浅谈轿车轻量化制造技术

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摘 要：轿车轻量化制造技术是节能减排的重要技术之一，如何在保证安全性的基础上，制造节能环保的轿车一直汽车行业的研究重点。从开发和应用新材料和成型技术等入手，减轻轿车自身的重量，实现高效节能减排。

关键词：轿车；轻量化；成型技术；铝合金

中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）23-0028-01

随着全球可利用资源的不断减少，环境污染日益严重。节能型汽车正逐渐成为汽车行业的主题，节能型汽车主要包括两大方面：①新能源汽车的开发；②汽车的轻量化。如何制造出安全性高、低油耗、节能环保、充分利用有限资源的轿车一直汽车行业热门研究的问题。一般轿车车身质量约占整车的40%，约60%的油耗是用在车身上，轿车部件质量每减轻1%可节油1%，运动部件质量每减轻1%可节油2%。另外，轿车的轻量化可提高轿车的加速性、稳定性、安全性，降低噪音和震动等。轿车轻量化制造技术是有效降低油耗、减少汽车排放和提升安全性的重要技术之一，日渐成为世界各国汽车制造最新核心竞争力的体现。

目前国内外的轿车轻量化技术的发展主要体现在以下方面：新材料技术开发及应用，逐步替代传统的钢铁制件；液压成型、激光焊接、发泡铝成形技术等新的成形工艺使工件结构得到优化，降低了原材料消耗；现代化的设计结构注重汽车轻量化的开发，不断促进汽车向轻量化发展。

1 轿车轻量化的发展前景

汽车轻量化技术一般采用现代设计方法有效的对汽车结构进行优化，及通过使用新材料、新工艺在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的空车重量，从而提高汽车的动力性，可减少燃料消耗，降低排气污染。根据研究，通过汽车结构的改造和制造材料的优化，汽车重量还有15%的下降空间，在确保安全性能的基础上，不断研究及开发，汽车轻量化已成为世界汽车发展的趋势。

目前，可用来减轻汽车自重的材料有两大类：一是高强度材料，如高强度钢和高强度不锈钢；二是轻质材料，如铝合金、镁合金、钛合金、塑料和复合材料等。随着汽车行业的不断发展，高强度轻型材料逐渐取代钢铁材料，其所占的比重越来越重，越来越多的汽车零部件材料选用铝、镁合金来制造。另外，随着科技的不断进步，纳米技术的日渐精细化，汽车制造商不断采用纳米技术进行尝试，纳米技术不仅能够给汽车带来寿命的延长，还能提高汽车的安全性，降低汽车在碰撞时受损的程度。

2 铝合金材料在汽车轻量化制造技术中的应用

减轻车重、材料的再利用和绿色制造是汽车材料的发展重点之一。近20年，国内外汽车质量减轻了20%～26%，不论选用何种动力驱动，轻量化、节能减排、降低污染是发展汽车主要课题，轻量化是关键。我国铝资源丰富，主要用于汽车的铝合金主要分为铸造铝合金、变形铝合金及铝基复合材料，其中铸造铝合金用量占80%左右，其余占20%左右。

我国铝资源丰富，产量占全球的1/3，不但绿色环保还可循环利用。铝合金是一种高强度并具有多种优良性能的轻型材料，其密度约为钢的1/3，相同性能比钢减重60%，撞车时，铝比钢多吸收50%的能量。铝具有高导电、导热、耐蚀及密度小的特点，属非铁磁性金属，对辐射能有较强的反射能力。铝具有优良的可塑性，适用于铸、锻、冲等工艺，其中最适合汽车零部件生产。铝容易和一些金属熔合形成性能各异的合金材料，以满足不同的加工制造要求。从生产成本、零部件制造、原材料利用等方面比较，铝合金是不可缺少的汽车生产材料。

铝合金在汽车制造中的应用主要包括几个方面：①发动机的应用，全球60%的汽车生产商制造的发动机都采用铝合金，它具有良好的导热性和抗腐蚀性，但是耐磨性较差。②轮毂的应用，铝合金轮毂外表美观，具有较高的强度和散热性，且尺寸精度高，能有效减轻震动等性能。③车身的应用，进过热处理的铝合金板材是汽车外壳及车身框架的主题材料，通过涂装烘干后强度提高，可用于内板等形状复杂的部位；采用铝合金的的车身与钢制车相比质量减轻了30%～50%。④零部件的应用，铝合金制造的零部件，有效减轻相应零部件的重量，大大提高了汽车行驶的平顺性及稳定性，如铝制热交换器的质量比铜质的质量下降了37%～45%，汽车空调器已完全采用铝制。⑤铝基复合材料的应用，利用陶瓷等不同的增强材料，使强度、弹性、耐热性、耐磨性等大幅度提高，目前柴油发动机活塞的顶端已采用复合材料。

3 轿车运行材料的应用

为提高环保及降低汽车重量，采用高热值的动力燃料也是实现汽车轻量化的有效途径。目前汽车使用的燃料主要是汽油，全球石油的可开采资源不断减少，石油资源短缺；另一方面，人类的生活过多的使用石油，使全球环境污染不断严重，探索和寻求可替代石油的新资源是一个十分迫切的问题，也是提升汽车运行材料品质和降低车身自重的有效途径之一。

开发及采用高效清洁的新能源（如天然气、氢气等），可实现汽车自身轻量化，经过全球汽车行业的不断探索，油电双混合动力轿车及电动力轿车（包括纯电力汽车，混合动力汽车，燃料电池汽车），有效的降低轿车自重及燃油消耗，有效提升了轿车在节能减排方面的优势，但是其对制造技术要求较高，成本较高，进入市场后的价格较高，不能满足大众消费水平，同时电动力汽车缺乏专业的充电设备，不适用于长途旅行，但是电动力汽车技术相对成熟，如有政府铺设辅助设施，必将成为未来轿车的主题。轿车轻量化是汽车未来发展的必然趋势，如何从轿车各个方面即满足安全性又能降低汽车的自重，还需要不断的研究。

4 结 语

面对能源危机和全球环境污染问题，轿车的轻量化是当前汽车行业研究的热点。在开发和利用新材料和成型技术方面，充分利用我国矿产资源优势，加强新型高强度轻型材料的竞争力，提高成型技术及替他制造工艺，降低成本。同时新的动力能源的探索及开发也是十分重要的。通过政府的扶持，生产商的不断探索与研究，制造轻量化和节能环保性轿车只是时间问题。

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