汽車輕量化材料及連接技術(shù)現(xiàn)狀分析

任立新

通鋼股份公司設(shè)備工程部 吉林 通化 134000

正文：

近些年來，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對汽車的需求也越來越多，汽車行業(yè)的發(fā)展也越來越迅猛。自然地，，人們對汽車的要求也越來越高，汽車行業(yè)的競爭愈來愈激烈，汽車制造企業(yè)要想在激烈的競爭中脫穎而出，就必須不斷地進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新。同時(shí)，國家加大力度對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行整治，提倡節(jié)能減排，加強(qiáng)對新能源的開發(fā)和使用。這就使得汽車行業(yè)要加強(qiáng)對節(jié)能減排的重視。汽車輕量化就是要求汽車消耗更少的燃油，盡可能少的排放汽車尾氣，減少對環(huán)境的傷害，在保證汽車的安全性能和使用性能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)汽車的減重。汽車輕量化能夠極大地降低燃油消耗，減少尾氣排放，還能夠延長輪胎的使用壽命。汽車輕量化已經(jīng)成為了汽車制造企業(yè)的重要的競爭手段，有利于提升自身的競爭力。在汽車輕量化的過程中，輕量化材料的應(yīng)用和連接技術(shù)的使用是其中的關(guān)鍵，本文就是主要針對輕量化材料和連接技術(shù)進(jìn)行分析。

一、國內(nèi)輕量化材料發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，減少汽車尾氣的排放，降低汽車對環(huán)境的污染可以通過減少汽車的重量來實(shí)現(xiàn)，從汽車的整體構(gòu)造來看，汽車的車身占據(jù)了極大地重量，約占整個(gè)汽車重量的三分之一。這就表明，減少汽車的重量就要從汽車車身的材料入手，在保證汽車各方面性能不受影響的基礎(chǔ)上，選擇能夠減少汽車車身重量的材料。對于汽車輕量化的材料要求不僅僅能夠提高汽車的穩(wěn)定新性能、舒適性能、安全性能，具備良好的經(jīng)濟(jì)性，還要能夠達(dá)減少重量，降低能源消耗，減少尾氣排放的目的。目前市場上對于通用型汽車的輕量化材料主要就分為兩類：一種就是以高強(qiáng)鋼為主的高強(qiáng)度材料；另一種就是以復(fù)合材料、鎂鋁合金為主的輕質(zhì)材料。

（一）高強(qiáng)度鋼的選用能夠在保證汽車的強(qiáng)度基礎(chǔ)上減輕汽車的重量。汽車行業(yè)對高強(qiáng)度鋼的使用也越來越多，但是隨著高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度的增加，鋼的伸長率會(huì)受到極大的影響，鋼材料的焊接和成型都不容易受到控制，加大了對高強(qiáng)度鋼的加工難度[1]。而且，雖然我國在生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼方面掌握了一些技術(shù)，但是生產(chǎn)出的高強(qiáng)度鋼的質(zhì)量還是存在一定的不足。

（二）鎂鋁合金在零件制造方面得到了很大的應(yīng)用。鎂鋁合金相較于高強(qiáng)度鋼更能夠減輕車身的重量，更有利于碳排放量的減少，而且在制作成本上更具有優(yōu)勢，而且由于鎂合金自身具備的特殊性質(zhì)，使汽車具備更好的減震和散熱性能。在汽車輕量化中，鎂鋁合金的應(yīng)用具有更廣泛的前景[2]。現(xiàn)如今，對于鎂鋁合金的生產(chǎn)加工已經(jīng)得到越來越多的關(guān)注，對鎂鋁合金的生產(chǎn)技術(shù)也越來越多的人進(jìn)行研究。我國在鎂鋁合金的生產(chǎn)技術(shù)方面仍存在一定的欠缺，要加強(qiáng)對鎂鋁合金材料的生產(chǎn)技術(shù)的研究開發(fā)，有力地推動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。

（三）塑料和復(fù)合材料最早主要是應(yīng)用在汽車內(nèi)外部的裝飾上，現(xiàn)如今塑料和復(fù)合材料已經(jīng)用在了汽車的結(jié)構(gòu)件上，對汽車輕量化起到了極大的作用。目前，這些材料還主要是用作制作汽車的基礎(chǔ)構(gòu)件上，比如汽車的儀表板、汽車油箱、風(fēng)扇的葉片等，但是這些材料在以后會(huì)逐漸在機(jī)車結(jié)構(gòu)構(gòu)件上使用，對塑料和復(fù)合材料的使用會(huì)越來越廣泛，在車身中的應(yīng)用比例也會(huì)越來越大[3]。加強(qiáng)對塑料和復(fù)合材料的應(yīng)用，會(huì)更有利于汽車輕量化的實(shí)現(xiàn)。

二、連接技術(shù)現(xiàn)狀分析

汽車的連接技術(shù)有很多種，其中包括鉚接、焊接、膠接等，如今由于對高強(qiáng)度鋼、鎂鋁合金、塑料和復(fù)合材料等這些輕量化材料的使用，使得傳統(tǒng)的焊接技術(shù)已不適用。對于不同種類的材料的連接，相關(guān)技術(shù)人員針對其各自的特點(diǎn)已經(jīng)開發(fā)了一些新的連接技術(shù)。

（一）無鉚釘鉚接是一種機(jī)械連接技術(shù)，在汽車車身的制造中運(yùn)用機(jī)械連接的應(yīng)用最為廣泛的一種連接技術(shù)。這種技術(shù)主要就是利用一個(gè)專門的連接模具，借助汽車輕量化材料自身具有的可塑性，在沖壓過程中的擠壓出形成一個(gè)互相鑲嵌的矩形點(diǎn)或者是圓點(diǎn)，由此將層層的板件連接在一起[4]。這種連接技術(shù)由于是一種機(jī)械連接，其操作較為簡單而且耗費(fèi)的資金較少，所以在汽車車身制造中得到較為廣泛的應(yīng)用，但是這種技術(shù)也正是由于是人為操作，使得其疲勞強(qiáng)度和靜態(tài)強(qiáng)度較低，不能用作承載的部位。

（二）攪拌摩擦焊是一種新型的材料連接技術(shù)。攪拌摩擦焊技術(shù)主要就是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭和工件之間產(chǎn)生的摩擦產(chǎn)生熱量作為熱源，使得母材處于沒有熔化的狀態(tài)，并使其擠壓在一起，最后隨著熱量的逐漸降低，從而形成新的連接[5]。攪拌摩擦焊主要用在汽車的電池箱體、底盤、電機(jī)殼等部件。這種連接技術(shù)不存在輻射而且變形較小，綠色環(huán)保，不會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生污染。

（三）冷金屬過度焊接技術(shù)是屬于MIG/MAG 焊接技術(shù)的一種，主要是講焊絲的運(yùn)動(dòng)和焊接的過程結(jié)合在一起，然后要求嚴(yán)格地控制熔滴在過渡過程中的輸入電流，這樣就會(huì)極大幅度地降低焊接過程的熱輸入，這種焊接技術(shù)主要是用在焊接鋼和鋁[6]。

結(jié)束語

汽車行業(yè)對能源的消耗較大，汽車輕量化作為節(jié)能減排的一種重要手段，已然成為一種發(fā)展趨勢。對于汽車輕量化，要注重輕量化材料的研究和選擇。輕量化材料的種類有很多，單一的輕量化材料不足以達(dá)到輕量化的目標(biāo)，這就要求將多種輕量化材料進(jìn)行混合使用，以便更好地達(dá)到汽車輕量化的要求。但是，多種材料的混合，就對連接技術(shù)提出了更高的要求，因此，企業(yè)不僅僅要加強(qiáng)對輕量化材料的研究和混合，還要加強(qiáng)對連接技術(shù)的研究，不斷地提高汽車輕量化材料的連接技術(shù)，更高地推動(dòng)汽車輕量化的發(fā)展。