摘要：综合考量现阶段汽车行业的发展趋势不难发现，轻量化是未来一定时期内汽车行业的主要发展方向。当前阶段汽车生产企业面临的首要问题是在降低成本的同时实现汽车轻量化的目的，借助材料和加工成型方法来将其优势最大限度发展，进而将低成本和高性能的目的进行实现，推进我国汽车行业的绿色发展，节约资源的同时保护环境。
关键词：汽车轻量化材料；制造工艺；研究现状
1汽车轻量化技术概述
1.1汽车轻量化技术概念
汽车轻量化技术指的是利用现代化的设计手段，通过对汽车结构的优化设计、对材料的对比选择，以此降低汽车产品的重量，降低汽车的排量，达到环保、节能、减耗等目的。由此看出，汽车轻量化不仅仅表现在重量的减少上，还表现在功能的多样和能源的节约上。
1.2汽车轻量化技术的特点与作用
汽车轻量化技术的特点主要表现在以下几个方面：第一，所使用的材料较为轻便，但材料的质量满足汽车的使用要求；第二，汽车的设计结构体现了多功能的综合统一，像我们常见的一键发热功能较数十年之前的汽车有了不同；第三，体现了制造结构上的调整，即在制造过程中，通过对多种材料和各种功能的利用与实现，达到汽车减重的目的，同时追求更高的质量。因此，汽车在制造过程中，会经历复杂繁琐的步骤，其工序非常多，所机械化的程度非常高，出现质量问题的概率较低。发展汽车轻量化技术，实际上是发展环保节能技术，也是在推动汽车的质量不断提高，不断进行汽车减重。因此，汽车轻量化技术的作用体现在以下几个方面：第一，体现在汽车的发展趋势上，轻量化技术的发展代表汽车发展行业的未来研究方向和发展趋势，它体现国家技术的进步，具有战略意义；第二，能推动我国节能减排目标完成，提升我国的国际地位；第三，发展汽车轻量化技术能提高汽车的质量，并降低能源损耗，对使用者而言有益无害的；第四，能降低对环境的破坏，减少对相关资源的使用，减少空气污染。从这些作用来看，发展汽车轻量化技术，最终受益的还是人类自己。
2汽车轻量化材料及制造工艺研究原则分析
综合考量汽车构造，车身的重量为其总重量的1/3，所以汽车材料是汽车自重降低的突破口。汽车车身材料应对以下原则进行满足：第一，可对汽车正常使用过程中的舒适性、稳定性以及安全性等进行保证；第二，可进行相应的焊接并可以冲压成型，也就是具备良好的工艺性能；第三，良好的经济性能以及可回收性。汽车发展的根本动力是材料技术的进步，汽车车身应用轻量化材料不仅可提升汽车的安全性能，而且可发挥节能减排的积极作用。
3轻量化材料
3.1高强度钢
高强度钢分为普通高强度钢（高强度IF钢（HSIF）、烘烤硬化钢（BH）、冷轧各向同性钢（IS）、冷轧高强度含P钢和高强度低合金钢（HSLA））和先进高强度钢（复相钢（CP）双相钢（DP）、相变诱发塑性钢（TRIP）和孪生诱发塑性钢（TWIP））[2，3]。车身设计师可根据板制零件受力情况和形状复杂程度来选择钢板品种。采用高强度钢板可以增加车身强度，减轻车身重量。高强度钢板主要用于车身上受力较大的结构和与安全相关的结构中，如车身前后碰撞横梁、A柱、B柱、车门防撞横梁、发动机舱边梁和一些车身连接板、安装板和加强件等。由于高强度钢板材料比较贵，且对模具的使用寿命有影响，所以经济型车采用高强度钢板比较少，豪华轿车采用的比较多。高强度钢具有高强度、成本低、制造技术成熟、环境友好等优点，在减重、节能、提高安全性、降低排放发面应用前景良好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但存在冷冲压时存在回弹大、成形性较差、焊接件的氢脆敏感性的缺点。
3.2铝合金
铝合金已成为仅次于钢材的汽车用金属材料，能够为汽车提供各种铝合金铸件、冲压结构件和挤压的铝型材。铝合金主要用于制造发动机缸体、活塞、进气支管、气缸盖、变速器壳体、轿车的骨架、车身、座椅支架、车轮等部件。与汽车钢板相比，铝合金具有密度小（2.7g/cm3）、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生、技术成熟等优点，但也存在延伸率低、成型难度大、制备工艺复杂、焊接性能差、成本相对较高等缺点。目前，较多使用铝合金的车型往往是中高档的汽车。
3.3玻纤/碳纤增强复合材料
树脂基复合材料不仅可使零部件降低多达40%的质量，而且还可以使生产成本降低40%左右。目前，玻璃纤维增强树脂复合材料和碳纤维增强树脂复合材料在汽车上已经获得成功的应用，已大量应用于汽车内饰件和外饰件。玻璃纤维增强树脂复合材料（GFRP）耐腐蚀、绝缘性好，特别是有良好的可塑性，对模具要求较低，对制造车身大型覆盖件的模具加工工艺较简易，生产周期短，成本较低。在轿车和客车上，采用玻璃纤维增强树脂复合材料制造的轿车车身覆盖件、客车前后围覆盖件和货车驾驶室等零部件。碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有轻质高强、高断裂韧性、耐腐蚀、可设计性强、易成型、减振阻尼性能好等一系列优点，既能够满足部件刚强度、轻量化的设计要求，在车辆安全性上也具有明显优势，因而是很有前途的汽车用轻量化材料，不过，目前存在成本高、成型周期长等缺点。
4先进轻量化制造工艺
4.1激光拼焊板成型技术
于汽车轻量化而言，激光拼焊板成型技术具有非常高的地位，汽车底板、侧围、尾门内板、轮罩等各类零部件的成型都无法离开此种技术的应用。此种技术于板材加工的过程中可以实现不同材质及厚度钢板焊接在一起的目的，可大幅度降低搭边等各类因素引发的资源浪费问题，提升了材料的使用率，所以被广泛应用于制造业。
激光拼焊板成型技术相比点焊等传统技术优势十分明显，第一，将不同厚度与不同材质的材料焊接在一起的同时可以将其各自优势充分发挥，进而对车身的理学性能进行改善，汽车强度大幅度提升的同时质量减轻；第二，加工过程中所需的模具数量大量减少，进而起到成本节约的目的；第三，降低了搭边等各类因素引发的材料浪费问题，材料利用率得到提升的同时优化了零件结构。
4.2热成型技术
热成型技术近些年来逐渐发展为汽车轻量化进程推进过程中不可缺少的一种技术，在汽车衡量以及加强版等重要零件中应用非常普遍。热成型技术的原理是将钢材加热至奥氏体状态后再进行加工，此种方式可以对材料的成型性能进行有效改善，其加工的零件无论是延展性还是强度都有一定程度的良性变化，不仅质量更轻而且冲压性能也更加理想。
与传统冷冲压相比热成型工艺具有众多优势：第一，回弹更小，可以大幅度提升加工零件的尺寸精度；第二，加工零件更薄，汽车重量大幅度降低；第三，塑性和延展性提升，可对更加复杂的零件进行加工；第四，降低了板料的变形抗力，可在冲压时降低冲压机的吨位，进而成本得以节省。
结束语
近些年我国汽车行业随着经济水平和科学技术水平的发展不断进步，汽车行业由此步入高速发展时期，所以说汽车行业的市场竞争越发激烈，各汽车生产企业要想在激烈的竞争中谋求发展必须制造质量和性能更高的汽车，其中轻量化材料的应用是关键因素。目前阶段汽车轻量化应用的主要途径有两种，一种是借助热成型、液压成形以及激光拼焊等先进的车身制造工艺；另一种则是对铝合金、复合材料、塑料、高强钢等轻量化材料进行应用。
参考文献：
[1]杜弘.汽车轻量化材料及制造工艺分析[J].科技资讯，2017，15（28）：95-96.
[2]中良.汽车轻量化要求下的工艺和材料创新[J].汽车工艺师，2017（10）：35-37.
[3].汽车轻量化市场有望放量铝压延材将成重点[J].铝加工，2017（04）：21.
[4]张勇.汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J].内燃机与配件，2017（14）：38-39.
论文作者:黄星丽
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/24
标签：汽车论文; 轻量化论文; 材料论文; 技术论文; 车身论文; 高强度论文; 复合材料论文; 《防护工程》2019年第1期论文;