轻量化技术在汽车工程中的应用

张 轩 宋孝勇

陕汽集团宝鸡华山工程车辆有限责任公司

轻量化技术在汽车工程中的应用

张 轩 宋孝勇

陕汽集团宝鸡华山工程车辆有限责任公司

中国正式的治超从2011年开始在全国逐步实施，但因种种客官或主观原因，超限治理在中国举步维艰。直到2016年9月，新GB1589正式实施，由国家交通运输部等国家五部门联合部署为期两年的治理超限超载专项行动，开始在全国迅速实施，此次实施标准严、力度大、持续时间长，彰显了国家对超限治理的决心和信心。用户为了多拉货物且总质量不超载，轻量化技术在汽车工程领域得到了应用。基于此，本文对汽车工程中应用的轻量化技术进行分析。

轻量化；技术；超限治理；汽车工程；应用

1 轻量化技术概述

在汽车工程领域合理的应用轻量化技术已经成为了极为重要的一个发展趋势，这种轻量化技术主要就是指通过针对汽车结构进行合理设计、部分功能优化以及使用新型材料从而达到降低车辆自身重量，满足整车技术设计要求，从而在发挥原有功能的基础上，确保其能够在行驶中表现出较为理想的安全性和舒适度。结合目前我国汽车工程中的轻量化技术现状来看，在制造工艺材料和汽车结构方面都已经有了一定的发展，已经在一定程度上优化改善了当前我国的汽车工程的现状，对汽车的自重进行不同程度的改善，使其适应现代汽车行业的轻量化要求。

2 轻量化技术在汽车工程中的应用

2.1 结构设计技术的应用

在汽车工程的结构轻量化技术的应用中，其核心是通过对汽车总体结构的分析和优化，从而实现汽车零部件的轻量化和整体化。在实际的应用过程中，需要考虑协调汽车整车整车与系统、系统与系统之间的各种问题，通过CAD技术和CAE技术分别对汽车构件的形状、配置和板材的厚度进行分析，进而探究构件的布局和运动干涉，从而了解汽车的具体结构以及其结构的运行规律。另外，还可以通过形状优化法实现汽车零件质量的降低。这种技术是通过形状的变异来降低峰值或使应力分布均匀化，对负荷较高的位置贮存材料。去除低负载部位的材料，对零件形状的设计要按照避免出现应力高峰并使应力分布均匀来设计，从而在保障汽车整体性能的基础上降低零件的质量，实现轻量化。

2.2 在汽车材料方面的应用

对于现代汽车自重的有效降低还需要重点从汽车所用材料方面进行优化。在当前具体的汽车生产制造中，应用效果比较理想的一些汽车材料主要有以下几类：首先是高强度钢。高强度钢具有较强的抗冲击效果，对汽车而言是运行安全的重要保障条件。另外，高强度钢的应用可以通过厚度的降低有效减少自身的重量。铝镁合金也是应用较为广泛的一种新型材料。具有塑性较为突出，易成型的特点被应用在汽车的车身和底盘等部位，应用同样能够体现出极为明显的质量轻的优势，具有较高的应用价值。工程塑料在汽车中的应用能够体现出密度小、耐腐蚀以及隔热等多方面的作用效果，同样也就能够降低汽车自重。

2.3 制造工艺的应用

对汽车工程而言，要想实现现代化的发展，适应市场的发展需求和趋势，还需要通过制造工艺的改革和创新。上文已经介绍了一些新型的制造材料，由于这些轻量化材料的出现，为了发挥材料的功能，实现汽车的轻量化，还研发相应的制造工艺来配合这些材料的使用，如激光焊接、液压成型、半固态金属加工、注射成型和喷射成型技术等。激光焊接工艺采用各种复合板进行拼焊，可以改善零部件的使用性能，降低汽车自身重量，提高汽车结构可靠性及安全性能。液压成型工艺是将待加工管件或板料置于密闭模具中，通过流体介质使管件或板料在模具中变形成型，该工艺取代了传统的加工模式，提高了产品品质，降低了汽车重量和成本，因此被广泛地应用于汽车零部件如排气系统、后桥、发动机支架等。半固态铸造技术是将金属或合金材料在固态与液态温度区间内进行加工，主要分为流变铸造和触变铸造两种工艺类型。

3 汽车轻量化实现的有效途径

汽车轻量化实现的有效途径一般包括结构的优化设计、强度高密度低材料的使用以及先进轻量化制造工艺技术的应用。当前结构的优化设计逐渐成为汽车轻量化的重要环节。结构的优化可以利用最低的成本实现性能的最佳化，同时还可以获得最明显的减重效果。要想实现结构的优化，就要具备经验丰富且理论实践水平较高的设计工程师，通过他们的主观劳动配合现代化的技术实现结构的最优化。而强度高密度低材料的使用与先进轻量化制造工艺技术的应用作为两种有效的汽车轻量化的途径，在具体的设计过程中对于成本非常敏感，因此，在进行大批量生产的汽车行业中，许多汽车工程的制造企业都迫于对成本的敏感性而不敢对新型材料进行创新和使用，造成对轻量化进程的阻碍。因此要积极通过现代化的技术和设备，结合汽车工程的制造现状，以轻量化为目标进行材料和工艺的开发和应用，尽量避免成本的浪费。另外要实现汽车的轻量化，不仅仅是要注重汽车整体的重量，还要对汽车的整体性能和尺寸等进行综合的考量。

4 轻量化技术未来的发展潜力

近年来，我国对环保、安全、节能方面的要求不断提高。汽车工业作为国家经济发展的支柱产业，目前正处于高速发展的时期，轻量化技术的运用并不成熟。面对新的能源危机和环境污染问题，对汽车轻量化的要求显得越来越迫切。实现轻量化是衡量汽车工业技术成就的重要标志之一，为此，汽车制造厂家和研究机构都致力于研究轻量化技术，从技术、成本角度分析和改善汽车材料和工艺，探索应用新材料、新工艺的可行性。同时，加快轻量化的设计和应用对提升我国汽车整体水平、行业国际竞争力、振兴民族工业都具有非常深远的意义。现阶段，汽车小型化和轻量化是近、中期汽车排放目标控制的基础，汽车轻量化成为新能源汽车开发的重要课题，从可持续发展要求出发，研究和评估汽车轻量化技术成为重要方向。

总而言之，在汽车领域中，保证其对能源的节约以及对环境的保护已经成为了这一领域发展的一个主要趋势，为了实现对能源的节约，，就必须要将轻量化技术应用到具体的汽车设计过程中。从汽车结构、汽车材料以及汽车制造工艺等方面成分应用轻量化技术，合理地选择工艺与技术，促进汽车行业的可持续发展。

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