汽车节能减排发展现状与对策

林松

摘要：文章分析了国内外汽车制造业节能减排的现状，从冲压、焊接、涂装等工艺角度开展对比研究，阐述了先进制造工艺对节能减排的影响规律，并基于上述评估结果，对未来汽车制造业节能减排的方向提出对策，以推进中国汽车制造业进一步发展。

关键词：节能减排;汽车制造;先进制造工艺

This article analyzes the current situation of energy saving and emission reduction in automobile manufacturing industry at home and abroad，conducts comparative research from the perspective of stamping，welding，painting and other processes，and describes the influence law of advanced manufacturing technology on energy saving and emission reduction，then，based on above evaluation results，it proposes countermeasures for the future energy saving and emission reduction direction in the automobile manufacturing industry，so as to promote the further development of Chinas automobile manufacturing industry.

Energy saving and emission reduction;Automobile manufacturing;Advanced manufacturing process

0 引言

随着社会的快速发展，汽车已经成为人们现代生活中必不可少的交通运输工具。然而，汽车在给人们生活带来便利的同时，也在消耗大量的社会资源并排放大量污染物及温室气体。为解决上述问题，节能减排已成为全世界为谋求生存环境和社会经济可持续发展的必要措施。近些年，伴随着我國汽车工业的快速发展，汽车制造技术得到了一定的进步，逐渐缩小了与国际领先水平的差距，但节能减排新工艺与行业的领头者仍有明显差距。由此可见，为推动我国汽车产业快速发展，实现汽车生产制造过程中的节能减排已迫在眉睫。

目前，我国的汽车生产制造企业众多，消耗的资源及能源庞大，各企业之间生产制造技术、工艺水平、能耗及排放水平也参差不齐。部分汽车制造企业节能减排水平已达到国际领先，但仍然有一些企业沿用传统的生产制造工艺，造成环境严重污染，这并不符合节能减排的要求。因此，汽车制造业必须进行自身改造，从传统制造工艺升级或引进新技术入手，将节能减排渗透到汽车生产制造的各个环节中，从而促进节能减排。

1 冲压成型与节能减排

1.1 高强钢板的冲压成型工艺

高强钢板热成型作为汽车制造领域的热门技术，在轻量化、节能减排和提高安全性等方面发挥了重要作用，具有很大的潜在研究价值。在汽车制造上广泛采用高强钢板不仅可以为汽车轻量化带来显著的节能减排效果，而且在资源回收再利用等方面也具有明显优势。

桂中祥等人[1]通过选择性冷却进行了超高强钢板数值模拟，研究了超高强钢板在热成型过程中组织演变规律并指出该工艺当前存在的关键问题，提出了选择性冷却或将成为实现汽车轻量化与节能减排的关键技术。薛刊[2]开展了汽车车身冲压成型新技术研究，从成型技术、液力拉伸技术及电磁成型技术三方面进行新探讨，提出未来在汽车车身冲压工艺技术中，将混合智能新技术运用于其中将有助于解决现在的诸多问题。

1.2 轻质合金的冲压成型

郭玉琴等人[3]认为有效减轻车身自重，是实现汽车节能减排最直接而有效的手段，而实现汽车轻量化主要是通过采用轻量化材料和先进制造工艺来完成。李落星等人[4]认为铝、镁合金由于比强度和比刚度高，是汽车轻量化的理想材料，并针对汽车车身用的高性能铝、镁合金挤压成型和后续加工困难的问题，系统地开展挤压变形机理和精确仿真建模研究，开发包括基于数值仿真的等温挤压、“挤压、弯曲、淬火”一体化成型和镁合金连续挤压等一系列高效、短流程挤压加工新工艺、新装备，这将有助于为轻质合金在汽车制造上的大规模推广应用打下良好的基础。斯蒂芬·比尔等人[5]从动态生产瞬态进行定量分析，探究汽车制造生产系统中可能产生的节能减排的机会。韩小强等人[6]基于汽车轻量化和节能减排，深入研究了铝合金温成型技术的工艺特点和发展方向，重点探讨了汽车铝合金温成型技术的研究进展及关键成型装备。

2 增材制造与节能减排

增材制造技术，是一种基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术。其采用材料逐渐累加的方法制造实体零件，具有成型速度快、材料利用率高、生产周期短与数字化程度高等特点。科布乔[7]研究了3D打印技术，认为3D打印可以导致现有生产技术发生巨大的变化，通过从制造过程中排除出现的浪费，实现利润最大化，3D打印的应用能在制造车间和夹具生产过程中节约大量原料。袁茂强等人[8]研究了增材制造技术的分类、工作原理、应用领域及其国内外研究现状，总结出增材制造主要存在制造效率与精度低、性能尚难满足要求、设计理论与方法不完善等问题，并预测在关键问题得到解决后该项技术将得到广泛应用。祝天安等人[9]研究了增材制造技术的发展历程及应用情况，对光固化成型技术、选择性激光烧结及激光直接熔化制造技术展开探讨，介绍了与汽车发动机相关的增材制造技术与相关增材制造技术在汽车发动机的运用方向，其主要可应用于发动机零部件的直接制造和发动机试验研究。

3 焊接与节能减排

崔厚学等人[10]分析了我国轿车行业的发展实际后，研究了铝合金车身的焊装技术，结合铝合金焊接过程中出现的强度损失、焊接变形明显等问题，认为MIG焊和搅拌摩擦（点）焊是较为适宜的铝合金车身焊接技术，并对这两项技术展开了分析和研究。陈树君等人[11]研究了硼钢的焊接电流对点焊接头力学性能及显微组织的影响规律，发现热冲压硼钢点焊接头热影响区存在软化区，此软化区宽度随焊接电流的增大而增大;点焊接头的剪切断裂模式由界面断裂变为部分焊核拔出之后再发展为完全焊核拔出，这种转变由软化区宽度变化情况决定。该发现为超高强钢板在车身的更好应用提供了实验数据。刘军等人[12]分析了汽车工厂焊接车间生产工艺特点及焊接烟尘、焊接烟羽产生机理，将整体通风除尘空调系统与常规通风空调系统进行对比，利用计算机三维数字化模拟仿真与工程实际应用的手段，发现整体通风除尘空调系统节能减排效果明显。

4 涂装工艺与节能减排

车身涂装是汽车制造过程中工艺流程最长、技术复杂程度最高的环节之一，也是能源消耗最多的环节之一。近年来，涂装新材料、新技术和新工艺的应用和普及对涂装工艺节能减排、资源利用及工艺设计带来了新机遇，改善我国汽车工业涂装工艺现状已刻不容缓。方红燕等人[13]分析了国内汽车涂装能耗现状与国外的差距，研究了国内外先进节能涂装工艺技术，包括新一代环保无磷涂装前处理工艺（硅烷处理）、“三湿（3WET）”中涂、面漆喷涂及免中涂新工艺，也对涂装车间的节能减排展开了探讨，为我国汽车涂装工艺节能减排提出了建设性意见。李旋等人[14]对汽车涂料车间节能减排技术进行研究，阐述了汽车涂装前处理工艺、电泳工艺、喷涂工艺在节能减排方面的设计理念，从前处理工艺、面漆工艺、RTO热能的回收利用、涂料车间内的微创新这四个方面展开深入研究，认为通过采用先进的生产设备、环境友好型的新材料及对生产工艺的优化，汽车涂装所产生的污染势必将得到有效的控制。柯聪等人[15]研究了水性免中涂涂装工艺，这项技术不仅优化了涂装过程，还实现了节能减排，受到越来越多汽车制造厂商的采纳和运用，被认为是当前最具发展潜力的涂装技术之一。

5 结语

许多研究学者针对汽车先进制造工艺与节能减排从不同角度和层面进行了深入的研究，提出了相應的对策，在汽车制造过程中从一定程度上可以起到节能减排的效果。

但是，学者们对我国汽车制造业的节能减排的研究并没有系统化，大多停留在汽车生产过程中的某一个侧面进行研究。由于汽车的制造需要多个部门协同参与，涉及到大量制造工艺和流程，这就决定了汽车制造的节能减排是一个系统工程。但基于产业创新视角，运用系统科学理论研究汽车制造业节能减排的文献较为少见。因此笔者试图从整个汽车制造流程出发，以产业技术创新为基础，结合中国汽车制造业的实际，提出实际可行的汽车制造及节能减排措施，以促进中国汽车产业更好地发展。

参考文献：

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[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]李落星，周 佳，张 辉.车身用铝、镁合金先进挤压成形技术及应用[J].机械工程学报，2012，48（18）：35-43.

[5]Chang Q，Xiao G，Biller S，et al.Energy saving opportunity analysis of automotive serial production systems（March 2012）[J].IEEE Transactions on Automation Science and Engineering，2013，10（2）：334-342.

[6]韩小强，戴明华，胡 平，等.汽车铝合金覆盖件轻量化温成形技术关键问题[J].锻造与冲压，2013（12）：38-42.

[7]Cobb，Jon.3D Printing Jigs，Fixtures and Other Manufacturing Tools[J].Manufacturing Engineering，2015（5）：168.

[8]袁茂强，郭立杰，王永强，等.增材制造技术的应用及其发展[J].机床与液压，2016，44（5）：183-188.

[9]祝天安，添 玉，李国伟，等.增材制造技术在汽车发动机方面的应用[J].装备制造技术，2015（4）：138-140.

[10]崔厚学，邹恒琪，刘昌雄.铝合金车身的焊接技术[J].电焊机，2013，43（2）：34-37.

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[12]刘 军，王宗林，滕继东，等.汽车工厂焊接车间焊烟治理与节能[J].暖通空调，2012，42（4）：171-181.

[13]方红燕，苟海平.汽车行业先进涂装工艺及节能减排效果分析[J].汽车与配件，2013（45）：36-39.

[14]李 旋，肖其弘.浅析汽车涂料车间节能减排技术[J].中国涂料，2015，30（8）：65-67.

[15]柯 聪，董 蓓.汽车涂装免中涂工艺对钢板表面质量要求的影响[J].武汉工程职业技术学院学报，2016，28（4）：27-29.