汽車車身輕量化的關鍵工藝製造技術

汽車車身輕(qīng)量化的關鍵工藝製造技術

Jul 07, 2021

近年來,在我國汽車市場逐漸實現(xiàn)高速發展後,人們對汽車的要求已(yǐ)不再僅限於功能之上,對汽車的整體車身也有著較高的要(yào)求。以客戶群(qún)當前的需(xū)求來看,汽車車身輕量化是目前廣大客戶群所追求的,車身(shēn)輕量化不僅(jǐn)能夠有效減輕車身的自重,還(hái)能實現節能減排,使汽車保持輕量化的同時達到環(huán)保的目的。




這(zhè)也要求著當前汽車(chē)市場需改變發展戰(zhàn)略,改變市(shì)場方向,並利用工(gōng)藝製(zhì)造技術及輕(qīng)量化材料(liào)來打造符(fú)合客戶群需求的汽車(chē)市場,以此提高汽(qì)車市場的整體(tǐ)發展速度。

一、汽車車身輕(qīng)量化的關鍵工藝製造技術控製(zhì)及研究

1.采用輕量(liàng)化製造材料

材料是打造輕量化車身的重要組成之一,在車身材(cái)料選擇上,其需選(xuǎn)擇安全係數高(gāo)、優質的工藝性能(néng)以及低經濟等特點材料。選擇輕量化製(zhì)造材料能夠有效減輕車身的整體重量,使汽車製造(zào)能達到輕量化目的。從我國汽車(chē)市場當前現有的輕量化材料來看,其主要包括高強(qiáng)度鋼、鋁合金(jīn)、鋁鎂(měi)金等。

高強度鋼:鋼(gāng)鐵(tiě)一直是汽車生產環節中最常用的一項製造材料,在相同的強度(dù)標(biāo)準下,高強度鋼能夠削減鋼板的厚度,使汽車車身達到輕量化目的。根據強度等級劃分,鋼(gāng)可分為低、高、超高(gāo)三種(zhǒng)強度鋼。

這(zhè)三種不同等級強度的鋼材料在經過汽車生產多年後,發現高強(qiáng)度鋼是汽車車身實現輕量化最有效的一項材料,這也表明,在我國未來多年後,鋼鐵材(cái)料仍會是我國汽車生產的主要材料(liào)之(zhī)一,並在汽車的不同組成構件中也會有十(shí)分普遍的應用。鋁合金:鋁合金材料的密度是鋼鐵材料的1/3,也是目前(qián)汽車生產商(shāng)運用最普遍的輕型材料。


鋁合金材料在性能上與高強度鋼材質相比,具有導熱性能佳、耐腐(fǔ)蝕性強等特點,但在強度上(shàng)弱於高強度鋼,但(dàn)是,通過一定的製造技術,能夠完全滿足於汽車輕(qīng)量化生產要求。另外,鋁合金材料能夠更耐得住外部撞擊,對(duì)汽車整體的安全係數更具有保障。

另(lìng)外(wài),鋁合金材料(liào)還包括了變形鋁合金以及鑄(zhù)造鋁合金,鑄造(zào)鋁合金是其中使用(yòng)最廣泛的一項材料,主要占據(jù)車身的78%左右,在汽車車身的多個部位都有著重要(yào)的應(yīng)用。

鎂合金:鎂合(hé)金分別占(zhàn)據著鋁(lǚ)和鋼的2/3 以(yǐ)及1/4,是在汽車(chē)車身材料中(zhōng)質(zhì)量最輕的一項有色金屬,該材料還具備很高的(de)輕度及鋼度,具有顯著的輕量化效果。另外,鎂合金還具備良好(hǎo)的(de)散熱功能,是當下(xià)我國(guó)汽車生產市場最具發展潛力的一項輕量化材料。

2.輕量化關鍵工藝製造(zào)技術

輕量化工藝製造技術主(zhǔ)要分為熱成形技術(shù)與激光拚焊技術。首先,熱成形技術是利用熱衝壓高強鋼板材加熱於奧氏(shì)體在接近溫度上,然後進行(háng)一段時間的保溫工(gōng)作,使其均勻奧氏(shì)體化,再將其快(kuài)速轉移至具備冷(lěng)卻係統的模(mó)具當中進行衝壓,再(zài)對其開(kāi)展保壓與冷卻(què)工(gōng)作,使該奧氏體能夠轉化為板條(tiáo)狀馬氏體,提高該(gāi)材料的整體(tǐ)強(qiáng)熱成形(xíng)的主要工藝技術如圖1所示。

圖1 熱成形技術原理

按照原理來說,高強度鋼在(zài)常溫環(huán)境下其形狀塑造範(fàn)圍十(shí)分狹窄,並且成形較(jiào)差,容易(yì)使材質出現開裂(liè)現象(xiàng),材質回彈機率大,無法應對當前汽車碰撞所需的安全係數。

而熱成形工藝(yì)製造技術則是(shì)根(gēn)據(jù)剛強度鋼製造(zào)技術所具備的種種缺陷而發展起來的更(gèng)完善的一項新型製(zhì)造技術,該技(jì)術(shù)能夠使高強度鋼(gāng)經(jīng)過產熱衝(chōng)壓後,將其材質的抗(kàng)拉強度提升至1700MPa以上(shàng),使汽車車身整體重(chóng)量得到減輕的同時,提(tí)高了車身的強度與鋼度,使車身整體更耐撞擊,也具備更高的安全性。


當前,熱成形工藝主要分為兩大類型:第一是直接成形工藝製造技術。該工藝製造技術是指對板材進行直接衝(chōng)壓,較為廣泛應用於汽車結(jié)構簡單的零件。第二是間接(jiē)成形工藝製(zhì)造技術,該(gāi)技術在板材加熱前對其(qí)進行預先成形製造,再將其放於模具當中進行快速衝壓,較為廣泛應用於結構複雜的汽車零件。


另外,熱成形所采用的板材主要分為無鍍(dù)層與有鍍層兩(liǎng)種類型,無鍍層在應用熱(rè)成形工(gōng)藝製造技(jì)術時,需(xū)增加後續加工環(huán)節,在後續加工中進行噴丸處理,以此清除板材表麵的氧化層。熱成形是當前汽車(chē)生產中的新型製造工(gōng)藝,該工藝與傳統的冷衝壓技術相比,熱成(chéng)形(xíng)主要具備了五大優勢:
(1熱成形工藝製造技術具備回彈小的優勢,其(qí)能(néng)夠有效提高零件大小尺寸的精準度,這(zhè)是傳統製(zhì)造技術無法達到(dào)的。


(2熱成形工藝製造技術能夠降低汽車各個零件的整體厚度,並有效提高零件的自(zì)身強(qiáng)度對汽車車身輕量(liàng)化的生產十(shí)分有利。


(3熱成形使板(bǎn)材在(zài)高溫環境下能夠具備更優(yōu)質的(de)塑(sù)性,使汽車十分複雜的組成零件不容易(yì)出現損(sǔn)壞(huài)現象。


(4熱成形製造技術在使用時能夠使板材變形抗力降(jiàng)低,減少了成形成本的支出(chū)。


(5在應用熱成形後,板材的整體強度能夠在原基礎上大(dà)力的提高,其表麵硬度也會有效提高(gāo)。


熱成形工藝製造技(jì)術在未來的應用趨勢上,其主要麵臨的問題是技術的(de)提升與工藝的改進(jìn)上,由於熱成形工藝在我國發展起步較晚,目前在生產上還未形成有可觀的規模,無法應對當前我國汽車熱衝壓所需的大規(guī)模產量,雖然我國當前(qián)已有部分熱成形的生產產(chǎn)業,但這(zhè)些產業的還未有自主知識產權。


激光拚焊工藝製造技術,該技術工藝(yì)是在20世紀時期(qī)起步,在當時該(gāi)技術的應用主要是為了完善鋼板寬度不足問題,在伴隨我國汽車生產(chǎn)業實現了高速發展後,激光拚焊製(zhì)工藝製造技術在越來越多的國家得(dé)到(dào)了廣泛的推崇與應用(yòng),並成為了目前世界上(shàng)應(yīng)用最廣泛的一項製造技術,該技術能夠有(yǒu)效滿足當前(qián)汽車零件的設(shè)計要求,並根據不同材質及厚度的零件來(lái)將其通過焊接(jiē)方(fāng)式組(zǔ)成一個完整零件,再將其衝壓成(chéng)所需(xū)零件形狀,減少資源耗能。

與傳統(tǒng)技術工藝(yì)相比(bǐ),該技術能夠有效(xiào)發揮(huī)不(bú)同板材的優勢(shì),提高車身整(zhěng)體材質的強度(dù),並通過減少零件數量,來達到降低成本的目的。另外,激光焊接通過對接工藝,能夠消除搭接(jiē)縫,使汽(qì)車車身能夠有效提高抗(kàng)腐蝕係數。

雖然該技術工藝目前在我國汽車生產生產領(lǐng)域中得到了廣(guǎng)泛應用,但由(yóu)於成(chéng)型(xíng)技術還尚未成熟,還難以找(zhǎo)到適用(yòng)於激光拚(pīn)焊板材質,因此,激光拚焊板當前還隻(zhī)僅(jǐn)限於用於不同鋼板與鋁板的焊接,而在其(qí)它材料(liào)上的用途十分稀少(shǎo)。

二、結束語

目前,我國在汽車車身輕量化的(de)材料上,已經出現了明顯的多元化應用趨(qū)勢,單一的車身材料已無法滿足當前(qián)車(chē)身(shēn)所需的強(qiáng)度及剛度,因此,在汽車車身的(de)未來發展中,其輕量(liàng)化材料會實現多種材料的組(zǔ)合製造(zào),並在車身工藝製造(zào)技術上,會主要控製工藝(yì)材料的使用量,並開發可回收(shōu)材料,使(shǐ)汽車車身(shēn)達到輕(qīng)量化要求的同時也具備低耗能的優勢,有效提高材料的利用(yòng)率,利用各項技術提高車身的安全係數,完善傳統工藝的不足之處,以此實現汽車車身輕量化(huà)的生產目標。

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