李智聰

（河源理工學(xué)校 517000)

汽車輕量化材料及制造工藝研究現(xiàn)狀的分析

李智聰

（河源理工學(xué)校 517000)

隨著輕量化逐漸成為汽車制造業(yè)的發(fā)展方向，采用輕量化的材料和工藝不僅能提高汽車的安全性能，也能減輕城市道路的壓力。汽車輕量化的目標(biāo)需要通過(guò)采用輕量化的材料以及先進(jìn)的制造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文將探究汽車輕量化材料及制造工藝研究現(xiàn)狀。

汽車制造；輕量化材料；制造工藝

1 輕量化材料的應(yīng)用

1.1 鋁合金材料

鋁合金是一種質(zhì)量較輕的材料，在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛。這種材料具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱性和抗腐蝕性，但是其強(qiáng)度與鋼材相比有很大差距。需要采用一些技術(shù)對(duì)其性能進(jìn)行改造，以提高鋁合金材料的強(qiáng)度。在實(shí)際應(yīng)用中，鋁合金材料能夠吸收汽車碰撞產(chǎn)生的能量，提高汽車的安全性能[1]。在現(xiàn)階段的汽車制造中，應(yīng)用的鋁合金材料主要包括鑄造鋁合金以及變形鋁合金兩種，其中鑄造鋁合金的應(yīng)用更廣泛一些，主要在汽車發(fā)動(dòng)過(guò)機(jī)的鋼蓋及缸體制造中應(yīng)用，變形鋁合金則主要應(yīng)用在車身覆蓋的加工中。另外，在當(dāng)前的汽車零件制造中，泡沫鋁以及鋁基復(fù)合材料也在研究與探索中。另外，在應(yīng)用鋁合金類的輕型材料過(guò)程中還應(yīng)做好焊接工作。

1.2 高強(qiáng)度材料

在汽車制造過(guò)程中，鋼材是應(yīng)用最廣泛的材料，這是因?yàn)殇摬木哂泻芨叩膹?qiáng)度。在同等強(qiáng)度的條件下，應(yīng)用高強(qiáng)度材料可以減輕鋼板的厚度，從整體上減輕汽車的重量。在應(yīng)用的過(guò)程中，要以屈服強(qiáng)度的差異為依據(jù)，將鋼材分成不同的類型，包括超強(qiáng)度鋼、高強(qiáng)度鋼以及低強(qiáng)度鋼。強(qiáng)度小于201 MPa的鋼材屬于低強(qiáng)度鋼材，強(qiáng)度在201～550 MPa之間的屬于高強(qiáng)度鋼材；強(qiáng)度大于550 MPa的屬于超強(qiáng)度鋼材。高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用廣泛，但是存在焊接性能較差，給制造工作帶來(lái)了一定的難度。

1.3 塑料以及其他復(fù)合材料

在汽車制造中，塑料材料的應(yīng)用有很多限制，主要應(yīng)用于非金屬汽車部件的制造中。這類材料具有成本低、抗腐蝕性強(qiáng)、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。除了保障汽車制造的質(zhì)量需求以及經(jīng)濟(jì)性需求外，還能起到一定的美化作用。主要應(yīng)用在內(nèi)飾件以及外飾件制造中，如擋泥板、儀表盤等部件。就我國(guó)當(dāng)前的汽車生產(chǎn)情況而言，非金屬材料應(yīng)用極少，且多應(yīng)用于汽車的非關(guān)鍵部位。

2 輕量化制造工藝

2.1 激光拼焊工藝

在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中，汽車結(jié)構(gòu)通常都采用鋼制結(jié)構(gòu)，使用激光拼焊板方式制造。這種方式在車身制造中應(yīng)用最為廣泛，也是較先進(jìn)的制造技術(shù)。在制造的過(guò)程中，采用激光焊接技術(shù)將不同厚度、強(qiáng)度的材料焊接成一個(gè)完整的零件，這種零件的強(qiáng)度比較大，能夠滿足汽車在安全性能上的需求。融合之后，要對(duì)零件進(jìn)行整體沖壓，使零件固定成型。應(yīng)用激光拼焊技術(shù)能夠最大限度的發(fā)揮材料的性能，減輕汽車的整體重量，有效的減少材料的消耗，提高材料利用效率。但這種技術(shù)在當(dāng)前的應(yīng)用中仍然存在一些問(wèn)題。與普通板材相比，激光拼焊板的母材性能、焊縫、尺寸等存在一定的差異，無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)控起皺、破裂等問(wèn)題，需要構(gòu)建合適的激光拼焊沖壓模板，激光拼焊技術(shù)的應(yīng)用才能發(fā)揮最好的效果，這是發(fā)展過(guò)程中需要解決的問(wèn)題。

2.2 熱形成工藝

在汽車部件制造的過(guò)程中，要對(duì)熱沖壓高強(qiáng)鋼板材料進(jìn)行加熱處理，使其溫度滿足奧氏體結(jié)晶的需求[2]。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，奧氏體會(huì)逐漸保持均勻的狀態(tài)，然后迅速放入冷卻模板中，通過(guò)保壓以及快速冷卻等方法，讓奧氏體轉(zhuǎn)化成板條狀的馬氏體，改變其結(jié)構(gòu)，提高材料的強(qiáng)度。通常情況下，熱成型包含直接成型與間接成型兩種方式。直接成型是指在制造的過(guò)程中，對(duì)板材進(jìn)行快速的沖壓，在構(gòu)造簡(jiǎn)單的汽車零件生產(chǎn)中常常應(yīng)用此工藝。間接成型技術(shù)是在加熱板材之前，先進(jìn)行預(yù)成型處理，將材料放在冷卻模具中，快速的沖壓，這種工藝主要應(yīng)用在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組合構(gòu)建板塊較多、形變也比較大的零件加工中。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，時(shí)代的發(fā)展促進(jìn)了汽車產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步，汽車制造的輕量化技術(shù)也在不斷成熟。在發(fā)展的過(guò)程中，需要加大資金投入，開發(fā)新型輕量化材料技術(shù)，解決輕量化過(guò)程中的技術(shù)難題，并結(jié)合綠色節(jié)能及信息化技術(shù)，促進(jìn)汽車輕量化的發(fā)展。

[1]陳辛波,杭鵬,王葉楓.電動(dòng)汽車輕量化技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車工程師,2015(11)：23-24.

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

U461文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

李智聰，助理講師，本科，研究方向?yàn)槠嚇?gòu)造與維修方向。