汽车的轻量化技术与节能环保

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1、AT＆M界汽车的轻量化技术与节能环保汽车轻量化是当前汽车工业的发展方向，也是当前节能环保的重要策略。本文重点阐述轻量化材料技术、先进轻量化工艺、轻量化结构设计及轻量化连接技术等关键技术，讨论汽车轻量化与节能环保关系，提出了我国汽车轻量化技术与节能环保的发展方向。■上海汽车集团股份有限公司新能源汽车事业部冯奇范军锋王斌凌天钧1前言2汽车的轻量化技术随着我国汽车产量和保有量的不断攀升，我国汽车汽车轻量化技术是实现节能环保目标的重要途的能源消耗和有害排放逐年递增。在日益短缺的能源状径，下面介绍目前主流的汽车轻量化技术。况和日益恶化的环境状况下：发展节能、低排放的汽车2．1轻量化环保材

2、料技术是减少能源消耗和减少环境污染的必由之路。随着汽车轻量化需求，新环保材料(材料本身具有为了达到降低油耗、减少环境污染及节约有限资环保性和可回收性)将扮演愈来愈重要的角色。目前，源的目标。目前，从国际发展趋势上看，解决汽车节可用来减轻汽车自身质量的新环保材料有两大类：一类能环保问题的主要措施如下。一是发展电动汽车等新是高强度材料，如高强度钢、高强度不锈钢、结构钢、型能源汽车；二是大力发展先进发动机技术：三是汽高强度铸铁和粉末>台金等；另一类是轻质材料，如铝合车轻量化。比较以上3种主要措施，在当今发动机技金、镁合金、钛合金、塑料和复合材料、精细陶瓷、金术提升难度日益加大的背景下

3、，减轻汽车自身质量，属基复合材料、非金属基复合材料等。是节能环保的最有效措施之一。图3圈4I汽车T艺与材料AT&M2010年第2期AT&M樱界2-2轻量化绿色制造技术(1)激光拼焊板技术激光拼焊板技术是根据汽车零件设计的要求，将不同厚度、不同强度和不同镀层种类的钢板，通过激光拼焊成一块整体板，然后再进行冲压得到所需零件形状的工艺技术。一一激光拼焊工艺与传统工艺对比见图1。它最显著图2金属板料液压成形原理的优势是，减少了零件数量和材料消耗，减轻了整车质量，简化了装配工艺，因而得到越来越广泛的高强钢构件的成形方式。热冲压原理见图3。热冲压应用。技术优势：a．具有高的强度且具备良好的

4、延展性，保证复杂零件的成形；b．可适当降低零件的厚度，ⅢI■l『酬耋鞠一呤矗—l二IIIi)有效减轻零件质量；C．具有高的尺寸精度；d降低压机的吨位e．能够提高整车的碰撞性能。目前，藩料个体成形焊接应用轻量化热成形技术的车身零部件有前、后保险国峰Ⅲ杠、A柱、B柱、中通道、前门防撞梁、防撞杆等。落料激光焊接整体成形图1传统工艺和激光拼焊对比目前，在汽车上的应用主要有前／后车门内板、前／后纵梁、侧围、底板、车门内侧的AIB／C立柱、轮罩、尾门内板以及车身等。(2)液压成形机器人加热炉及保护气单元挤压机霆囊薹液压成形技术是把管状或板状材料放在密封的模具中，然后采用液态的水或油替代刚性

5、的凹模或凸图3热冲压工艺原理模，使板料在传力介质的压力作用下贴合凸模或凹模(4)钢板柔性轧制技术——辊压成形技术成形。由于液体替代了刚性模具，不仅减少了模具数钢板柔性轧制技术是指首先将截面厚度变化的规量，降低了费用，还可以提高产品质量和成形极限，律输入计算机，工作过程中在计算机的控制下自动调从而实现轻量化设计。整轧辊间隙，使钢板的厚度按规定的要求呈周期性变使用液压成形方式制造的零件，可将原来分割成数化，从而得到可变截面厚度的钢板卷料，这种卷料可个零件组合的部件，改为用单一零件代替，减少了零件广泛用于车身零部件。组合的工作，同时增加了车体的刚性，从而达到减轻质(5)其他技术量、降

6、低成本的目的。典型的零部件有底盘、发动机支新兴的渗浸陶瓷工艺，陶瓷碳素技术，纳米材料架、排气系统与悬挂系统等。成形原理见图2。技术也将是未来选项。(3)热成形2．3轻量化结构优化设计技术热冲压成形技术是将钢板加热~lJAc3点以上的A车身的结构优化是指在车身开发阶段应用CA×一(奥氏体)区域进行冲压成形，然后在冲模中从Ar3体化技术，用数值模拟技术代替实车试验，对车身进相变点以上进行急冷，以获得具有均匀马氏体组织的行静刚度、振动、疲劳和碰撞等结构性能分析，得到2010年第2期汽车T艺-9材料AT&MI5IAT＆M弼l界车身的力学结构性能，并应用现代优化技术对车身结料，使车身部件

7、精简化、小型化、薄壁化和中空化，构进行优化。以达到减轻整车质量的目的，从而降低整车运行过程当前主流轻量化结构优化设计技术有拓扑优化设中的能耗和排放。计、零部件整合、汽车小型化、形状优化等。(4)现代连接技术2．4环保型连接技术现代连接技术如激光焊接、锁铆连接、压力连接环保型连接技术要求以自然资源的保护和生产等除了在节能、环保、安全上比传统的焊接工艺具有过程的优化为目标，替代传统连接方式，且符合经济其先天的优势外，同时在不同特性材料连接、合金材性、环保性、安全性的基本要求。当前，主流环保型料连