汽车轻量化材料及制造工艺研究

王蹐尹

摘 要：近些年我国社会主义市场经济发展较快，科学技术水平不断提升，汽车行业也逐步进入高速发展阶段。在激烈的汽车行业市场竞争环境中，各个汽车企业要想在激烈的市场竞争中获取发展空间需要生产制造更多性能较强与质量更高的汽车，其中轻量化材料应用是重点要素。现阶段汽车轻量化材料应用主要有两种发展途径，首先是通过热成型、液压成型、激光拼焊等车身制造技术。其次是应用复合材料、铝合金、高强度钢等材料。本文对汽车轻量化材料及制造工艺进行分析，旨在提升汽车生产技术水平。

关键词：汽车轻量化 材料 制造工艺

中图分类号：U643.02 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0084-02

现代化汽车工业轻量化发展能全面控制污染物排放、降低能源大量消耗，近些年我国随着我国汽车产量不断提升，我国汽车工业发展中安全、环保、能耗问题日益突出的，为了全面加快现代化汽车工业全面发展，要不断提升燃油经济性，对各类温室气体排放量进行控制，相关制造商与管理部分要认识到汽车轻量化在节能减排中的重要作用。汽车轻量化就是在提升汽车强度与汽车安全性基础上，最大程度降低汽车质量，提升汽车安全性、动力性等，实现节能减排发展目标。

1 汽车轻量化材料及制造工艺研究原则概述

综合分析汽车整体构造，其中车身构造重量在总重量中占据的比重较大，约占1/3。所以通过优化车身材料选取能有效降低汽车自重。当前在汽车车身材料选取过程中需要依照以下基本原则。首先汽车在稳定行驶过程中要对汽车安全性、舒适性、稳定性进行探析。其次各类的焊接部件能冲压成型，生产制造中技术工艺性能完善，最后材料应用具有可回收性与良好的经济性。汽车工业全面发展的重要动力是基于材料基础进步基础上，提升汽车安全性，突出节能减排重要作用[1]。

2 现阶段汽车轻量化材料发展现状与趋势

根据相关数据统计显示，我国每年汽车产量都在逐步递增，市场销售量也在持续上涨。从国内市场与国外市场基本发展现状来看，我国汽车销量未来长远发展中都属于上涨阶段。汽车市场销量不断递增对推动我国制造业发展具有重要作用，也能對能源消耗与环境污染问题进行控制。从目前汽车轻量化材料应用主要类型来看，主要有镁铝合金和复合材料组成的轻质材料，其次是强度较高的高强钢等。

2.1 高强度钢

在汽车工业生产发展过程中钢铁材料应用量较多，在相同等级情况下，高强度钢可以适度调控钢板实际厚度，使得车身整体重量能得到有效控制。依照屈服强度的差异性，当前可以将钢分为低强度钢、高强度和超高强度钢。从测试中能看出，正常情况下低强度钢屈服强度低于210MPa，高强度钢屈服强度在220～550MPa之间，高于550MPa是超高强度钢。依照强化机理的差异性，当前能将高强度钢分为先进和普通高强度钢。其中普通高强度钢主要是由含磷钢、无间隙原子钢、各向同性钢等，先进高强度钢主要有热成型钢、复相钢、贝氏体钢等，由于钢铁材料综合性能较强。虽然高强度钢实际应用范围较广，但是在应用过程中也存在较多问题，提升钢板强度，将会导致钢成型性能降低，实际尺寸、伸长率等难以有效控制。当前国内企业能生产部分高强钢，但是钢质量与规格存在较大差异，和先进水平之间存在较大差异[2]。

2.2 铝合金

铝和钢的密闭相比，铝密度是钢的1/3，是目前应用频率较高的轻质材料。铝合金和钢材料相比，热导率较高，抗腐蚀性较好，便于生产加工制造。虽然铝强度低于钢强度，但是通过技术生产改造，能适应汽车轻量化对强度的基本要求。其次，铝合金比钢能吸收更多碰撞能，提升汽车碰撞安全性。从各项研究中能看出，通过铝合金材料替代低碳钢或是高强钢等，能对汽车温室气体排放量有效控制。所以全面扩大铝板合金材料使用量是汽车轻量化技术发展的重要趋势[3]。汽车应用铝合金主要有铸造铝合金与变形铝合金，其中铸造铝合金应用量较多，可以在汽车车轮、保险杠、发动机缸体、缸盖、离合器壳等位置进行应用。此外，随着我国各项技术不断发展，粉末冶金铝合金、泡沫铝等各类铝合金材料还在研发过程中。现阶段在汽车工业发展过程中铝合金材料实际应用最大限制性问题就是成本控制、焊接技术工艺等。当前全面控制成本，提升铝合金成形性能具有重要意义，能有效推动我国汽车轻量化进程发展[4]。

2.3 镁合金

镁是汽车工业生产中应用质量较轻的有色金属材料，镁合金比刚度与比强度较高，轻量化成效更加明显。其次，镁合金散热性较好，容易回收，是现阶段市场发展中应用潜力较高的汽车轻量化材料。结合生产方式差异性，当前镁合金主要有铸造镁合金与变形镁合金，其中应用广泛的是铸造镁合金，主要是由于变形镁合金生产加工成本较高。仪表盘骨架、转向盘、轮毂等都应用到镁合金。目前镁合金应用主要是受到技术要素限制，目前各类镁合金生产制造成本较高。镁合金在韧性、强度、抗腐蚀性方面存在较大不足之处，所以当前强化汽车关键部位应用镁合金，生产研发更多性能较强的镁合金是未来市场发展重要方向[5]。

3 汽车轻量化制造工艺探析

3.1 激光拼焊板成型技术

对汽车轻量化发展来说，合理应用激光拼焊板成型技术具有重要意义，当前在汽车轮罩、尾门内板、侧围都需要应用此项技术。此类技术在板材加工过程中有效应用能使得不同材质与厚度的钢板有效焊接在一起，能有效控制搭边等因素导致的资源浪费问题。全面提升材料应用效率，在汽车生产制造阶段广泛应用。激光拼焊板成型技术应用和电焊技术应用相比，技术应用价值较为突出，能将不同材质的材料焊接在一起，使得材料应用价值都能有效发挥，全面优化车身理学性能，提升汽车强度与稳定性基础上使得汽车结构质量降低。其次在加工生产中能有效降低模具数量，促使生产成本能得到有效控制。还能降低搭边等不同要素引发的材料大量消耗与浪费问题，提升材料利用率的同时，对零件结构进行有效优化。

3.2 热成型技术

热成型技术在汽车轻量化发展过程中具有重要意义，在汽车衡量以及加强版等零件中应用较为广泛。热成型技术应用过程中就是将钢材有效加热，达到奥氏体状态之后进行加工。此类生产加工方式合理应用能有效完善材料成型性能，也能有效完善加工零件强度与延展性。和传统冷冲压相比热成型技术工艺应用优势较多，首先能全面提升零件加工进度，还能降低汽车重量。对复杂性较高的零件加工，提升其塑性与延展性。全面控制板料变形抗力等，对生产成本还能有效优化。

4 结语

综合上述，在未来一段时间内汽车行业发展中轻量化是重要方向，目前汽车生产过程中的重要问题是降低成本的同时实现轻量化目标。全面发挥材料与加工成型应用优势，推动汽车行业全面发展，节约资源和保护环境。

参考文献

[1] 李智聪.汽车轻量化材料及制造工艺研究现状的分析[J].汽车与驾驶维修：维修版，2017（7）：102.

[2] 张磊.汽车轻量化材料及制造工艺研究现状[J].科技展望，2017，27（3）：38.

[3] 郭玉琴，朱新峰，杨艳，等.汽车轻量化材料及制造工艺研究现状[J].锻压技术，2015，40（3）：1-6.

[4] 陈进.汽车轻量化材料及制造工艺研究浅析[J].中国市场，2016（41）：40-42.

[5] 杜弘.汽车轻量化材料及制造工艺分析[J].科技资讯，2017，15（28）：95-96.