除去常見新型高強度鋼、輕合金材料等材料之外，本文主要介紹在汽車領域中最新使用比較頻繁的材料。第一種是纖維增強材料。纖維增強材料數要是由如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等增強纖維材料，與基體材料經過纏繞，模壓或拉擠等成型工藝而形成的復合材料。樹脂基體多種多樣，主要包括PP、PA6、PA66、PBT等，具有比強度高、比模量大、設計性強、抗腐蝕性好、耐久性好等特點，主要用在汽車前段模板、護板、托盤、支架等位置，保持產品成型穩定性和結構強度，以塑代鋼為汽車減重，在汽車改進過程中具有劃時代的意義。第二種是低密度PP材料。PP是所有合成樹脂中密度最小的，僅為0.90～0.91g/cm3，拉伸強度和剛性都比較好，但沖擊強度較差，特別是低溫時耐沖擊性差。此外，如果制品成型時存在取向或應力，沖擊強度也會顯著降低。雖然抗沖擊強度差，但經過填充或增強等改性后其機械性能在許多領域可與成本較高的工程塑料相競爭。若是在汽車輕量化設計的過程中，運用低密度PP材料，具有較低密度、較高彎曲模量和高沖擊強度等特點，運用在汽車保險桿、儀表板、門板等部件具有顯著的減重效果，其耐刮擦性能和著色性能更佳。第三種是工程塑料。工程塑料具有質輕、防銹、吸震、可設計自由大等特點，運用在汽車零部件、內飾部件具有顯著效果。隨著現代汽車研究的不斷加深，工程塑料在汽車上的用量越來越普遍，甚至超過了鑄鐵的用量。很多塑料零件應用于車身上，比如大眾系的車子都采用了塑料的前端水箱框架，有些車子有塑料的后地板等等。第四種是低VOC綠色環保材料。在傳統的汽車材料中，運用在汽車內飾部件的揮發性有機化合物，簡稱為“VOC”，是影響車內空氣質量的主要原因之一。這種物質帶有強烈的揮發性能，主要是由烷烴、烯烴、芳烴、乙醛或酮類等物質組成，沸點通常在50℃～260℃的范圍之內。一旦汽車內部的溫度過高，這些物質就會揮發形成霧翳并凝結在前擋風玻璃上，直接阻礙駕駛人員的視線。同時，這些物質還能產生異味，導致人出現頭暈目眩、干咳不適、過敏嚴重等不良反應，對駕駛人員的身體健康造成嚴重損壞。低VOC材料是通過使用高純度、高熱氧穩定的添加劑，采用合適的工藝減少聚合物和助劑的降解，使用真空、添加劑吸附等手段實現低VOC，對于改善汽車室內環境顯得尤為重要。

三、汽車輕量化制造工藝

（一）激光焊接技術制造工藝

在汽車零件部件設計的過程中，可以使用激光焊接技術進行輕量化處理，針對底板、側圍、尾門內板等部位進行處理，可以有效地對不同強度、厚度的高強度鋼板進行有效地焊接，保證不同焊接之間的整體性，從而提升材料的使用效率，減少相應的浪費。這種焊接技術具有以下幾點優勢：第一，是將不同強度、厚度的高強度鋼板進行無縫焊接，從而有效地減少汽車的重量，提升車身強度，從而改善整個車輛的性能。第二，改善了以往的加工流程，減少了模具使用數量，降低生產成本。第三，突出工藝特性，強化耐腐蝕性效果。隨著時代的發展和科學技術的進步，激光焊接技術也發生巨大變化，但是在運用的過程中，仍是會存在一系列的問題，所以重視激光焊接技術的研究和分析，對于實現汽車輕量化的目標具有顯著效果。

（二）熱成型技術制造工藝

在汽車的制造過程中，汽車輕量化研究很大程度上離不開熱成型技術，對加強板制造、橫梁零件制作都有著直接的影響。這種技術的主要流程為鋼板加熱—形成奧氏體狀態—深加工，如此才能實現輕量化材料成型設計，保證汽車零件具有高性能，避免碰撞、沖擊等情況而導致汽車部件過度變形，影響汽車的實際運用。

四、結語

綜上所述，時代的發展促進了汽車產業的不斷進步，汽車制造的輕量化技術也在不斷成熟。在發展的過程中，需要加大資金投入，開發新型輕量化材料技術，解決輕量化過程中的技術難題，并結合綠色節能及信息化技術，促進汽車輕量化的發展。

參考文獻

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