轻量化在汽车上的应用Word文档下载推荐.docx

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材料方面包括复合材料及成形工艺、轻质铝合金及成形工艺、高强度钢及成形工艺、轻质镁合金及成形工艺等。

　　未来新能源汽车轻量化将车身高强钢化和全铝车身两条路线并行，2020年先进高强钢比例达到国际先进水平和应用全铝车身。

　　汽车车身轻量化的发展趋势是混合多材料设计。

碳纤维混合材料车身不仅能够承重，而且更安全。

至于目前存在的成本高问题，碳纤维成本居高不下，主要是工艺成本高，未来批量生产，成本有望下降。

　　汽车对材料的成本要求很高，因此碳纤维在汽车轻量化中的应用，首先要解决成本问题。

　　■仍有问题急需解决

　　相比传统汽车，新能源汽车车身结构不一样，高强度钢、铝合金、镁合金在新能源汽车上应用较多。

由于新能源汽车是未来发展趋势，国家十分重视其轻量化。

　　与传统节能汽车的轻量化结构设计有所区别的是，新能源汽车的轻量化技术手段、电动汽车整车重量、续航能力与重量设计都需要重新研究。

需根据不同车型，设计轻量化方案，这是企业所面临的重要挑战之一。

　　碳纤维复合材料NVH（减振降噪）水平如何提高是轻量化设计过程中所面临的挑战和问题。

随着轻量化技术应用越来越多，多材料的轻量化技术路径成为必然的趋势，因而连接技术也成为轻量化技术应用过程中的重点技术。

　　新能源汽车轻量化设计需要开发高集成度的电动一体化底盘产品技术，高度集成电池系统、高效高集成电驱动总成、主动悬架系统、线控转向/制动系统、集成控制系统，实现整车操纵稳定性、电池组安全防护、底盘系统的轻量化研究应用。

新能源汽车企业也需要系统规划，围绕整车轻量化开展整车轻量化目标制定，分解和组织行业资源针对轻量化应用技术系统进行开发。

二、专用汽车轻量化制作采用铝合金材料的优势

　　目前在专用汽车上应用较多的轻量化材料有铝合金、镁合金、高强度钢、塑料及复合材料等。

各大汽车公司都已经将采用这些轻量化材料的多少作为衡量汽车生产技术和新材料开发水平是否领先的重要标志。

　　铝合金：

与钢相比，铝合金具有质量轻、耐腐蚀性好、易于加工等特点，但成本较高，是近20年来在载货汽车上使用最多的轻量化材料。

　　镁合金：

与钢铁相比，镁合金密度小，易于加工，压铸经济，其最大的特点是阻尼减振性和抗凹性好。

镁合金在上世纪40年代就被一些公司采用。

镁合金在应用上比铝合金发展慢，主要原因是其铸造性差、后处理工艺复杂、成本较高。

当前世界上每辆汽车的镁合金平均用量仅。

随着研制材料技术水平的提高，其应用速度不断加快。

　　塑料及复合材料：

汽车塑料制品一般分为内饰件、外饰件和功能件等，目前世界主要汽车用塑料件的内饰化已基本完成。

玻璃纤维增强塑料等新产品已随着新技术的成熟而逐步扩大应用，主要用于车身内装件和功能件。

　　高钢度钢：

在轻量化材料中，与铝合金、塑料相比，高强度钢具有以下特点。

价格低，基本上可以利用原有生产线；

其弹性模量高、刚性好、耐冲击性好及较高的疲劳强度，有些高强度钢的抗拉强度为普通钢的2～3倍；

耐腐性差。

　　相比之下，铝合金在专用汽车轻量化新材料中更加具有以下优势：

　　1、整备质量低。

铝的密度低，只有cm3，是同体积钢的1/3重量。

铝合金材料在运输车上的应用，极大的减轻了其自重。

如御捷马公司生产的13m铆接式铝合金厢式半挂车，与同类钢制材料半挂车相比自重减轻约3t，一个45m3的铝制半挂罐车，其自重可以减轻5t多。

　　2、耐腐蚀、寿命长。

铝合金具有较好的耐腐蚀性。

用铝合金制造的（厢）罐体，内部不需要涂任何防护层就可以运输各种液体和货物，从而保证了油品的清洁，减少了对货物的污染。

根据欧美国家的经验，一般铝合金运输车辆的寿命周期一般在1520年，比普通钢制车辆寿命长510年。

同时，由于铝合金耐腐蚀性好，可长期保持表面美观，车辆实际使用和维护成本较低。

而普通钢制材料车辆特别是拉煤半挂车，新车投入使用不久，就会出现锈蚀“溜黄汤”现象，每年审验时都要做喷漆整容处理，增加了使用维护成本，还给环境造成一定的污染。

　　3、燃油经济性。

根据欧洲铝业协会有关的研究报告，车辆每轻100kg，百公里油耗可降低，每节约1L燃油可减少CO2排放。

如果一部运输车减重3t，年行驶12万km，按一半的空载里程计算，每年可节省燃油10800L，可减少CO2排放量，充分显现出对能源的节约和环境保护的优势。

　　4、有效承载增加经济性。

根据我国颁发的道路安全法规定，交通运输车辆车货总质量不得超过55t。

为了取得更好的经济效益，车辆轻量化，增加有效承载能力尤其重要。

假如一辆运输车辆将自身减轻的3t重量，有效的转化为增加了3t货物，每年还是按12万km计算，按吨公里运输成本元，可为用户增加收入90000元/年，经济效益非常可观。

　　5、回收价值高。

由于铝合金具有较高的耐腐蚀性，在车辆达到强制报废年限，车体并没有很大的损伤，车体回收价值是原铝的85%以上。

也就是说，一辆铝合金罐式运输车如果用铝材料5t，车辆报废回收至少可达8万元，具有较高的再利用附加值。

而普通钢制运输车，车辆强制报废后，由于材料的耐腐蚀程度差，其车辆残值和再利用价值很低。

　　6、加工工艺成熟。

铝合金也是除钢铁之外第二大广泛应用的金属，加工工艺已经日趋成熟。

MIG、TIG、电阻焊等焊接方法都可以用来焊接铝合金。

同时，铝合金也可以进行弯曲、冲压和深拉加工。

易于铆接工艺手段加工，强度和承载能力优于碳钢材料。

　　二、铝合金专用汽车产品系列及其特点

　　铝合金专用汽车产品主要有：

铝合金厢式运输半挂车、铝合金翼开启厢式运输车、铝合金化工罐式车及冷藏保温车等系列产品。

铝合金专用汽车造型美观，耐腐蚀，寿命长。

　　1、铆接铝合金厢式车产品特点。

无纵梁承载式车身结构设计；

采用铆接工艺制作；

厢体选用铝合金板材，耐腐蚀，寿命长；

顶板为半透明玻璃钢板；

采用空气悬架和无内胎轮胎。

　　2、铝合金厢式车产品设计特点。

上、下边梁：

采用高强度铝合金挤压成型材料。

车身及外蒙皮：

均采用铝合金材料，外蒙皮选用高强度预涂漆铝合金板，省去了现场的喷漆工序，有效的保护了现场作业环境和员工的身体健康。

车顶：

顶弓为铝合金或高强度热镀锌型材，设计为封闭结构，具有防下沉特性；

顶蒙皮为整张半透明玻璃板，便于厢内采光，节约能源。

行走部分：

选用空气悬架，无内胎真空胎，运输过程中可以有效的降低对货物、轮胎、公路路面和车辆部件的损伤。

整车：

充分体现了重量轻、节能环保、材料可回收在利用的优势。

　　3、铝合金翼开启厢式车产品特点。

侧栏板为铝合金型材，插铆接工艺制作；

侧翼选用铝合金瓦楞板；

侧翼可开启约90°

，装卸效率高；

手动或遥控液压控制，操作方便。

　　4、铝合金罐式运输车产品特点。

拥有国内先进的罐体成型工艺装备和焊接生产线，选用优质铝合金材料焊接而成。

罐体全部采用高强度铝合金板焊接而成；

罐体附件均使用铝合金材料；

整备质量低，比同类罐车轻约2t；

耐腐蚀，寿命长；

罐体内部清洁度高。

　　5、冷藏保温车产品特点。

厢体采用德国技术和生产工艺，选用高性能硬质聚氨酯保温板，经过复合热压成型，板内无任何金属骨架，整体强度高、保温性能好。

厢体包边、顶角均采用用铝合金型材；

厢内可选装铝合金导轨和通风槽；

整备质量轻，48英尺冷藏半挂车比同类产品轻。

轻型冷藏车和微型保温车则作为短途分配性运输的主要工具而得到快速的发展。

厢体结构向合理化方向发展，新材料将会不断的被利用。

主要是聚氨酯发泡材料和铝板，体现了冷藏保温汽车所用材料的轻量化。

　　以上铝合金运输车辆，从产品的制造结构形式来分，主要分为铆接式和焊接式两大类。

一是铆接式：

以厢式车为主，包括翼开启厢式车、铝合金厢式半挂车等。

此类车辆根据车型的不同，所采用铝合金材料的比例也不尽相同，低的30%～40%，高的可达70%～80%。

二是焊接式：

以罐式车、半挂车为主，包括单车罐、半挂罐车、普通半挂车等。

此类车辆制作主要以焊接形式为主，所采用铝合金材料的比例较高，部分产品所用原材料中铝合金所占比例可达90%以上。

　　虽然目前铝合金罐车进入市场的数量还不是太多，但已初步得到了用户的接受，部分企业还拿到了国内外客户的小批量订单。

从目前罐式车的需求形势看，铝合金罐式车正在逐步得到用户的接受和认可，预计几年内，将会呈现出良好的发展态势，也会展现出有着较大的发展空间。

　　三、推广使用铝合金专用汽车意义重大

　　专用汽车轻量化对节能减排意义重大。

从能源角度讲，汽车燃油消耗在我国石油消耗中所占比例日益增大，有资料显示，目前我国进口的原油的近30%被汽车消耗掉，而今后汽车消耗原油量的比例将升至50%。

汽车燃油消耗量增多主要有以下两方面的原因：

一是我国经济持续发展，带动了汽车消费和保有量的大幅攀升；

二是由于我国汽车技术水平相对落后，单车燃油消耗明显高于国外，目前生产汽车的平均耗油量大约为国外汽车高20%～30%，而摆在我们面前的现实部题是，我国石油资源和产量有限，无法满足国内的能源消耗，近几年我国石油进口量逐年增多，对外依存度已超过40%，因此提高汽车的燃油经济性，从总体上控制汽车的燃油消耗，保护国家资源具有很重要的意义。

　　根据国外的有关资料，车辆减轻自重10%，可降低油耗5%～8%，对于载货车来说，减轻自重还提高了有效载荷的质量，即增加了装载利用系数，可提高运输效率，在降低运输成本，这相对来说也是降低了燃油费用。

推广汽车轻量化是我国汽车工业发展的当务之急，对解决我国能源短缺，道路超载、运输效率低下具有很重要的意义。

　　汽车轻量化实质上就是零部件轻量化。

采用锻造铝合金车轮，可以很大程度减轻车的自重。

比如，一辆拖挂40吨的重卡和半挂车运输系统，一共有22个车轮，加上前后备胎共有24个。

以目前我们经常用的钢质车轮计算，如果换成锻造铝合金车轮，重量可减轻近600kg。

不仅如此，由于铝合金材料具有散热好和防止轮胎橡胶老化的特点，装上锻造铝合金车轮的卡车、客车、挂车可节省26%的轮胎消耗。

由此可见，节能减排的效果多么明显。

　　近几年，铝合金罐车已呈现出一定的发展势头。

国内部分改装企业采用铝合金材料，研发了不同车型和不同用途的铝合金罐式专用车。

车型包括利用二类底盘改装的单车铝合金罐体、半铝和全铝半挂罐车等。

基本用途涵盖了加油车、运油车、化工液体运输车和散装物料运输车等车型。

　　专用汽车制造材料轻量化是当今汽车技术发展的方向世界各国的汽车企业围绕节能、节材、环保、降低成本以及提高动力性、经济性、可靠性、安全性和舒适性等等基本性能，开展了新技术、新材料、新工艺、新产品的研究开发工作，其核心就是汽车轻量化。

其主要意义表现在：

一是降低燃烧消耗，增加汽车有效载荷，节省牵