汽车轻量化材料及制造工艺研究现状

卢晓亮

摘 要：随着当前社会生产力的不断提升，汽车行业已经发展到一定的水平，在其未來发展中逐渐朝着轻量化方向发展。汽车轻量化能够极大的提高汽车的安全性能，并且有利于缓解现代城市紧张的交通压力，对进一步加快城市发展，为人们提供更加便利的生活具有重要意义。汽车轻量化材料及制造工艺是实现汽车行业轻量化发展的前提基础，也是促进其发展的关键点。本文对当前汽车轻量化材料发展现状及趋势进行了分析，探讨了汽车轻量化制造工艺，旨在促进汽车轻量化发展，为人们提供更高性能质量的汽车产品。

关键词：汽车轻量化;制造工艺;材料

1 引言

随着现代社会不断发展，人们对汽车产品的质量与性能提出了更高的要求，其不仅需要具有高水平的交通工具性能，并且在污染物排放、能源消耗等方面也需要进行全面有效的控制。近年来，随着我国汽车保有量不断增加，随之而来的汽车安全、环保、能耗问题日益凸显，进一步促进汽车行业发展，就需要在满足人们对汽车产品的需求的同时，降低对汽车排放对环境的污染，减少汽车能耗。汽车轻量化发展是未来汽车行业发展的重要方向，其在满足人们对汽车安全性、动力性、功能性等要求的同时，还可以有效控制汽车污染物的排放量，降低能源消耗，实现节能减排的目标。

2 汽车轻量化材料发挥在那现状与趋势

随着社会经济水平的不断提升，我国家庭汽车保有量连续多年呈现上升趋势，并且这种趋势在未来很长一段时间内将会持续，汽车行业具有广阔的发展空间。汽车市场销售量的不断增加，为我国制造业发展发挥重要的推动作用，与此同时，由汽车行业发展所带来的一系列安全、环保、能耗问题越来越受到社会的广泛关注。相关数据表明，当汽车自重下降，则其能源消耗量随之下降，且其排放量也相应的降低。因此，在未来汽车行业发展中，不仅需要实现降低汽车排放与能耗，提高燃油效率等，还需要重视对有效降低汽车自重。基于此，汽车轻量化发展成为一个重要发展趋势。实现汽车轻量化，离不开对汽车轻量化材料的应用。当前市场中汽车轻量化材料一种是轻质材料，主要以复合材料与镁铝合金为主;一种是高强度材料，最为典型的是高强钢。

2.1 铝合金

当前应用频率较高的轻质材料当属铝合金材料，铝的密度相比于钢材料来说，仅是其三分之一。同时，相比于钢材料，铝合金的热导率更高，并且具有良好的抗腐蚀性，极大的提高了生产、加工、制造的便利性，虽然铝合金的强度要低于钢材料，但是利用现代生产技术进行改造后，其强度也可以达到汽车轻量化的要求。更为重要的是，铝合金能够吸收碰撞能的能力要远高于钢材料，极大的提高了汽车的安全性。有相关研究表明，在汽车制造中运用铝合金材料取代低碳钢等，能够有效控制汽车污染物的排放量。总而言之，扩大铝合金材料在汽车生产制造中的应用范围，是汽车轻量化发展的重要方向。在汽车轻量化制造中应用铝合金，主要有铸造与变形两种铝合金。相对来说，铸造铝合金的应用范围较广，包括了汽车车轮、保险杠、缸盖等多处位置的应用。除此之外，随着我国技术研发速度的加快，铝合金材料种类不断增加，包括粉末冶金铝合金与泡沫铝等材料逐渐进入研发进程中。就目前而言，我国在汽车轻量化材料铝合金在实际应用中的最大问题即在成本控制与焊接工艺等方面，有效解决问题，是提升我国汽车轻量化发展水平的重要途径。

2.2 镁合金

镁是一种有色金属材料，其质量较轻，在汽车工业生产中的应用较多。镁合金的比刚度与比强度都较高，能够实现良好的轻量化效果。同时，镁合金具有良好的散热性，回收方便，其在目前的汽车轻量化材料市场中的竞争力较强。从生产方式不同的角度来看，镁合金类型主要可以分为铸造与变形两种。由于受到生产加工成本限制，相较于变形镁合金来说，铸造镁合金的应用范围更加广泛。在汽车制造中仪表盘骨架、转向盘等都能够应用镁合金。就目前而言，镁合金的应用受到限制的主要原因是技术水平差距，与生产加工成本较高。并且从韧性、强度与抗腐蚀性方面来看，镁合金材料的缺陷性较为明显，因此需要不断加强镁合金材料的生产研发，从而提高其在汽车轻量化发展中的应用。

2.3 高强度钢

钢材料是在汽车生产制造中应用较多的材料，高强度钢在等级相同的情况下，能够对钢板的厚度进行调整和控制，从而实现控制减轻汽车车身自重的目的。根据屈服强度的不同，钢材料可以分为低强度钢、高强度钢与超高强度钢三种。其中，根据实际测试可以得出，在同一正常环境中，低强度钢的屈服强度在210Mpa以下，而高强度钢的屈服强度则高于220Mpa，低于550Mpa;当钢材料的屈服强度高于550Mpa时，则其为超高强度钢。根据强化机理的不同，高强度钢又可以分为先进与普通两种高强度钢。其中，普通高强度钢主要包括各向同性钢、无间隙原子钢以及含鳞钢等;先进高强度钢主要包括贝氏体钢、复相钢、热成型钢等。目前，随着技术快速发展，高强度钢在汽车行业的应用越来越多，但仍旧存在一些技术性难题影响其应用。如，刚强度的提升伴随着钢材料成型性能的下降，并且也会降低其伸长率，难以有效控制高强度钢成型与焊接性能，极大的增加了材料的加工难度，制造工艺也难以达到理想。虽然目前我国在独立生产高强度钢的技术领域取得了一定的突破，但仍旧与世界先进技术水平存在一定的差距。

3 汽车轻量化制造工艺

3.1 激光拼焊板成型技术

激光拼焊板成型技术在汽车轻量化制造中占据非常重要的地位，汽车的底板、尾门内板等多种零部件的制造在成型过程中都需要应用这种技术。应用激光拼焊板成型技术进行板材加工，能够实现对不同材质及钢板厚度焊接成型的目的，极大的减少了由于搭边等问题造成的资源浪费现象，有效提高材料的利用率。因此，其在制造业的应用范围十分广泛。具体来说，激光拼焊板成型技术的优势有以下几个方面。第一，通过将不同材质及钢板厚度的材料焊接在一起，能够将拼焊板的各种不同材料的优势发挥出来，从而有效的优化汽车车身的力学性能，提升汽车强度，降低汽车质量;第二，使用激光拼焊板成型技术，所需要的加工模具数量较少，从而能够有效减少加工成本;第三，不会因为搭边等原因出现材料浪费，有效提升材料利用率的同时，还可以使零件结构得到优化。

3.2 热成型技术

随着汽车轻量化不断发展，热成型技术的应用重要性逐渐突显，普遍应用于汽车横梁及加强版等重要零部件中。热成型技术主要是通过将钢材加热，直至其呈现奥氏体状态，然后在进行加工。采用热成型技术，能够有效改善材料的成型性能，进而提高加工零件的延展性与强度，降低加工零件质量，提升其冲压性能。具体来说，热成型技术的主要优势有以下几个方面。第一，具有更低的回弹性，能够极大的提高加工零件尺寸的精确度;第二，能够使加工零件的厚度更薄，有效降低汽车自重;第三，可以提高材料的塑性与延展性，从而实现对复杂零件的加工;第四，板材的变形抗力降低，在冲压时可以通过降低冲压机的吨位来降低成本。

4 结语

未来汽车行业发展中，汽车轻量化发展趋势越来越明显，通过有效减轻汽车自重，不断提高汽车的安全性、功能性，同时降低汽车污染物排放、减轻能耗，满足人们对汽车产品的需求。当前，在汽车轻量化发展中，通过合理利用轻量化材料与制造工艺，降低制造成本、提高汽车性能，从而进一步推动我国汽车行业发展。

参考文献：

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[2]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（07）：102.