探析汽車(chē)輕量化材料及制造工藝

賀鵬飛 原鼎政 李彥迪 成澤 陳兆龍

摘要：隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高，汽車(chē)制造技術(shù)也發(fā)展到了一定水平，在未來(lái)發(fā)展中要向著輕量化的方向發(fā)展。為了提高車(chē)輛的安全性能，輕量化發(fā)展是必要的，與此同時(shí)，汽車(chē)輕量化還可以減輕城市緊張的交通壓力，對(duì)城市快速發(fā)展，以及人們出行更加便捷，具有重要意義。汽車(chē)輕量化材料和制造工藝的選擇是汽車(chē)輕量化發(fā)展的前提基礎(chǔ)。本文對(duì)當(dāng)前汽車(chē)輕量化材料進(jìn)行了探析。旨在可以對(duì)汽車(chē)輕量化發(fā)展起到推進(jìn)作用，讓人們能夠使用好到更好的汽車(chē)產(chǎn)品。

關(guān)鍵字：汽車(chē);輕量化;材料

1引言

隨著我國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展，人們的生活水平越來(lái)越高，汽車(chē)保有量也隨著增加，汽車(chē)制造企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈，哪家企業(yè)生產(chǎn)出來(lái)了高質(zhì)量高性能的汽車(chē)，并在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有了立足之地。為了解決汽車(chē)制造中出現(xiàn)的節(jié)能降耗，安全環(huán)保問(wèn)題，輕量化材料的使用便是主要的解決方案之一。汽車(chē)輕量化主要是指汽車(chē)材料的輕量化，在保證汽車(chē)有足夠的平穩(wěn)性和安全性等綜合性能，降低汽車(chē)材料重量，從而提升汽車(chē)的加速能力。應(yīng)該考慮輕量化材料的，安全性能，經(jīng)濟(jì)性能，環(huán)保性能，以及大范圍應(yīng)用型能，。以確保現(xiàn)代化材料可以順利完成制汽車(chē)的制造。

2汽車(chē)輕量化材料

2.1 鋁合金材料

鋁合金材料具有更小的密度，自身質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性能較好，具有很高的抗腐蝕能力，它是實(shí)行汽車(chē)新量化制造的最理想的材料之一。由于鋁合金制造零件時(shí)時(shí)所排放的溫室氣體較少，如果用鋁合金材料用來(lái)制作車(chē)身，有利于保護(hù)環(huán)境。我國(guó)鋁合金提煉技術(shù)的發(fā)展，也加快了鋁合金材料在汽車(chē)中的應(yīng)用。在當(dāng)前。汽車(chē)的車(chē)輪，車(chē)身殼體蓋板等結(jié)構(gòu)中都有鋁合金的存在。但是由于鋁合金強(qiáng)度較低，制作成本很高，焊接工藝不成熟，如果想要鋁合金大范圍的在汽車(chē)中應(yīng)用，就需要加大鋁合金的提煉技術(shù)和焊接技術(shù)的研究。

2.2高強(qiáng)度鋼材料

作為中國(guó)汽車(chē)制造中運(yùn)用最為廣泛的材料之一，鋼的種類(lèi)和數(shù)目都隨著技術(shù)的發(fā)展有大規(guī)模的增加。高強(qiáng)度鋼有很強(qiáng)的剛度，可以在保障汽車(chē)運(yùn)行安全的同時(shí)減輕汽車(chē)的重量，由于高強(qiáng)度鋼的制作技術(shù)成熟，制作成本低，可以滿(mǎn)足汽車(chē)制造輕量化的具體要求。高強(qiáng)度鋼的抗拉伸強(qiáng)度以及抗屈服強(qiáng)度適合汽車(chē)現(xiàn)代化制造，是剛強(qiáng)度的增加會(huì)導(dǎo)致成型和焊接難控制，加工性能不好，所以需要相關(guān)成熟的技術(shù)來(lái)解決此問(wèn)題。

2.3塑料和復(fù)合材料

在非金屬汽車(chē)制造中，塑料材料的應(yīng)用極為廣泛。。在汽車(chē)制造過(guò)程中塑料材料具有舉足輕重的作用，較輕的質(zhì)量和很強(qiáng)的抗腐蝕性，以及很低的成本，可以提高汽車(chē)的制造成本，舒適性和安全性，同時(shí)可以美化車(chē)內(nèi)裝飾。在汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中，塑料材料主要是用來(lái)制作汽車(chē)的內(nèi)飾件和外飾件，所以塑料材料占汽車(chē)的整體重量比例較小。

復(fù)合材料主要為纖維增強(qiáng)材料，它的高強(qiáng)度高可塑性，良好的抗腐蝕能力。使得其在汽車(chē)護(hù)板，托盤(pán)等部位應(yīng)用較多，可以保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，所以一些地方也替代了車(chē)身中鋼材料的應(yīng)用。塑料材料的防銹，吸熱能力好，質(zhì)量輕，設(shè)計(jì)方便，多用在汽車(chē)零件和車(chē)內(nèi)裝飾。

3 汽車(chē)輕量化制造工藝

汽車(chē)的輕量化設(shè)計(jì)不僅與材料有關(guān)，而且還需要有先進(jìn)的制造工藝，以幫助汽車(chē)能夠更好有效的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化設(shè)計(jì)汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)的應(yīng)用，不僅要提高汽車(chē)的整體性能，還要保證汽車(chē)的安全性和環(huán)保性。

3.1冷壓成型技術(shù)

汽車(chē)輕量化技術(shù)發(fā)展中，管材液壓技術(shù)應(yīng)用區(qū)域多，技術(shù)較成熟。該技術(shù)材料利用率很高一些，中空的較復(fù)雜的零件可以一次成型。所需焊接的地方較少，在避免工序增加的情況下，使得零件的高度和強(qiáng)度得到極大保障。目前一些汽車(chē)會(huì)在散熱器儀表盤(pán)的產(chǎn)品中會(huì)用到此類(lèi)工藝。

3.2激光焊接技術(shù)

激光焊接技術(shù)在汽車(chē)輕量化制造中占有很重要的地位。汽車(chē)的尾門(mén)內(nèi)板機(jī)盤(pán)等多種連接的制造和車(chē)型都有這種技術(shù)的參與。利用激光焊接技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材質(zhì)和不同鋼板厚度，焊接成型的目的，可以極大的減少了由于搭邊問(wèn)題造成的資源浪費(fèi)，有效提高了材料的利用率。激光焊接技術(shù)有以下幾個(gè)方面優(yōu)勢(shì)。第一。可以將不同材質(zhì)不同厚度的材料焊接在一起，能夠?qū)⒖梢院附硬煌牧系膬?yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，從而提升汽車(chē)的強(qiáng)度，降低汽車(chē)的質(zhì)量。第二，激光焊接技術(shù)所需要的工具較少，可以有效的減少了設(shè)備成本，加工成本。第三，不會(huì)由于搭邊的原因出現(xiàn)多余的資源浪費(fèi)，在有效提高材料利用率的同時(shí)，還能夠使零件結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。

3.3熱成型技術(shù)

隨著汽車(chē)輕量化的不斷發(fā)展熱成型技術(shù)也做出表現(xiàn)出來(lái)了自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，我不愿意用在了汽車(chē)和梁等重要部件中。熱成型技術(shù)是通過(guò)對(duì)鋼材進(jìn)行加熱，直到達(dá)到奧氏體狀態(tài)，然后再進(jìn)行加工。既能夠改善材料的成型性能，增加加工零件的強(qiáng)度和延展性，也減少了零件的質(zhì)量，提升了抗沖壓能力，熱成型技術(shù)有以下幾方面優(yōu)勢(shì)：1可以使零件的厚度更薄，有效的減小了汽車(chē)自身重量。2可以提高材料的塑性和延展性，減小了對(duì)復(fù)雜零件加工的難度。是啊，具有更低的回彈能力，增加了汽車(chē)關(guān)鍵零件的精度。四鋼板的變形抗力減小，沖壓時(shí)可以通過(guò)減小沖壓機(jī)的噸位來(lái)節(jié)約成本。

4推動(dòng)輕量化材料的措施

4.1加強(qiáng)對(duì)輕量化設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)

在汽車(chē)性能化的應(yīng)用中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)輕量化基礎(chǔ)設(shè)施的開(kāi)發(fā)，合理規(guī)劃輔助設(shè)備的使用，安裝位置。同時(shí)企業(yè)也應(yīng)該加大對(duì)輕量化基礎(chǔ)設(shè)施研發(fā)的資金的投入，使得輕量化技術(shù)不斷創(chuàng)新。研究出更加方便的輕量化設(shè)備，擴(kuò)大輕量化在汽車(chē)部件的應(yīng)用。

4.2完善汽車(chē)輕量化制造工藝體系

加大輕量化在汽車(chē)中的實(shí)際應(yīng)用，必須建立一個(gè)完善的輕量化生產(chǎn)制造體系，企業(yè)相關(guān)部門(mén)應(yīng)該對(duì)此加大創(chuàng)新力度，系統(tǒng)探究材料輕量化以及輕量化技術(shù)，從根本上改善其運(yùn)行性能和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)為了使得我國(guó)汽車(chē)輕量化技術(shù)體系可以盡快完善，就需要各大汽車(chē)制造企業(yè)甚至是各個(gè)行業(yè)共同建立聯(lián)系，相互溝通，共同建立一個(gè)完善的輕量化生產(chǎn)制造體系。

4.3提升工作人員專(zhuān)業(yè)技能水平

要想提高企業(yè)生產(chǎn)力，需要引進(jìn)大量的專(zhuān)業(yè)輕量化人才，由于目前輕量化材料應(yīng)用和制造方面發(fā)展時(shí)間較短，底蘊(yùn)不足，經(jīng)驗(yàn)欠缺等等問(wèn)題，需各大企業(yè)加大對(duì)輕量化材料的研究，保證專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持到位，同時(shí)還要加大對(duì)工作人員專(zhuān)業(yè)技能的培養(yǎng)、提升其職業(yè)素質(zhì)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)不僅包括對(duì)輕量化材料技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究，還重視輕量化的制造工藝，并建立起一個(gè)完善的輕量化技術(shù)體系，包括激光焊接技術(shù)、熱成型制造技術(shù)，液壓成型技術(shù)等多種制造工藝。 只要實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的輕量化發(fā)展，便可以提升汽車(chē)行業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，增強(qiáng)汽車(chē)運(yùn)行的整體性能，同時(shí)還要保證汽車(chē)運(yùn)行的安全性，以及減少對(duì)環(huán)境的危害性。 所以，應(yīng)該將汽車(chē)制造與輕量化材料以及輕量化制造工藝相結(jié)合，以加快汽車(chē)制造技術(shù)的多多元化發(fā)展。

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中北大學(xué) 山西太原 030051