关键词：汽车；轻量化材料；制造工艺
引言
在进行汽车轻量化设计的过程中，不仅要对轻量化材料进行研究，还必须要重视轻量化的制造工艺，包括激光拼焊制造工艺、热成型制造工艺两种制造工艺。要提高汽车行业在市场中的竞争力，必须要实现汽车的轻量化发展，提高汽车运行的整体性能，同时还要保证汽车运行的安全性，以及减少对环境的危害性。
1汽车轻量化及其对现代汽车发展的重要性
轻型汽车是指在不影响汽车原始成本的情况下，降低汽车的重量，同时降低汽车的安全性、抗冲击性、防碰撞性能、舒适性，同时减少燃料消耗和排放量，从而实现节能减排效果。汽车轻量化的原则是在不影响汽车稳定性的情况下，将汽车的各种部件视为节能型，优化模型，大体上是提高汽车性能、降低质量和优化结构的系统性项目，对汽车制造业的发展具有重要意义。研究结果表明，通过对汽车燃油与质量有直接关系的汽车进行轻量处理，可以起到降低汽油消耗的作用。这是一个数字，汽车的质量每降低1公斤，1 L的汽油就能再行驶0.011公里，从而减少二氧化碳排放量。研究结果还表明，汽车的轻量化能有效地提高驾驶性能。研究结果表明，汽车的质量可以降低25%，汽车从原来的10s提高到6s，速度可以提高到96.56km/h。汽车的轻量化还有效地减少了汽车动力和动力传输系统的负载，使汽车能够以较低的牵引力表现出非常好的行驶性能。
2汽车轻量化制造材料
2.1铝合金材料
与高强度钢材料相比，铝合金材料的密度更小，自身重量轻，导热性能高，抗腐蚀性强，是实现汽车轻量化制造的理想材料。同时，使用铝合金材料，还有较强的减重潜能。使用铝合金材料制造车身相比其他材料而言排放的温室气体更少，在我国铝合金冶炼技术发展的形势下，也推动了汽车制造铝合金材料的使用。目前，在汽车悬架支架、车轮、车身壳体、车厢、盖板等结构中都有铝合金材料的应用。但是铝合金材料也存在一定的缺陷，一是铝合金材料强度低，二是铝合金制造成本高，三是铝合金焊接工艺差，要大范围推广铝合金材料在汽车轻量化制造中的应用，还要提高冶炼技术，降低材料的生产成本，改善成型工艺。
2.2高强度钢
在研究轻量化材料的时候，还有一种材料就是高强度钢，高强度钢不仅强度适合汽车制造，同时还能够起到降低汽车重量的作用。同时在应用高强度钢的过程中，还必须要区分钢材的强度，低强度的钢是指屈服强度小于201MPa的钢材；高强度的钢是指屈服强度在201MPa～550MPa之间的钢材；超强度的钢材是指屈服强度大于550MPa的钢材。高强度钢在进行汽车制造的过程中，还要不断地保证汽车的焊接技术，增强高强度钢的整体应用，减少资源浪费，增强高强度钢的生产效能。高强度钢能够帮助汽车实现轻量化的发展，促进汽车制造业的发展。
2.3塑料和复合材料
与金属材料相比，塑料和复合材料的密度以及质量都更小，成型工艺也占有很大的优势，是汽车轻量化制造的首选材料。受到强度以及其他性能的限制，目前我国主要应用于汽车内外饰制造中，要在汽车结构件中应用，还需要加强对塑料以及复合材料的研究。
2.4镁及镁合金
镁和镁合金是具有高度开发潜力的轻量级结构材料，密度低、质量轻，而镁合金是比铝合金更轻、更轻的金属材料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与此同时，铝合金和高于钢的非强度以及铝合金和钢与刚度相比几乎没有差别。它在冲击性和阻尼系数方面的性能非常好，并且具有比铝合金承受更多冲击载荷的功能。此功能可应用于汽车外壳以降低噪音，并用于车轮以减少振动，从而有效地提高汽车的安全性和舒适度。镁合金在热导率和工艺性能方面都非常好，铸造性能和尺寸稳定性高，易于加工，废品率也低。这是镁合金未来重点研究的方向，因为镁合金主要缺乏时，高温疲劳和防蠕变功能相对较差。目前镁和镁合金在汽车制造领域最重要的应用是铸模，它可以替代铝合金、铸铁、钢冲压焊接组件等，在汽车部件最主要的应用中包括外壳类和支架(离合器外壳、空调外壳等)、支架(方向盘、汽车镜像支架和制动支架等)。
3汽车轻量化制造工艺
3.1激光拼焊工艺
激光拼焊是汽车轻量化制造行业中使用较为广泛的制造工艺，在高强度钢焊接中普遍采用激光拼焊。激光拼焊能将不同厚度和材质的钢板焊接在一起，既能提高焊接强度，又能减轻质量。在焊接过程中使用模具数量较少，降低搭边造成的材料浪费，具有良好的对接工艺。在车门内板、纵梁、侧围、轮罩等构件中都有广泛的应用。
3.2热成型制造工艺
热成型技术是指在汽车制造的过程中，对一些高强度钢材料进行加热和处理，并且使钢材到奥氏体状态后再进行加工制造，热成型技术能够很大程度上对材料的性能进行改善。热成型制造工艺的优点也有很多，首先是这种技术的回弹较小，能够比较准确评估加工零件的精确尺寸；其次就是这种技术的延伸性和塑性比较的好，对于一些比较复杂的零件也能够进行加工；同时，这种技术使用的零件都比较的薄，质量偏轻，因此能够在很大程度上减轻汽车零件的重量；最后就是这种材料还能够帮助企业节约成本，实现汽车轻量化设计。
3.3内部高压成形技术
应用的材料是通过管腔的液压和轴向方向负荷的作用而形成的模具腔，得到了所需要形状的部件，从而减轻材料的重量，接着进行加工、组装焊接，提高刚性、强度，减少生产成本。三是代替传统的涂层过程。
3.4复合连接技术
复合连接主要是点焊和粘接两种技术的结合，这种制造工艺的优势主要是焊点数量少，可有效降低汽车重量，是实现汽车轻量化制造的最佳制造工艺。使用复合连接工艺，还能提升弯曲刚度和扭转刚度。复合连接工艺是我国汽车轻量化制造主要的发展方向，但是这项工艺在我国还处于起步阶段，要在汽车轻量化制造中广泛应用，还需要加强在这方面的人才和技术投入。
4汽车车身轻量化的用途
社会在逐渐发展，科学在逐渐进步，人们的生活质量变得越来越高。对汽车的舒适性和安全性来说，人们有了更高的要求。因此，在汽车安全性和轻量化的关系中，应将其作为一个整体考虑。在设计车体结构刚性和强度的情况下，可能会减少重量，但要保证车辆的安全性，降低成本，达到轻量和能源的目的。
结束语
随着社会的发展，汽车工业发展得很快，汽车的数量不断增加，给人们带来便利，同时对能源、污染、安全等产生了不利影响。因此，节能减排、降噪和安全保障是汽车工业未来发展的重要方向，汽车轻量化是实现这些目标的重要方法，铝、镁、钛和高强度钢等金属材料各有优异的新能源和特性，可应用于汽车制造，从而有效地促进汽车轻量化的发展。。
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论文作者:庞笑冰 洪帅
论文发表刊物:《科学与技术》2019年17期
论文发表时间:2020/1/15
标签：汽车论文; 轻量化论文; 材料论文; 铝合金论文; 高强度论文; 强度论文; 制造工艺论文; 《科学与技术》2019年17期论文;