趙雨

摘要：近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對(duì)于汽車(chē)也提出來(lái)更高的要求。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)汽車(chē)的過(guò)程中更加注重汽車(chē)的安全性能、環(huán)保性能、人工智能等。汽車(chē)輕量化能夠有效改善汽車(chē)的性能，為汽車(chē)的安全運(yùn)行提供保障。汽車(chē)輕量化已經(jīng)成為汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，在設(shè)計(jì)和制造汽車(chē)的過(guò)程中，選擇輕量化的材料和工藝能夠有效提高汽車(chē)的使用性能，而且還能夠有效緩解道路運(yùn)行的壓力。本文從汽車(chē)輕量化研究和分析入手，對(duì)于汽車(chē)輕量化的材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，分析汽車(chē)輕量化材料及制造工藝。

關(guān)鍵詞：汽車(chē);輕量化材料;制造工藝;分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）16-0044-02

0? 引言

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的提高，為我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支持。隨著生活水平的提高，對(duì)于物質(zhì)和精神上的享受有了更高的要求。汽車(chē)也慢慢普及，成為人們的重要的交通工具，給人們的生活提供了一定的便捷，在人們?nèi)粘Ｉ钪杏袠O其重要的價(jià)值。但是隨著我國(guó)汽車(chē)的逐漸普及，也產(chǎn)生了一些不利影響，比如石油能源消耗問(wèn)題、報(bào)廢汽車(chē)處理問(wèn)題等，對(duì)人們的生活環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。因此對(duì)于汽車(chē)設(shè)計(jì)與制造的創(chuàng)新是解決這些問(wèn)題的有效途徑，尤其是汽車(chē)輕量化研究進(jìn)入人們的視野，這不僅有利于降低環(huán)境污染，而且還能夠提升汽車(chē)的安全環(huán)保性能等，為未來(lái)汽車(chē)發(fā)展提供了明確的方向。因此對(duì)于汽車(chē)輕量化材料及制造工藝進(jìn)行分析是很有必要的。

1? 汽車(chē)輕量化研究和分析

1.1 汽車(chē)輕量化研究

汽車(chē)輕量化研究是目前汽車(chē)行業(yè)領(lǐng)域研究的重要課題，所謂的汽車(chē)輕量化并不是單純地簡(jiǎn)化汽車(chē)車(chē)型。首先，在輕量化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，確保的汽車(chē)性能不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的損害，從而科學(xué)、有效地降低汽車(chē)的重量。其次確保汽車(chē)制造成本降低或者不變，避免由于增加汽車(chē)制造的成本，導(dǎo)致汽車(chē)售價(jià)增加，降低了汽車(chē)的銷(xiāo)售量。

汽車(chē)輕量化技術(shù)是一種全新的技術(shù)，主要有以下兩部分組成：一是汽車(chē)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì);二是輕量化材料的合理使用。這種技術(shù)不僅關(guān)注汽車(chē)的外形，更重要的是提高了對(duì)汽車(chē)性能的重視程度。目前，汽車(chē)結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)主要采用前輪驅(qū)動(dòng)、高剛性結(jié)構(gòu)、超懸結(jié)構(gòu)等來(lái)達(dá)到汽車(chē)輕量化的目的。汽車(chē)輕量化材料的合理使用方面，可以選擇一些輕量化的材料來(lái)代替原有的材料來(lái)達(dá)到汽車(chē)輕量化的目標(biāo)。

1.2 汽車(chē)材料的使用對(duì)于汽車(chē)輕量化起到?jīng)Q定性作用

汽車(chē)輕量化不僅有利于降低汽車(chē)的重量，而且還能夠有效降低汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電功率。具體來(lái)說(shuō)，汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)和制造所采用的材料主要包括以下幾種：

①在制造汽車(chē)的過(guò)程中，選擇一些使用密度比較小、強(qiáng)度比較高的輕量化汽車(chē)材料，比如碳纖維、高強(qiáng)度鋼板等。

②還可以使用一些密度、工藝性能比較好的高強(qiáng)度鋼。

③使用新型材料加工而形成的輕量化結(jié)構(gòu)材料，比如金屬基符合材料等。

2? 汽車(chē)輕量化材料

為了實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化，確保汽車(chē)的安全性能和環(huán)保性能是汽車(chē)行業(yè)所關(guān)注和研究的重要課題。在制造汽車(chē)的過(guò)程中可以選用一些輕量化材料來(lái)代替原有的汽車(chē)制造材料，從而實(shí)現(xiàn)輕量化的目的。

本文就汽車(chē)行業(yè)中使用比較廣泛的汽車(chē)材料做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，具體來(lái)說(shuō)有以下五種材料：一是纖維增強(qiáng)材料，纖維增強(qiáng)材料主要是指玻璃纖維、碳纖維等等，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的工藝形成的復(fù)合型材料，比如PP、PA66等，具有強(qiáng)度大、耐磨性好等特點(diǎn)，這種材料主要運(yùn)用于制造汽車(chē)的托盤(pán)、支架等，從而保持汽車(chē)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，以復(fù)合型材料代替原有的汽車(chē)制造材料，從而達(dá)到汽車(chē)輕量化的目的。二是低密度PP材料，該材料是所有樹(shù)脂材料中密度最小的，它的拉伸強(qiáng)度和剛度都比較好，但是這種材料的抗沖擊能力比較差。但是經(jīng)過(guò)一系列的加工強(qiáng)化后，該產(chǎn)品的性能在許多行業(yè)都能與成本比較高的工程塑料相競(jìng)爭(zhēng)，在汽車(chē)制造的過(guò)程中選用心中低密度PP材料，就能夠有效降低汽車(chē)的制造成本。這種低密度PP材料主要運(yùn)用制造汽車(chē)保險(xiǎn)桿、門(mén)板等部件有著明顯的汽車(chē)輕量化效果。三是工程塑料。工程塑料具有質(zhì)量輕、防腐蝕性能好的特點(diǎn)，工程塑料主要運(yùn)用于汽車(chē)零部件制造。而且工程塑料在汽車(chē)制造過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，甚至在有些汽車(chē)制造中工程塑料已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了鐵的用量，塑料的質(zhì)量比較輕，能夠有效降低汽車(chē)的重量。四是低VOC綠色環(huán)保材料，在傳統(tǒng)的汽車(chē)制造材料中，汽車(chē)內(nèi)飾部件很容易揮發(fā)出一些有機(jī)化合物，簡(jiǎn)稱為“VOC”，這種揮發(fā)性有機(jī)化合物對(duì)于汽車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量造成不利的影響。這種物質(zhì)的揮發(fā)性比較強(qiáng)，尤其是車(chē)內(nèi)溫度過(guò)高的時(shí)候，這些物質(zhì)就會(huì)凝結(jié)在擋風(fēng)玻璃上，對(duì)于汽車(chē)安全運(yùn)行造成一定的影響。而且這種物質(zhì)還會(huì)產(chǎn)生一定的異味，會(huì)給車(chē)內(nèi)人員帶來(lái)一定的危害，有損人體健康。低VOC材料主要是通過(guò)一些高純度、高熱氧的添加劑，從而降低汽車(chē)內(nèi)飾部件的揮發(fā)性，而且采用低VOC綠色環(huán)保材料能夠有效改善車(chē)內(nèi)環(huán)境，保持駕駛?cè)藛T的身體健康。五是鋁合金材料，與其他合金材料相比，鋁合金材料的質(zhì)量比較輕，在設(shè)計(jì)和制造汽車(chē)過(guò)程中所運(yùn)用的范圍也比較廣泛。鋁合金材料本身就具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，但是這種材料的剛度比較小，需要進(jìn)行一系列的加工操作，以此來(lái)提高鋁合金的剛度。將鋁合金應(yīng)用于汽車(chē)零部件制造中，能夠有效吸收汽車(chē)碰撞中產(chǎn)生的能量，從而提高汽車(chē)的使用性能。目前在我國(guó)汽車(chē)制造中所運(yùn)用的鋁合金材料主要包括變形鋁合金和鑄造鋁合金，其中鑄造鋁合金的應(yīng)用范圍比變形鋁合金的應(yīng)用范圍更廣，比如用于制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的鋼蓋、缸體制造等。

3? 汽車(chē)輕量化制造工藝

3.1 激光焊接技術(shù)制造工藝

在制造汽車(chē)零部件的時(shí)候，可以用激光焊接技術(shù)來(lái)進(jìn)行汽車(chē)零部件的輕量化處理，尤其是對(duì)汽車(chē)的底板、側(cè)圍、尾門(mén)內(nèi)板等汽車(chē)零部件進(jìn)行相應(yīng)輕量化處理，這種激光焊接技術(shù)能夠有效針對(duì)不同強(qiáng)度、厚度的鋼板進(jìn)行有效的焊接，從而保證各個(gè)焊接部位的完整性和一致性，從而提高汽車(chē)材料的使用效率，減少汽車(chē)制造材料的浪費(fèi)，進(jìn)而能夠有效降低汽車(chē)的生產(chǎn)成本。這種激光焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①激光焊接技術(shù)能夠?qū)⒉煌瑥?qiáng)度、厚度的鋼板進(jìn)行無(wú)縫焊接，從而降低汽車(chē)重量。這種技術(shù)能夠有效提升汽車(chē)本身的剛度，從而提高汽車(chē)的抗打擊能力，為汽車(chē)的安全運(yùn)行提供良好的保障，而且能夠有效改善整個(gè)汽車(chē)的性能。

②這種激光焊接技術(shù)能夠有效改善整個(gè)汽車(chē)制造的流程，而且還能夠減少模具的數(shù)量，從而降低汽車(chē)制造的成本，從而獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。

③這種激光焊接技術(shù)有著極強(qiáng)的工藝性特點(diǎn)，而且這是一種無(wú)縫焊接技術(shù)，具有很強(qiáng)的耐腐蝕效果。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，激光焊接技術(shù)也取得了一定的成效，但是這種技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，還存在一定的不足。因此汽車(chē)行業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和研究人員一定要加強(qiáng)對(duì)于激光焊接技術(shù)研究的重視程度，能夠有效實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的目標(biāo)。但是這種激光焊接技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中還存在一定的問(wèn)題。與普通鋼材相比，激光焊接技術(shù)的母材焊縫、尺寸可能會(huì)存在一定程度的差異，沒(méi)有辦法有效控制鋼材起皺、破裂的問(wèn)題。因此只有構(gòu)建合適的激光焊接模板，激光焊接技術(shù)才能充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，這是激光焊接技術(shù)發(fā)展過(guò)程中需要解決的問(wèn)題。

3.2 熱成型技術(shù)制造工藝

在設(shè)計(jì)和制造汽車(chē)的過(guò)程中，要想實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的目標(biāo)，就離不開(kāi)熱成型技術(shù)制造工藝，這對(duì)于汽車(chē)零部件的制造有重要意義。熱成型技術(shù)的主要為鋼板加熱——形成奧氏體狀態(tài)——深加工。只有經(jīng)過(guò)這一系列的操作，才能夠有效實(shí)現(xiàn)輕量化材料成型設(shè)計(jì)，這有利于提高汽車(chē)的性能，比如汽車(chē)的抗沖擊能力、抗腐蝕能力等。熱成型技術(shù)制造工藝的加工原理與傳統(tǒng)的冷沖壓有一定的差別，在具體的汽車(chē)制造和加工過(guò)程中，熱成型技術(shù)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具體來(lái)說(shuō)體現(xiàn)在以下方面：

①熱成型技術(shù)的回彈力度比較小，能夠準(zhǔn)確控制汽車(chē)零件的尺寸，為汽車(chē)組裝工作奠定良好的基礎(chǔ)。

②運(yùn)用熱成型技術(shù)所加工的零部件更薄，能夠有效降低汽車(chē)的整體重量，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的目標(biāo)。

③運(yùn)用熱成型技術(shù)所加工出來(lái)的零件具有很好的延展性和可塑性，能夠加工出一些比較復(fù)雜的零件。

④運(yùn)用這種技術(shù)能夠有效降低材料的變形能力，從而提高汽車(chē)材料的使用效率，進(jìn)而降低了汽車(chē)制造的成本，從而為汽車(chē)企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

⑤這種加工技術(shù)所加工出來(lái)的汽車(chē)零件表面硬度比較高，甚至?xí)_(dá)到50洛氏硬度，比傳統(tǒng)的加工工藝高出2-3倍。但是目前我國(guó)的熱成型技術(shù)制造工藝還不夠成熟，不管是生產(chǎn)技術(shù)還是生產(chǎn)規(guī)模都沒(méi)有辦法達(dá)到國(guó)際先進(jìn)的熱成型技術(shù)，還沒(méi)有辦法滿足我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)的需要。雖然有一些汽車(chē)企業(yè)已經(jīng)建立了熱成型生產(chǎn)線，但是這些技術(shù)都是從國(guó)外引進(jìn)的，沒(méi)有自己的創(chuàng)新。隨著人們對(duì)于汽車(chē)輕量化研究的重視，各大研究機(jī)構(gòu)也開(kāi)始重視對(duì)于熱成型技術(shù)的研究，也取得了一定的研究成果，這有利于提高我國(guó)熱成型工藝的水平，推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)行業(yè)不斷向前發(fā)展。

4? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和人們生活水平的提高，人們對(duì)于汽車(chē)有了更高的要求。因此汽車(chē)的環(huán)保安全性能以及人工智能已經(jīng)成為未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的方向。近年來(lái)，隨著人們提高了對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度，對(duì)于提高汽車(chē)的環(huán)保性能、安全性能、人工智能的研究已經(jīng)成為汽車(chē)領(lǐng)域?qū)＜宜芯康闹匾n題。尤其是對(duì)于汽車(chē)輕量化的研究，降低汽車(chē)的整體質(zhì)量能夠有效降低汽車(chē)的能源損耗，能夠有效減少汽車(chē)尾氣的排放，降低汽車(chē)對(duì)于環(huán)境的污染程度。要想實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的目標(biāo)，其中最重要的就是選擇一些輕量化材料以及改善汽車(chē)輕量化制造工藝，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的目標(biāo)，推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)行業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展。

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