汽車輕量化材料及制造工藝研究

王蹐尹

摘 要：近些年我國社會主義市場經濟發展較快，科學技術水平不斷提升，汽車行業也逐步進入高速發展階段。在激烈的汽車行業市場競爭環境中，各個汽車企業要想在激烈的市場競爭中獲取發展空間需要生產制造更多性能較強與質量更高的汽車，其中輕量化材料應用是重點要素。現階段汽車輕量化材料應用主要有兩種發展途徑，首先是通過熱成型、液壓成型、激光拼焊等車身制造技術。其次是應用復合材料、鋁合金、高強度鋼等材料。本文對汽車輕量化材料及制造工藝進行分析，旨在提升汽車生產技術水平。

關鍵詞：汽車輕量化 材料 制造工藝

中圖分類號：U643.02 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0084-02

現代化汽車工業輕量化發展能全面控制污染物排放、降低能源大量消耗，近些年我國隨著我國汽車產量不斷提升，我國汽車工業發展中安全、環保、能耗問題日益突出的，為了全面加快現代化汽車工業全面發展，要不斷提升燃油經濟性，對各類溫室氣體排放量進行控制，相關制造商與管理部分要認識到汽車輕量化在節能減排中的重要作用。汽車輕量化就是在提升汽車強度與汽車安全性基礎上，最大程度降低汽車質量，提升汽車安全性、動力性等，實現節能減排發展目標。

1 汽車輕量化材料及制造工藝研究原則概述

綜合分析汽車整體構造，其中車身構造重量在總重量中占據的比重較大，約占1/3。所以通過優化車身材料選取能有效降低汽車自重。當前在汽車車身材料選取過程中需要依照以下基本原則。首先汽車在穩定行駛過程中要對汽車安全性、舒適性、穩定性進行探析。其次各類的焊接部件能沖壓成型，生產制造中技術工藝性能完善，最后材料應用具有可回收性與良好的經濟性。汽車工業全面發展的重要動力是基于材料基礎進步基礎上，提升汽車安全性，突出節能減排重要作用[1]。

2 現階段汽車輕量化材料發展現狀與趨勢

根據相關數據統計顯示，我國每年汽車產量都在逐步遞增，市場銷售量也在持續上漲。從國內市場與國外市場基本發展現狀來看，我國汽車銷量未來長遠發展中都屬于上漲階段。汽車市場銷量不斷遞增對推動我國制造業發展具有重要作用，也能對能源消耗與環境污染問題進行控制。從目前汽車輕量化材料應用主要類型來看，主要有鎂鋁合金和復合材料組成的輕質材料，其次是強度較高的高強鋼等。

2.1 高強度鋼

在汽車工業生產發展過程中鋼鐵材料應用量較多，在相同等級情況下，高強度鋼可以適度調控鋼板實際厚度，使得車身整體重量能得到有效控制。依照屈服強度的差異性，當前可以將鋼分為低強度鋼、高強度和超高強度鋼。從測試中能看出，正常情況下低強度鋼屈服強度低于210MPa，高強度鋼屈服強度在220～550MPa之間，高于550MPa是超高強度鋼。依照強化機理的差異性，當前能將高強度鋼分為先進和普通高強度鋼。其中普通高強度鋼主要是由含磷鋼、無間隙原子鋼、各向同性鋼等，先進高強度鋼主要有熱成型鋼、復相鋼、貝氏體鋼等，由于鋼鐵材料綜合性能較強。雖然高強度鋼實際應用范圍較廣，但是在應用過程中也存在較多問題，提升鋼板強度，將會導致鋼成型性能降低，實際尺寸、伸長率等難以有效控制。當前國內企業能生產部分高強鋼，但是鋼質量與規格存在較大差異，和先進水平之間存在較大差異[2]。

2.2 鋁合金

鋁和鋼的密閉相比，鋁密度是鋼的1/3，是目前應用頻率較高的輕質材料。鋁合金和鋼材料相比，熱導率較高，抗腐蝕性較好，便于生產加工制造。雖然鋁強度低于鋼強度，但是通過技術生產改造，能適應汽車輕量化對強度的基本要求。其次，鋁合金比鋼能吸收更多碰撞能，提升汽車碰撞安全性。從各項研究中能看出，通過鋁合金材料替代低碳鋼或是高強鋼等，能對汽車溫室氣體排放量有效控制。所以全面擴大鋁板合金材料使用量是汽車輕量化技術發展的重要趨勢[3]。汽車應用鋁合金主要有鑄造鋁合金與變形鋁合金，其中鑄造鋁合金應用量較多，可以在汽車車輪、保險杠、發動機缸體、缸蓋、離合器殼等位置進行應用。此外，隨著我國各項技術不斷發展，粉末冶金鋁合金、泡沫鋁等各類鋁合金材料還在研發過程中。現階段在汽車工業發展過程中鋁合金材料實際應用最大限制性問題就是成本控制、焊接技術工藝等。當前全面控制成本，提升鋁合金成形性能具有重要意義，能有效推動我國汽車輕量化進程發展[4]。

2.3 鎂合金

鎂是汽車工業生產中應用質量較輕的有色金屬材料，鎂合金比剛度與比強度較高，輕量化成效更加明顯。其次，鎂合金散熱性較好，容易回收，是現階段市場發展中應用潛力較高的汽車輕量化材料。結合生產方式差異性，當前鎂合金主要有鑄造鎂合金與變形鎂合金，其中應用廣泛的是鑄造鎂合金，主要是由于變形鎂合金生產加工成本較高。儀表盤骨架、轉向盤、輪轂等都應用到鎂合金。目前鎂合金應用主要是受到技術要素限制，目前各類鎂合金生產制造成本較高。鎂合金在韌性、強度、抗腐蝕性方面存在較大不足之處，所以當前強化汽車關鍵部位應用鎂合金，生產研發更多性能較強的鎂合金是未來市場發展重要方向[5]。

3 汽車輕量化制造工藝探析

3.1 激光拼焊板成型技術

對汽車輕量化發展來說，合理應用激光拼焊板成型技術具有重要意義，當前在汽車輪罩、尾門內板、側圍都需要應用此項技術。此類技術在板材加工過程中有效應用能使得不同材質與厚度的鋼板有效焊接在一起，能有效控制搭邊等因素導致的資源浪費問題。全面提升材料應用效率，在汽車生產制造階段廣泛應用。激光拼焊板成型技術應用和電焊技術應用相比，技術應用價值較為突出，能將不同材質的材料焊接在一起，使得材料應用價值都能有效發揮，全面優化車身理學性能，提升汽車強度與穩定性基礎上使得汽車結構質量降低。其次在加工生產中能有效降低模具數量，促使生產成本能得到有效控制。還能降低搭邊等不同要素引發的材料大量消耗與浪費問題，提升材料利用率的同時，對零件結構進行有效優化。

3.2 熱成型技術

熱成型技術在汽車輕量化發展過程中具有重要意義，在汽車衡量以及加強版等零件中應用較為廣泛。熱成型技術應用過程中就是將鋼材有效加熱，達到奧氏體狀態之后進行加工。此類生產加工方式合理應用能有效完善材料成型性能，也能有效完善加工零件強度與延展性。和傳統冷沖壓相比熱成型技術工藝應用優勢較多，首先能全面提升零件加工進度，還能降低汽車重量。對復雜性較高的零件加工，提升其塑性與延展性。全面控制板料變形抗力等，對生產成本還能有效優化。

4 結語

綜合上述，在未來一段時間內汽車行業發展中輕量化是重要方向，目前汽車生產過程中的重要問題是降低成本的同時實現輕量化目標。全面發揮材料與加工成型應用優勢，推動汽車行業全面發展，節約資源和保護環境。

參考文獻

[1] 李智聰.汽車輕量化材料及制造工藝研究現狀的分析[J].汽車與駕駛維修：維修版，2017（7）：102.

[2] 張磊.汽車輕量化材料及制造工藝研究現狀[J].科技展望，2017，27（3）：38.

[3] 郭玉琴，朱新峰，楊艷，等.汽車輕量化材料及制造工藝研究現狀[J].鍛壓技術，2015，40（3）：1-6.

[4] 陳進.汽車輕量化材料及制造工藝研究淺析[J].中國市場，2016（41）：40-42.

[5] 杜弘.汽車輕量化材料及制造工藝分析[J].科技資訊，2017，15（28）：95-96.