文档介绍：汽车轻量化技术分析
汽车轻量化技术分析
一、汽车轻量化技术发展的背景及意义：
现阶段，汽车工业的发展面临着三大严峻问题：即油耗、环保和安全，轻量化、环保回收及节约能源已成为全球汽车工业的发展趋势。针对此类问题，各国纷纷开始臂和气门挺柱。 在刹车系统应用于刹车盘和刹车毂。
复合材料在整车车身上有一些应用，如通用公司的Johnson等研制成功一款复合材料白车身，在满足包括静刚度、耐久性、碰撞安全性等结构性能要求前提下，比传统钢车身质量减轻了60％。1994年，克莱斯勒推出了复合材料概念车CCV(Composite Concept Vehicle)，在节省加工时间约70％的同时，CCV质量减轻20~50％。新型的奔驰 S 级车上总共使用了
180kg塑料及复合材料，其中有36kg的车身外零部件。
②优化设计：随着汽车工业设计水平的不断提高，很多汽车开始采用超轻悬架结构、高刚性结构来减轻其质量，常采用优化并排焊点、加强筋、减重孔等方式来达到轻量化目的；
1)结构构建：汽车的优化设计主要针对车身与关键零部件总成2 个方面。优化设计中可以：1>优化车身的空间结构，满足各种工作载荷；2>减小或减少车身多余的尺寸、零件数量和零部件厚度；3>优化零部件形貌，减少不必要的结构或用于增强的加强件数目。
2)材料选择:优化设计的核心是通过对汽车产品的合理设计，在满足整车使用性和经济性各项要求的情况下， 选择并使用适当的轻量化材料，需要利用设计者的经验和CAE 技术。前者的实质是轻量化数据库建设，设计者的经验可以通过积累获得转化， 成为轻量化数据库专家系统的一环。 同时，从设计的静动力学分析，到关重件生产工艺模拟，再到整车性能研究，CAE 技术的利用可以给出材料选择的合理预判。
3)工艺预置:汽车结构复杂， 它的工艺实现对整车能否达到轻量化目标有着至关重要的影响。 汽车业的发展，使高强钢、铝镁合金和复合材料不断推出，也对应用工艺提出了新要求。 如：界别越高的高强钢，在成形性上要求越高， 热成形技术是个好办法； 有的部件如轿车的副车架，形状复杂且生产困难，液压成形能提供一个解决途径。 而通过 CAE 技术可以分析出这些工艺的可行性和路径。
4)试验仿真:一切车辆的好坏，免不了试验的验证。 在轻量化的发展中，国外的汽车检测法规甚至已经用 CAE 分析替代部分试验测试， 其结果得到各界确认而成为标准要求。 对汽车轻量化影响最大的几项总体和零部件的试验包括：白车身弯扭试验、白车身 NVH 试验、白车碰撞试验及保险杠碰撞试验等，都可以通过 CAE 技术得到良好的仿真结果。
③制造工艺：成形方法和联接技术不断创新，如柔性化板材辊轧、剪拼焊接工艺技术、薄壁制造技术等，大大减轻了整车的重量。
1)热成形技术的应用:既要轻量化又要提高汽车性能的一个手段就是采用高强度的轻量化材料。 其优点有：通过快速冷却淬火，热成形后制件强度得到大幅提高；成形性优良；降低压机吨位；尺寸精度较高；零件表面硬度、抗凹性和刚度好。 目前，乘用车达到 Uncap 碰撞4 星和 5 星级水平的车型， 在主要的安全件中（A，B，C3 柱和保险杠防撞梁、 门防撞杆及保险杠防冲柱等）普遍采用了抗拉强度为 1 500 MPa，屈服强度为 1 200 MPa的马氏体钢，如此高的强度之所以能够实现，在于热成形钢材与工艺技术的发展，。 材料的加工成形性与屈服强度和延伸率有密切关系， 而材料的断裂应变和屈服强度与材料的温度有密切关系。在 900 ℃时，热成形钢屈服强度下降至 150 MPa，断裂应变达到50%以上，具有良好成形性和可加工性，在热成形之后，随之进行冷却淬火达到高的强度， 并固定了热成形状态下的零件形状。
2)液压成形技术的应用:液压（内高压）成形是指采用液态物质作为施力介质， 使坯料在施力介质作用下， 贴合凸模或凹模面成形。 它是一种柔性成形技术，可以为一些形状复杂、强度高和成形性差的材料提供理想成形工艺。液压成形分为板材液压成形和管材液压成形，在汽车工业中，应用较多的是管材内高压成形。 与冲压焊接件相比，管材液压成形的优点是：1>节约材料；2>减少后续工作量；3>由于焊接减少，可提高构件的强度与刚度；4>与冲焊件相比，材料利用率为 95%～98%；5>降低生产成本和模具费用达 30%。
3)激光拼焊板技术的应用:由于激光焊接技术的特殊性，焊接速度快，热影响区小，因此，激光拼焊板材的成形性良好。 激光拼焊板技术将不同厚度、不同强度或不同表面处理状态的板材通过激光拼焊集成一个大的板坯进行冲制，这样可使模具的数量和后续生产工序减少， 从而降低了生产成本，并提高了零部件的质量，优化了零件结构，充分发挥了不同强度和不同厚度板材的特性。 在汽车中采用激