汽车车身材料的轻量化应用.pdf

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1、汽车车身材料的轻量化应用贺金瑞内容轻量化的必要性轻量化途径轻量化材料应用的现状未来塑料新材料的发展面临的问题汽车轻量化技术应用的必要性世界铝业协会的报告指出：整车质量每减少100KG可节省燃油0.4-1.0L1400汽车自重每减少10％，燃1300120011001000油消耗可降低6％～8％。900800700整车质量（kg）600增加承载50010987654百公里耗油（L）图1整车质量减少与百公里耗油的关系图轻量化的途径高强度钢材料铝、镁合金玻璃钢塑料其他（PP、ABS、PA…结构设计减少装配关系、优化力学结构……往往同时使用新技术应用功能不变，体

2、积变小更复杂零部件的制造……轻量化途径汽车轻量化技术是设计、材料与制造技术的集成应用，实现车身结构轻量化的主要有两个途径：新材料应用：主要是采用轻量化材料和轻量化材料成型技术，以达到减轻零部件重量的目的。结构优化设计：使零部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以及对车身零部件进行结构和工艺改进等。材料轻量化应用的现状无玻璃风挡、后视镜、灯金黑普通钢车身、轮辋机属色特殊钢齿轮、轴承非材金金陶瓷火花塞、绝缘体料属铸铁气缸体、壳体属桥堡等材有铜散热器、电器料色铝镁合金发动机水金属锡铅等轴瓦附件等天木材货箱、卧铺板、内饰板木屑然稀有金属排气净化等材料皮革座椅、蒙皮、地板

3、垫汽高塑料遮阳罩、内饰件、挡泥板车分子橡胶轮胎、密封条、胶管、海面其化学防冻液、制冷剂、清洗液、材橡胶制品电解液料化纤面料、安全带、捆扎他油料汽油、柴油、润滑、制动涂料防锈、装饰电类灯、仪表、音响、电子控制、粘剂密封胶等附件通信、电源等轻量化材料应用的现状材料轻量化的发展现状现代汽车中占自重90％的6类材料大体为：钢，铝及铝合金，铸铁，塑料，复合材料，陶瓷及玻璃。用新型板材及轻型材料(如镁、铝、塑料和复合材料等)替换车身骨架及内、外壁板原有的钢材来实现轻量化是车身轻量化技术重要途径之一，主要体现在以下几个方面。高强度钢（部分厂家应用的新进展）据2007年10月在德

4、国法兰克福召开的The9thInternationalCarBodyBenchmarkingPlatform会议上的信息。表1为此次会议公布的部分汽车厂家车身高强度钢应用的新进展。车型高强度钢占车身的比重备注TheOPELAntara74%OpelCorsa68%FiatNew50065%经济型车FiatGrandePunto67%SkodaRoomster59%经济型车AudiA568％NewV7070％NissanQashqa63%NewMondeo60.3％NewHONDAACCORD49%LagunaIII71%表1部分汽车厂家车身高强度钢应用的最新进展高

5、强度钢（国际主流车型应用情况）轿车等级也是高强度钢应用占车身质量的比例应该考虑的一个因素，图2为比例>60%Fiat公司不同级别轿车中车身高强度钢应用现状的状况。目前，Fiat车身高强度钢应用现状国际主流车型的高强度钢占车身60%的比例已普遍达到60%以上。另40%68%67%65%外，强度级别为780,980MPa在车20%0%身结构件上应用已相当普遍AclassBclassCclass/New.500/GrandePunto/Bravo图2Fiat公司车身高强度钢应用状况高强度钢（国内自主品牌车的应用情况）图3为国内某自主品国内某自主品牌轿车高强度钢的应用牌轿

6、车产品上高强度钢的应用规划，由图可知，国内高强度应用虽然与国际主流厂家的产品存在一定的差距，但是这个差距也在不断的缩小。图3高强度钢的应用规划铝与铝合金北美继2000年超过塑料跃居150欧洲第三大汽车材料之后，铝合130日本金在汽车上的应用又取得重110大进展。铝协会在2007初发90表的一项研究报告中宣布，70平均每车用铝质量m/kg铝在汽车中的用量已超过50199020002006（铸）铁，成为仅次于钢的年份第二大汽车材料。铝在北美、图4北美、欧洲和日本汽车的单车平均用铝量（来源：AluminumNow）欧洲和日本汽车中应用情况如图4所示。镁合金镁是比铝更轻的

7、金属材料，它可在铝减重基础上再减轻15％～20％。尽管镁在当前汽车用材中所占的比例不到1％，但是在轻量化的驱动下，镁材料技术开发的力度不断加大，它已步入快速发展阶段。到目前为止，汽车上采用镁合金的零部件至少超过60多种。今后将重点发展的镁合金零部件主要有：仪表板骨架、发动机缸体、缸盖、托架、油底壳、格栅加强体、结构支架（座）、后车箱盖、内门框、车顶板、加强板，以及某些抗碰撞零件。塑料及其复合材料（欧美）近年来塑料及其复合材料在汽1409车中的用量持续增长。图5为美国家81207庭轿车塑料（含塑料复合材料）用1006/KG80/%量的增长情况，从1977年到2004

8、年，560