关键词：汽车；轻量化材料；制造工艺；研究现状
1 前言
现代化汽车工业轻量化发展能全面控制污染物排放、降低能源大量消耗，近些年我国随着我国汽车产量不断提升，我国汽车工业发展中安全、环保、能耗问题日益突出的，为了全面加快现代化汽车工业全面发展，要不断提升燃油经济性，对各类温室气体排放量进行控制，相关制造商与管理部分要认识到汽车轻量化在节能减排中的重要作用。汽车轻量化就是在提升汽车强度与汽车安全性基础上，最大程度降低汽车质量，提升汽车安全性、动力性等，实现节能减排发展目标。
2 汽车轻量化研究
汽车轻量化研究作为现代汽车研究的重要课题,并不是单纯地将汽车体型进行相应的简化。首先,在进行轻量化研究的过程中,要保持汽车原有的性能不受到相应的影响和破坏,适度地、有目的地减少汽车相应的重量。其次,还应该充分考虑汽车正常行驶的安全性、耐磨性、耐震性、舒适性,保证汽车本身的造价有所减少或维持不变的状态,避免给客户带来相应的经济负担。汽车轻量化技术作为一种全新技术,主要是由汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用两个部分组成。汽车结构设计轻量化技术是保证汽车现代化结构的主要技术,不仅注重外形,更注重性能。在现阶段,结构设计的轻量化一般采用前轮驱动、高刚性结构、超悬架结构等来达到相应的轻量化目的。在用材方面可以运用材料替代或者采用新材料以便达到汽车轻量化的目的和要求。
3 现阶段汽车轻量化材料发展现状与趋势
根据相关数据统计显示，我国每年汽车产量都在逐步递增，市场销售量也在持续上涨。从国内市场与国外市场基本发展现状来看，我国汽车销量未来长远发展中都属于上涨阶段。汽车市场销量不断递增对推动我国制造业发展具有重要作用，也能对能源消耗与环境污染问题进行控制。从目前汽车轻量化材料应用主要类型来看，主要有镁铝合金和复合材料组成的轻质材料，其次是强度较高的高强钢等。
3.1高强度钢
高强度材料最典型的代表就是钢材料，钢材料在汽车的制造推广过程之中发挥重要的作用。钢材料有很大的强度，安全性方面有着保障，始终保持在一个较高的水平，而且钢材料的推广应用成本是相对比较低的。我国现在轧钢、炼钢的技术已经十分发达，在这方面的研究相对而言更成熟一些。钢材料也是分为很多种类的，可以将高强度材料分为低强度钢、高强度钢与超高强度钢。不同的高强度材料适用于不同的情况，如果在汽车制造中应用，选择高强度的钢材料比较合适，毕竟安全才是第一重要的影响因素。现如今，我国汽车制造行业已经加快了对钢材料的研究与应用，毕竟他的成本比较低而且安全性能比较高，这比较符合现阶段汽车轻量化的发展要求。
3.2铝合金
铝和钢的密闭相比，铝密度是钢的1/3，是目前应用频率较高的轻质材料。铝合金和钢材料相比，热导率较高，抗腐蚀性较好，便于生产加工制造。虽然铝强度低于钢强度，但是通过技术生产改造，能适应汽车轻量化对强度的基本要求。其次，铝合金比钢能吸收更多碰撞能，提升汽车碰撞安全性。从各项研究中能看出，通过铝合金材料替代低碳钢或是高强钢等，能对汽车温室气体排放量有效控制。所以全面扩大铝板合金材料使用量是汽车轻量化技术发展的重要趋势。汽车应用铝合金主要有铸造铝合金与变形铝合金，其中铸造铝合金应用量较多，可以在汽车车轮、保险杠、发动机缸体、缸盖、离合器壳等位置进行应用。此外，随着我国各项技术不断发展，粉末冶金铝合金、泡沫铝等各类铝合金材料还在研发过程中。现阶段在汽车工业发展过程中铝合金材料实际应用最大限制性问题就是成本控制、焊接技术工艺等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当前全面控制成本，提升铝合金成形性能具有重要意义，能有效推动我国汽车轻量化进程发展。
3.4纤维增强材料
纤维增强材料数要是由如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强纤维材料,与基体材料经过缠绕,模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。树脂基体多种多样,主要包括PP、PA6、PA66、PBT等,具有比强度高、比模量大、设计性强、抗腐蚀性好、耐久性好等特点,主要用在汽车前段模板、护板、托盘、支架等位置,保持产品成型稳定性和结构强度,以塑代钢为汽车减重,在汽车改进过程中具有划时代的意义。
3.5工程塑料
工程塑料具有质轻、防锈、吸震、可设计自由大等特点,运用在汽车零部件、内饰部件具有显著效果。随着现代汽车研究的不断加深,工程塑料在汽车上的用量越来越普遍,甚至超过了铸铁的用量。很多塑料零件应用于车身上,比如大众系的车子都采用了塑料的前端水箱框架,有些车子有塑料的后地板等等。
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
在汽车部件制造的过程中，要对热冲压高强钢板材料进行加热处理，使其温度满足奥氏体结晶的需求。经过一段时间之后，奥氏体会逐渐保持均匀的状态，然后迅速放入冷却模板中，通过保压以及快速冷却等方法，让奥氏体转化成板条状的马氏体，改变其结构，提高材料的强度。通常情况下，热成型包含直接成型与间接成型两种方式。直接成型是指在制造的过程中，对板材进行快速的冲压，在构造简单的汽车零件生产中常常应用此工艺。间接成型技术是在加热板材之前，先进行预成型处理，将材料放在冷却模具中，快速的冲压，这种工艺主要应用在结构复杂、组合构建板块较多、形变也比较大的零件加工中。
5 结语
在现实生活中,节能环保、安全舒适、智能通信已经是汽车技术发展的重要趋势,更是汽车可持续发展关键所在。随着人们对环境重视度的加强,对于汽车高性能、高环保、高安全的研究已经是当下重要问题。降低汽车自重是汽车降低燃耗、减少排放的有效可行方式之一。要实现汽车的轻量化设计,就要注重高强度钢、轻质材料、复合材料、工程塑料等材料的运用,再运用现代化的制造工艺,从而完美实现汽车的轻量化目标。
参考文献
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论文作者:张铁军
论文发表刊物:《科学与技术》2019年13期
论文发表时间:2019/12/5
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