材料加工技术创新与汽车轻量化

崔景

摘 要：当前汽车工业发展的方向是轻量化，越来越多的汽车厂商对于如何使汽车轻量化进行大规模的研发，而材料上的选择是重要的研发方向。特别是随着各种新材料不断的出现，材料加工技术方面也不断的进行创新，这都决定着汽车轻量化发展。在这一点上有两方面的表现：其一，开发制备新高强度，低密度的轻质材料和零件，替换钢铁部件，减轻车重。其二，采用新工艺，简化、轻化零件和构建，节约材料，提高汽车性能。文章以此为基础，对汽车轻量化未来发展的方向进行简单的展望，并对通过材料加工技术创新使汽车轻量化的方法进行全方位的探讨。

关键词：材料价格技术；创新；汽车轻量化；工艺加工

前言

自世界上第一辆汽车在德国产生至今，汽车工业得到大面积的传播和飞速的发展。汽车的普及不仅仅便利了人们日常的生活，也对生产发展产生促进作用。但是，汽车也消耗了极大的矿产和油气资源，造成了严重的污染。为减排节能，汽车的轻量化成为了新的趋势，减轻汽车重量，不仅减少了制造汽车消耗的资源，更能最大的节省油气资源，减少废气的排放量。但是，减轻汽车的自重与人们对高安全性能的汽车产生了新的矛盾，汽车的自重依然在增加。过去几十年里，汽车轻量化的研究成果显著，材料工程科技的发展起到了关键作用。钢铁零件的减少，新工艺的形成，对工件的结构进行了优化，减少了材料和资源的消耗。

1 现代汽车制造应用的新材料

1.1 高强度，超高强度刚

高强度钢能够实现材料薄壁化，对普通钢板进行取代，降低车重[1]。但是，铝，镁合金等材料自身的性能有上线，工艺的要求难度大，价格高，因此未为实现普及。在这方面的研究中，各国都取得了显著的成就。日本在上个世纪七十年代开始就已经应用这种技术，以此来抵抗石油危机的冲击。这种刚内含有，磷钢板，烘烤硬化钢板，双相钢，析出强化钢，相变诱导塑性钢等。首先由零件相结构进行覆盖，逐步遍及车身。日本、瑞典等国相继进行研发。与国际相比，我国的研究水平还需提高，因此要加大研究力度，以汽车结构的设计和材料选择最优为基础，与之结合，加快汽车轻量化进程。

通过冶金，对钢的成分进行变更，提升组织与性能。进行热处理，改变组织性能，以实现材料更轻。但是这种钢，成形困难，反弹性大。因此，要应用冲压成形、焊接等多种技术。

1.2 轻金属材料

1.2.1 镁

镁合金拥有高比强度和高比刚度的优点，采用镁进行汽车零件的制造能够提升轻量化的效果[2]。镁的熔点较低，能够回升再利用，消耗能源也较少。镁合金的零件，尺寸较为稳定，抗震性更好。上世纪中叶，镁合金价格较低，德国的众多汽车都使用其作为汽车的结构零部件。近些年随着研发的进程不断发展，镁合金的抗腐蚀性也得以提升。

1.2.2 钛

钛的质量较轻，强度很高，有很强的耐腐蚀性。但是钛的价格过于昂贵，在汽车上的应用较少。钛的应用，能够减轻汽车重量，节约能源，减轻震动，降低噪音，减少污染，延长汽车寿命，提升汽车的安全和舒适性能。目前，钛的运用范围是汽车的发动机及相关零部件。而这些零部件恰恰都是经常遭遇腐蚀，磨损的部分。由于高昂的价格，只有赛车制造商，钛应用较为普遍。

2 创新成形工艺

汽车制造中的锻造、冲压、铸造，焊接等成形的加工工艺是核心的、基础的技术。该工艺进行创新，不仅能降低制造的成本，对汽车质量进行提高，还能促进汽车轻量化的进程[3]。

2.1 液压

液压的成形，主要介质是流体，实现对金属进行塑性。该工艺较普遍的是内高压，将高压液体充满金属管中，用模具进行施压变形。这种工艺能够实现经济效益最大化，简化模具的结构，缩短生产的周期，能够制造更复杂的工件，极大的提升了汽车的性能——安全性，舒适性。

2.2 剪裁和拼接

传统的零件制造，毛坯材料较为单一，过程方便，但是不够优化。当前为了优化材料的应用和工艺，开始对毛坯材料进行剪裁拼接，不同种类的毛坯通过焊接，热处理等方式进行结合，产生不同的作用。极大的提升性能，最大的节省材料。

3 结束语

在汽车工业的发展中，人们提升了对安全和舒适汽车的要求，汽车的自重依然在增加，高消耗高污染尚需更好的方案解决。汽车的轻量化成为了节能减排的必然要求。在这个过程中，材料比强度的提升很重要，通过对传统部件强度的提高，实现其材质的轻化。创新冶炼，热处理等相关措施，通过特殊加工将晶粒进行细化，钢板也能获得较高的强度，其生产的效率很高，成本消耗较低。液压方面的创新，能够更好的优化汽车的构造，缩短生产的周期。对复杂零件也能加大制造，能极大的提升汽车的性能，减少零件数量，汽车的自重。这也使得当前应用最广泛的方式。最后，毛坯技术的剪裁和拼接不断的发展，也应用到广泛的范围中，工件的结构得到优化，材料作用更高，推动着汽车的轻量化。对这一技术必须抓紧研发，进一步推广。

参考文献

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