淺談金屬材料在汽車輕量化中的應(yīng)用

安俊誠

摘 要：低碳發(fā)展如今已成為全球的熱門話題，人們在享受現(xiàn)代技術(shù)帶來方便的同時，能源的日益緊缺，汽車尾氣造成的環(huán)境污染，已成為全球不得不關(guān)注的問題，我國作為汽車產(chǎn)銷大國亦不例外。隨著汽車制造技術(shù)的快速發(fā)展和冷彎成型技術(shù)的不斷成熟，冷彎型鋼在我國汽車車身上的應(yīng)用越來越受到汽車和冷彎兩個行業(yè)的高度重視，行業(yè)內(nèi)的專家和工程技術(shù)人員對汽車用輥壓件的研究不斷深入。

關(guān)鍵詞：金屬材料;汽車;輕量化

1 我國汽車工業(yè)的未來發(fā)展趨勢

2013 年，我國汽車工業(yè)發(fā)展勢頭良好，產(chǎn)銷保持穩(wěn)定增長態(tài)勢，全年產(chǎn)銷量突破2100 萬t，增長超過10%。我國乘用車市場仍將是未來發(fā)展的重點。展望2014 年，在居民收入持續(xù)增長的背景下，三四線城市乘用車普及需求與一二線城市乘用車消費升級換購需求疊加，乘用車消費將繼續(xù)保持較快增長，節(jié)能環(huán)保需求將促使新能源汽車產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展。商用車受工業(yè)發(fā)展增速放緩、能源和環(huán)保限制及綜合使用成本升高影響，需求將不會出現(xiàn)大幅增長。汽車用鋼品種主要包括鋼板、優(yōu)質(zhì)鋼、型鋼、帶鋼、鋼管、金屬制品等。汽車用鋼中的板材（包括熱軋、冷軋鋼板和鍍層板）是生產(chǎn)汽車的最主要原材料，全球每年僅汽車行業(yè)消費的鋼材就超過1.5 億t。制造一輛轎車約需使用薄鋼板600-800kg。鋼材在相當(dāng)長的時間內(nèi)仍是汽車最主要的原材料，并長期穩(wěn)定在60%-70%的比例。在“十二五”期間，新能源汽車將會得到大力發(fā)展，同樣將拉動鋼材的需求。時下，各地正在新建一批汽車工程項目，其規(guī)模都很大，有汽車零配件，有新能源車，還有汽車研究中心等。

“十二五”期間，新能源汽車將是我國汽車行業(yè)發(fā)展的重要方向。未來10 年，我國將投入超過1000 億元的資金，用于扶持新能源汽車市場。在“十二五”期間將大力發(fā)展新能源汽車，建立完備的鼓勵消費和使用系統(tǒng)。我國重點支持的新能源汽車主要指電動汽車（純電動汽車和燃料電池電動汽車等）。據(jù)預(yù)測，到2015 年新能源汽車的年銷量將達到100 萬輛左右。2015 年我國汽車行業(yè)的具體目標如卞：自主品牌轎車占比45%左右;汽車輕量化減重指標為2005 年的20%左右;汽車燃油消耗繼續(xù)降低;新能源汽車占比3%左右。在“十二五”末期我國汽車行業(yè)將實現(xiàn)年產(chǎn)2500 萬輛的生產(chǎn)規(guī)模，約占世界汽車產(chǎn)量的30%，其中：乘用車約占80%，商用車約占20%。未來幾年內(nèi)，高強度鋼在汽車中的應(yīng)用將迅速增長，預(yù)計年增長率達到5%。

2 汽車輕量化發(fā)展的要求

當(dāng)前世界汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨著兩大難題，即能源短缺和環(huán)境污染，而在我國這兩者表現(xiàn)得更加突出。2009 年哥本哈根世界氣候峰會上，我國對世界承諾將減排目標作為約束性指標納入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的中長期規(guī)化，到2020 年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005 年下降40%-45%。汽車行業(yè)作為我國的一個重要制造業(yè)，本身需要大量的鋼材作為原料，而鋼鐵作為高能耗、高污染的行業(yè)對環(huán)境的影響較大。從汽車本身而言，排放的尾氣對大氣污染也較為嚴重。因此，汽車企業(yè)開始重點關(guān)注節(jié)能減排。試驗表明，減少汽車自身重量（汽車輕量化）是實現(xiàn)節(jié)能減排的最有效措施之一。數(shù)據(jù)顯示汽車輕量化是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段和方法。此外，輕量化對汽車的穩(wěn)定性、噪聲、加速、振動等方面也都有影響。

2.1 什么是汽車輕量化

汽車的輕量化，就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。試驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%;汽車整備質(zhì)量每減少100kg，百公里油耗可降低0.3-0.6L;汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。當(dāng)前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。實現(xiàn)汽車輕量化主要有3 種途徑。一是改進汽車結(jié)構(gòu)，使部件薄壁化、中空化、小型化及復(fù)合化;二是開發(fā)新型輕質(zhì)材料，如使用鋁、鎂合金等有色金屬、塑料及非金屬復(fù)合材料，或者截面厚度較薄的高強鋼;三是采用先進的制造工藝，如激光拼焊、液壓成型、輥彎成型等。其中，當(dāng)前的汽車輕量化措施主要是采用輕質(zhì)材料。

2.2 汽車輕量化-鋼鐵材料的輕量化舉措

鋼鐵材料在與有色合金和高分子材料的競爭中繼續(xù)發(fā)揮其價格便宜、工藝成熟的優(yōu)勢，通過高強度化和有效的強化措施可充分發(fā)揮其強度潛力。迄今為止，鋼鐵仍然是在汽車生產(chǎn)上使用最多的材料。

2.3汽車輕量化-輥壓制造技術(shù)的應(yīng)用

新型金屬材料的不斷開發(fā)，輥壓成型技術(shù)的成熟發(fā)展，為汽車輕量化的實現(xiàn)提供了必要保障。在提高汽車安全和性能的前提下，降低汽車整備質(zhì)量，已經(jīng)成為汽車技術(shù)發(fā)展的核心環(huán)節(jié)，而采用高強度鋼代替普通強度鋼，以汽車輥壓件代替實心零部件，則是汽車輕量化最有效的手段。輥壓成型件系指以熱軋或冷軋板帶為原料（包括各種涂鍍層鋼板及有色板帶），經(jīng)輥壓成型而得到的薄壁型材。它是一種生產(chǎn)效率高、節(jié)材效果好、應(yīng)用前景廣闊的高效型材品種。近年來，隨著世界科技突飛猛進的發(fā)展，也推動了輥壓設(shè)備和工藝的不斷更新。過去只能沖壓的零件，現(xiàn)在有一部分可以用輥壓代替，其生產(chǎn)效率明顯提高。在工業(yè)發(fā)達國家，傳統(tǒng)的沖壓件，如汽車大梁橫梁、車箱的縱橫梁等，在許多的車型上都已用輥壓件代替。我國的輥壓成型線既少又陳舊，在汽車行業(yè)，現(xiàn)在很多汽車廠家和汽車零部件制造專業(yè)企業(yè)都裝備了輥壓線。目前，冷彎型鋼在車身上的應(yīng)用有一般應(yīng)用件和高強鋼零部件兩類，其中一般應(yīng)用件包括外飾件、非外露件;高強鋼零部件包括安全件、底盤件、其他（座椅導(dǎo)軌）。

參考文獻：

[1]胡靜，薛艷敏，王家民，劉琪.黃金分割在產(chǎn)品外觀設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].包裝工程，2009（02）.

[2]賀蓮花，魏瑩，成振波.點元素在產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計中的應(yīng)用[J].包裝工程，2009（05）.

[3]陳明華，包海濤.虛擬現(xiàn)實技術(shù)與汽車造型設(shè)計[J].裝備制造技術(shù)，2009（10）.