汽車輕量化材料及制造工藝分析

趙雨

摘要：近年來，隨著社會經濟水平的提高，人們對于汽車也提出來更高的要求。這就要求設計人員在設計汽車的過程中更加注重汽車的安全性能、環保性能、人工智能等。汽車輕量化能夠有效改善汽車的性能，為汽車的安全運行提供保障。汽車輕量化已經成為汽車行業發展的趨勢，在設計和制造汽車的過程中，選擇輕量化的材料和工藝能夠有效提高汽車的使用性能，而且還能夠有效緩解道路運行的壓力。本文從汽車輕量化研究和分析入手，對于汽車輕量化的材料進行簡單的介紹，分析汽車輕量化材料及制造工藝。

關鍵詞：汽車;輕量化材料;制造工藝;分析

中圖分類號：U463.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0044-02

0? 引言

近年來，隨著科學技術的提高，為我國汽車行業的發展提供了技術支持。隨著生活水平的提高，對于物質和精神上的享受有了更高的要求。汽車也慢慢普及，成為人們的重要的交通工具，給人們的生活提供了一定的便捷，在人們日常生活中有極其重要的價值。但是隨著我國汽車的逐漸普及，也產生了一些不利影響，比如石油能源消耗問題、報廢汽車處理問題等，對人們的生活環境造成了嚴重的影響。因此對于汽車設計與制造的創新是解決這些問題的有效途徑，尤其是汽車輕量化研究進入人們的視野，這不僅有利于降低環境污染，而且還能夠提升汽車的安全環保性能等，為未來汽車發展提供了明確的方向。因此對于汽車輕量化材料及制造工藝進行分析是很有必要的。

1? 汽車輕量化研究和分析

1.1 汽車輕量化研究

汽車輕量化研究是目前汽車行業領域研究的重要課題，所謂的汽車輕量化并不是單純地簡化汽車車型。首先，在輕量化設計的過程中，確保的汽車性能不會發生相應的損害，從而科學、有效地降低汽車的重量。其次確保汽車制造成本降低或者不變，避免由于增加汽車制造的成本，導致汽車售價增加，降低了汽車的銷售量。

汽車輕量化技術是一種全新的技術，主要有以下兩部分組成：一是汽車結構的設計;二是輕量化材料的合理使用。這種技術不僅關注汽車的外形，更重要的是提高了對汽車性能的重視程度。目前，汽車結構的輕量化設計主要采用前輪驅動、高剛性結構、超懸結構等來達到汽車輕量化的目的。汽車輕量化材料的合理使用方面，可以選擇一些輕量化的材料來代替原有的材料來達到汽車輕量化的目標。

1.2 汽車材料的使用對于汽車輕量化起到決定性作用

汽車輕量化不僅有利于降低汽車的重量，而且還能夠有效降低汽車發動機的發電功率。具體來說，汽車輕量化設計和制造所采用的材料主要包括以下幾種：

①在制造汽車的過程中，選擇一些使用密度比較小、強度比較高的輕量化汽車材料，比如碳纖維、高強度鋼板等。

②還可以使用一些密度、工藝性能比較好的高強度鋼。

③使用新型材料加工而形成的輕量化結構材料，比如金屬基符合材料等。

2? 汽車輕量化材料

為了實現汽車輕量化，確保汽車的安全性能和環保性能是汽車行業所關注和研究的重要課題。在制造汽車的過程中可以選用一些輕量化材料來代替原有的汽車制造材料，從而實現輕量化的目的。

本文就汽車行業中使用比較廣泛的汽車材料做一個簡單的介紹，具體來說有以下五種材料：一是纖維增強材料，纖維增強材料主要是指玻璃纖維、碳纖維等等，經過一系列復雜的工藝形成的復合型材料，比如PP、PA66等，具有強度大、耐磨性好等特點，這種材料主要運用于制造汽車的托盤、支架等，從而保持汽車的穩定性和強度，以復合型材料代替原有的汽車制造材料，從而達到汽車輕量化的目的。二是低密度PP材料，該材料是所有樹脂材料中密度最小的，它的拉伸強度和剛度都比較好，但是這種材料的抗沖擊能力比較差。但是經過一系列的加工強化后，該產品的性能在許多行業都能與成本比較高的工程塑料相競爭，在汽車制造的過程中選用心中低密度PP材料，就能夠有效降低汽車的制造成本。這種低密度PP材料主要運用制造汽車保險桿、門板等部件有著明顯的汽車輕量化效果。三是工程塑料。工程塑料具有質量輕、防腐蝕性能好的特點，工程塑料主要運用于汽車零部件制造。而且工程塑料在汽車制造過程中的應用越來越廣泛，甚至在有些汽車制造中工程塑料已經遠遠超過了鐵的用量，塑料的質量比較輕，能夠有效降低汽車的重量。四是低VOC綠色環保材料，在傳統的汽車制造材料中，汽車內飾部件很容易揮發出一些有機化合物，簡稱為“VOC”，這種揮發性有機化合物對于汽車內空氣質量造成不利的影響。這種物質的揮發性比較強，尤其是車內溫度過高的時候，這些物質就會凝結在擋風玻璃上，對于汽車安全運行造成一定的影響。而且這種物質還會產生一定的異味，會給車內人員帶來一定的危害，有損人體健康。低VOC材料主要是通過一些高純度、高熱氧的添加劑，從而降低汽車內飾部件的揮發性，而且采用低VOC綠色環保材料能夠有效改善車內環境，保持駕駛人員的身體健康。五是鋁合金材料，與其他合金材料相比，鋁合金材料的質量比較輕，在設計和制造汽車過程中所運用的范圍也比較廣泛。鋁合金材料本身就具有很強的耐腐蝕性，但是這種材料的剛度比較小，需要進行一系列的加工操作，以此來提高鋁合金的剛度。將鋁合金應用于汽車零部件制造中，能夠有效吸收汽車碰撞中產生的能量，從而提高汽車的使用性能。目前在我國汽車制造中所運用的鋁合金材料主要包括變形鋁合金和鑄造鋁合金，其中鑄造鋁合金的應用范圍比變形鋁合金的應用范圍更廣，比如用于制造汽車發動機的鋼蓋、缸體制造等。

3? 汽車輕量化制造工藝

3.1 激光焊接技術制造工藝

在制造汽車零部件的時候，可以用激光焊接技術來進行汽車零部件的輕量化處理，尤其是對汽車的底板、側圍、尾門內板等汽車零部件進行相應輕量化處理，這種激光焊接技術能夠有效針對不同強度、厚度的鋼板進行有效的焊接，從而保證各個焊接部位的完整性和一致性，從而提高汽車材料的使用效率，減少汽車制造材料的浪費，進而能夠有效降低汽車的生產成本。這種激光焊接技術的優點主要體現在以下幾個方面：

①激光焊接技術能夠將不同強度、厚度的鋼板進行無縫焊接，從而降低汽車重量。這種技術能夠有效提升汽車本身的剛度，從而提高汽車的抗打擊能力，為汽車的安全運行提供良好的保障，而且能夠有效改善整個汽車的性能。

②這種激光焊接技術能夠有效改善整個汽車制造的流程，而且還能夠減少模具的數量，從而降低汽車制造的成本，從而獲取更大的經濟效益。

③這種激光焊接技術有著極強的工藝性特點，而且這是一種無縫焊接技術，具有很強的耐腐蝕效果。近年來，隨著科學技術的飛速發展，激光焊接技術也取得了一定的成效，但是這種技術在實際運用的過程中，還存在一定的不足。因此汽車行業領域的設計和研究人員一定要加強對于激光焊接技術研究的重視程度，能夠有效實現汽車輕量化的目標。但是這種激光焊接技術在實際應用的過程中還存在一定的問題。與普通鋼材相比，激光焊接技術的母材焊縫、尺寸可能會存在一定程度的差異，沒有辦法有效控制鋼材起皺、破裂的問題。因此只有構建合適的激光焊接模板，激光焊接技術才能充分發揮自己的優勢，這是激光焊接技術發展過程中需要解決的問題。

3.2 熱成型技術制造工藝

在設計和制造汽車的過程中，要想實現汽車輕量化的目標，就離不開熱成型技術制造工藝，這對于汽車零部件的制造有重要意義。熱成型技術的主要為鋼板加熱——形成奧氏體狀態——深加工。只有經過這一系列的操作，才能夠有效實現輕量化材料成型設計，這有利于提高汽車的性能，比如汽車的抗沖擊能力、抗腐蝕能力等。熱成型技術制造工藝的加工原理與傳統的冷沖壓有一定的差別，在具體的汽車制造和加工過程中，熱成型技術有著獨特的優勢，具體來說體現在以下方面：

①熱成型技術的回彈力度比較小，能夠準確控制汽車零件的尺寸，為汽車組裝工作奠定良好的基礎。

②運用熱成型技術所加工的零部件更薄，能夠有效降低汽車的整體重量，從而實現汽車輕量化的目標。

③運用熱成型技術所加工出來的零件具有很好的延展性和可塑性，能夠加工出一些比較復雜的零件。

④運用這種技術能夠有效降低材料的變形能力，從而提高汽車材料的使用效率，進而降低了汽車制造的成本，從而為汽車企業帶來更大的經濟效益。

⑤這種加工技術所加工出來的汽車零件表面硬度比較高，甚至會達到50洛氏硬度，比傳統的加工工藝高出2-3倍。但是目前我國的熱成型技術制造工藝還不夠成熟，不管是生產技術還是生產規模都沒有辦法達到國際先進的熱成型技術，還沒有辦法滿足我國汽車制造業的需要。雖然有一些汽車企業已經建立了熱成型生產線，但是這些技術都是從國外引進的，沒有自己的創新。隨著人們對于汽車輕量化研究的重視，各大研究機構也開始重視對于熱成型技術的研究，也取得了一定的研究成果，這有利于提高我國熱成型工藝的水平，推動我國汽車行業不斷向前發展。

4? 結束語

綜上所述，隨著社會經濟水平和人們生活水平的提高，人們對于汽車有了更高的要求。因此汽車的環保安全性能以及人工智能已經成為未來汽車發展的方向。近年來，隨著人們提高了對環境保護的重視程度，對于提高汽車的環保性能、安全性能、人工智能的研究已經成為汽車領域專家所研究的重要課題。尤其是對于汽車輕量化的研究，降低汽車的整體質量能夠有效降低汽車的能源損耗，能夠有效減少汽車尾氣的排放，降低汽車對于環境的污染程度。要想實現汽車輕量化的目標，其中最重要的就是選擇一些輕量化材料以及改善汽車輕量化制造工藝，從而實現汽車輕量化的目標，推動我國汽車行業持續健康的發展。

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