汽車輕量化技術(shù)與新材料運(yùn)用分析

于琦

（中國人民解放軍陸軍軍事交通學(xué)院 300161)

汽車輕量化是實(shí)施節(jié)能減排最關(guān)鍵的措施，對(duì)汽車工業(yè)當(dāng)中的可持續(xù)發(fā)展起到的作用有著非常關(guān)鍵的意義[1]。當(dāng)前，汽車輕量化材料在汽車制造當(dāng)中的使用非常廣泛，對(duì)于輕量化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依靠輕量化材料的應(yīng)用和當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù)，不但能夠減少排放，還可將成本降低，對(duì)車身的耐久性以及安全性進(jìn)行提升[2]。

1 汽車輕量化發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1 高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用

對(duì)于高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)為將鋼板減薄、減少車身的質(zhì)量，并且不會(huì)減少安全性。不管是成本還是性能，對(duì)于高強(qiáng)度鋼板的使用，都可極大的滿足車身的輕量化要求，是將碰撞安全性進(jìn)行提升的重要材料。

1.2 鋁合金的應(yīng)用

鋁合金為一種輕質(zhì)金屬，是實(shí)現(xiàn)輕量化的理想材料，使用量和樣式也在逐步增加，未來很有可能將鋼板替代成為汽車車身使用的重要材料。

1.3 熱塑性塑料的應(yīng)用

對(duì)于該項(xiàng)材料的應(yīng)用，當(dāng)前主要是應(yīng)用在汽車的后尾門，如雷諾汽車的后尾門。與鋼材料制作而成的后尾門相比，其質(zhì)量減輕了10%，對(duì)于感知度的提升有明顯的效果，其注塑以及工藝的組裝非常簡(jiǎn)單，成本也有所減少。

1.4 復(fù)合材料的應(yīng)用

復(fù)合材料為2種或者多種材料構(gòu)成的，其綜合性能比原組成更有優(yōu)勢(shì)，能夠滿足汽車制作的很多需求[1]。其中，碳纖維符合材料因?yàn)橘|(zhì)量比較輕，強(qiáng)度比較高，耐熱性非常強(qiáng)等特征，是絕佳的輕量化材料。

2 熱壓成形技術(shù)

熱壓成形技術(shù)為專門應(yīng)用在高強(qiáng)度鋼壓板沖壓件成形的一種新型技術(shù)，利用這種方式獲得的沖壓強(qiáng)度可實(shí)現(xiàn)1 500 MPa以上，借助該項(xiàng)優(yōu)勢(shì)在國外的應(yīng)用已經(jīng)非常普及，發(fā)展非常迅速。熱成型件可將自身的安全性以及舒適性提升，將車身的質(zhì)量減輕并能夠?qū)貜椷M(jìn)行控制，有益于將零件尺寸的精度提升[2]。當(dāng)前，對(duì)于該材料的使用廣泛應(yīng)用在了A、B柱、前縱梁以及鉸鏈加強(qiáng)板等重要的零部件。

3 車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了有效實(shí)現(xiàn)車身的剛度、強(qiáng)度以及疲勞強(qiáng)度分析等，要與參數(shù)反演技術(shù)、多目標(biāo)優(yōu)化以及不確定性優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，要對(duì)車身基本特征參數(shù)進(jìn)行匹配和關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化，為優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的支持。車輛輕量化結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)，涵蓋了很多強(qiáng)量化材料和零部件的分塊優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有些車型在結(jié)構(gòu)上應(yīng)用了輥壓成型等相關(guān)的技術(shù)工藝，可有效將零部件的數(shù)量減少，使工序更少、成本更低，在保障車身質(zhì)量沒有任何改變的情況下，實(shí)現(xiàn)輕量化的目標(biāo)。

3.2 CAD/CAE/CAM的應(yīng)用

在當(dāng)前的汽車工業(yè)當(dāng)中，CAD/CAE/CAM的使用對(duì)于一體化技術(shù)有著非常重要的意義，包括了在設(shè)計(jì)汽車和制造汽車的每項(xiàng)步驟，對(duì)于這些技術(shù)的使用可以有效實(shí)現(xiàn)輕量化汽車的制造和設(shè)計(jì)。

此外，一體化技術(shù)的應(yīng)用可以精準(zhǔn)的對(duì)車身實(shí)體結(jié)構(gòu)以及布局進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)構(gòu)件的開頭配置，板材厚度的變化有了非常詳細(xì)的分析，并在數(shù)據(jù)庫中將系統(tǒng)直接生成的數(shù)據(jù)提取出來，以便對(duì)工程的剛度以及強(qiáng)度進(jìn)行分析。針對(duì)輕質(zhì)材料零部件的應(yīng)用，可以進(jìn)行強(qiáng)化分析以及運(yùn)動(dòng)干涉的詳細(xì)分析，從而使材料的應(yīng)用能夠更加符合設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求。利用對(duì)車身、底盤、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等相關(guān)零部件加工技術(shù)的整體研發(fā)，促進(jìn)了汽車制造節(jié)能環(huán)保工作的實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語

總之，汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)新材料的應(yīng)用，使汽車制造業(yè)在成形加工技術(shù)以及連接技術(shù)上的突破和創(chuàng)新。在輕量化技術(shù)全面發(fā)展的同時(shí)，材料的應(yīng)用、工藝以及設(shè)計(jì)等層面也有了全面的成熟和進(jìn)步。針對(duì)當(dāng)前的產(chǎn)品、工藝以及材料的設(shè)計(jì)混合結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單來說便是同一個(gè)總成零件可以有不同的材料組成，實(shí)現(xiàn)了材料和零件功能的有效組合，可以成為未來汽車設(shè)計(jì)的重要方向。

[1]孫冠男.汽車輕量化技術(shù)[J].汽車工程師,2017(07):14-15.

[2]武萬斌,年雪山.汽車輕量化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車工程師,2017(01):15-17.