汽车轻量化材料及成形技术

汽车的白车身减重是轻量化的重要内容。

辊压件是白车身的重要构件。

本文介绍了汽车中辊压成形的应用及关键技术，特别是高强钢的辊压成形中的回弹、变形能以及扭曲、侧弯、边波等缺陷的预防和解决办法。

开发了多代保险杠、防撞杆、门槛等辊压件产品。

对于辊压成形国内外先进技术的发展作了介绍。

汽车轻量化中的辊压件为减少能源消耗和环境污染，汽车轻量化成为世界各国汽车制造的新趋势。

白车身作为汽车的重要部件，占到总车重量的40%左右，因此白车身的减重优化成为轻量化设计的重要内容。

目前国际上新车型白车身开发设计，广泛采用先进高强度钢板，其中有相当部分的构件，诸如前后保险杠、门梁、框轨、车顶弓型架、车身的B柱及底盘等构件，都是由辊压成形制造方式完成的。

辊压成形工艺广泛应用于汽车部件的制造，汽车上很多部件是由辊压工艺生产的（图1）。

辊压成形工艺与传统冲压相比，具有高效、节材、环保、成本低等突出优点，成为汽车部件制造工艺方法之一。

据统计采用辊压工艺制造的汽车部件，大约为车重的10%左右。

图1 辊压工艺生产的汽车零件辊压成形是通过顺序配置的多道次成形轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行弯曲，以制成特定断面的型材。

辊压成形与其他板金属成形的工艺相比，具有以下优点：⑴生产效率高，适合于大批量生产，和冲压、折弯工艺相比提高效率10倍以上，制造成本大幅降低。

⑵加工产品的长度基本不受限制，可以连续生产。

⑶产品的表面质量好，尺寸精度高。

⑷在辊压成形生产线上可以集成其他的加工工艺，如冲孔、焊接、压花等。

⑸与热轧和冲压工艺相比能够节约材料15%～30%。

⑹生产噪声低，无环境污染。

辊压成形工艺加工出来的型材其断面结构合理、品种规格繁多、几何尺寸精确，体现了现代社会对材料轻型化、合理化、功能化的使用要求。

辊压成形是一种高效节能的工艺技术，符合“发展循环经济，创建节约社会”的政策要求。

辊压成形采用先进的高效生产工艺，使成形截面达到最好的力学性能。

高强钢辊压成形的关键技术先进高强度钢AHSS（Advanced High Strength Steel）具有优良的材料性能。

汽车轻量化用铝合金材料及应用技术的研究摘要：在广大人们的日常出行以及交通运输过程当中，汽车作为较为主流的交通工具往往发挥着极为重要的作用和价值，受到了社会各界以及广大人民群众的重点关注，对于汽车制造生产行业的相关内容保持着紧密的关注态度，针对汽车制造品质水平要求不断提高。

结合当前汽车制造生产行业的整体发展现状来看，各个汽车制造生产公司为了提高自身的行业竞争能力，逐步在汽车制造过程当中积极推广轻量化材料，汽车更高的性能以及更加良好的安全性。

在实际汽车生产材料选用的过程中采取轻量化材料，不但能够大大提高汽车制造生产的资金投入，还能满足当前社会绿色稳定发展的各方面要求，不断提高企业的核心竞争能力。

得益于各类新型汽车生产材料的研发和创新，我国汽车生产公司的制造生产工艺水平不断提升，有效推广了汽车制造行业的持续稳定发展。

为此，相关技术人员要就汽车轻量化设计工作当中铝合金材料的应用进行分析和探究，再结合当前轻量化建设工作现状的基础之上，明确铝合金材料的实际应用状况和应用要求，以此来为广大技术人员提供参考和帮助。

关键词：金属材料；汽车轻量化；发展现状；具体方案引言：在当今经济社会的发展模式下，全国各地经济联系极为密切，广大人民综合素质也在不断进步，这让人民群众对于汽车制造生产的要求不断提高，在各类经济活动开展、货物运输以及人员出行的过程中，汽车将作为重要的交通工具发挥相应的作用，这让我国汽车制造行业呈现出极为迅猛的发展趋势。

但结合我国近些年来汽车交通工具的整体应用状况来看，虽然汽车为广大人民群众的出行和经济活动带来了良好的帮助，但也制造了巨大的环境污染以及能源消耗问题，这与现代社会低碳环保持续稳定发展的理念相悖。

为此，在汽车生产数量以及需求量不断增多的过程中，相关汽车生产公司要积极主动的开展轻量化设计工作，选用铝合金等新型轻量化生产材料，以此来实现汽车生产制造的低碳环保目标。

详细来说，积极主动的推广和应用轻量化铝合金汽车设计材料，能够有效缓解当前汽车制造行业不错能源消耗以及环境破坏问题，让企业的核心竞争能力大幅度提高，为企业创造更为丰厚的经济效益。

汽车铝合金轻量化材料的应用及技术工艺摘要：我国铝合金材料在汽车轻量化制造中的应用越来越广泛，但是还面临很多影响因素，因此如何针对这些影响因素采取有效的策略是当务之急。

本文首先说明了汽车轻量化制造的意义，然后分析了铝合金材料优势，最后详细阐述了汽车铝合金轻量化材料的应用及技术工艺。

关键词：汽车；铝合金；轻量化；底盘；发动机一、汽车轻量化制造的意义实现企业的轻量化制造能够推动现代汽车制造业的可持续发展，具体主要表现在两个方面：第一，汽车轻量化有助于降低汽车行驶排放量，减少能耗。

汽车的重量直接关系着其能耗，当行驶速度相同的情况下，汽车自身的体重越大，消耗的能源越多，相反汽车的质量越轻，其能耗越低。

并且当油耗减少时还意味着汽车排放的尾气量减少，发挥节能环保的功效。

第二，汽车轻量化有助于提升企业的行驶性能，确保出行安全。

轻量化制造通过降低汽车的自重，从而缩短了汽车加速的用时，若想将汽车加速至每小时100km，轻量化制造便可以将初始10s缩短至7s，便于对汽车的牵引负荷状态进行调整，提升汽车的行驶性能，与此同时还能够降低汽车行驶过程中的惯性，确保汽车行驶的安全性。

二、铝合金材料优势（一）减重效果较为良好铝合金在汽车制造中的应用，便能够达到良好的汽车轻量化效果，具体来讲，铝的密度为2.7g/cm3，为钢铁密度的1/3；铝合金导热性能良好，在金属中仅次于铜；铝合金耐腐蚀性能良好，这是因为其表面能够自动形成一层氧化膜，这些特征使得铝合金成为了汽车制造的主要材料。

（二）生产材料能够回收利用铝合金是回收率较高的金属材料，这是因为铝合金在应用过程中出现腐蚀问题的概率较低。

铝合金材料在制作成产品、使用、回收加工成铝锭、再次制作成产品的循环过程中，损耗率也仅仅为5%，其回收利用价值是所有金属材料中最高的，目前大部分国家应用汽车制造铝合金为再生铝材料。

此外，铝的熔点较低，流动性能良好，因此能够制作成各种结构复杂、形状不规则的构件，这位汽车制造提供了便利条件，同时也便于铝合金回收利用。

汽车轻量化的九大关键工艺！文章来源：材加网一、激光拼焊（TWB）及不扥厚度轧制板（VRB）1.激光拼焊技术激光拼焊是将不同厚度、不同材质、不同强度、不同冲压性能和不同表面处理状况的板坯拼焊在一起，再进行冲压成形的一种制造技术。

德国大众最早于1985年将激光拼焊用于汽车。

北美于1993年也大量应用激光拼焊技术。

目前，几乎所有的著名汽车制造商都采用了激光拼焊技术。

采用拼焊板制造的结构件有身侧框架、车门内板、风挡玻璃框架／前风挡框、轮罩板、地板、中间支柱（Ｂ柱）等（见图1）。

最新统计表明，最新型的钢制车身结构中，50%采用了拼焊板制造。

图1 激光拼焊技术在车身上的应用实例激光拼焊技术在20世纪90年代末引入中国，一汽、上汽、长城、奇瑞、吉利等汽车公司在前纵梁、门内板和B柱加强板等都有应用。

宝钢已有23条激光拼焊生产线，年产2 200多万片板坯，占我国市场份额的70%以上，是世界第三、亚洲第一大激光拼焊板生产公司。

鞍钢也在与蒂森克虏伯合作，在长春等地建立激光焊接加工生产线。

2.不等厚度轧制板变厚板是轧钢机通过柔性轧制工艺生产的金属薄板，即在钢板轧制过程中，通过计算机实时控制和调整轧辊的间距，以获得沿轧制方向上按预先定制的厚度连续变化的板料。

图2显示了变厚板生产的工艺原理。

与TWB钢板相比，VRB 钢板仅可为同一种钢种，宽度也不能太宽，更适合制造梁类零部件。

图2 不等厚度轧制板生产原理德国Mubea公司有两条变厚板生产线，年产7万t。

板厚为0.7～3.5m m，原始板料的最高强度为800MP a级别。

目前，欧洲70余个车型使用变厚板或者变厚管产品。

奔驰C级车中通道加强板、前地板纵梁、后保险杠、后地板横梁等11个零件使用了VRB钢板。

我国宝钢和东北大学均开展了VRB钢板的研发和生产工作，目前具备了小批量供货的能力。

借助于强大的材料开发能力，宝钢形成了VRB零件的设计、材料开发、成形过程模拟、模具设计和产品质量评估的能力，并已试制成功前纵梁、仪表板支架、顶盖横梁等零件，同时也轧制成功了1 500MPa级别的非镀层和铝硅镀层的热冲压成形钢板，成功试制了热冲压成形VRB中通道零件。

汽车轻量化的技术与方法汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。

实现汽车轻量化的途径有三条：一是通过整车优化结构设计；二是优化材料设计，即用低密度材料代替钢铁材料的应用；三是轻量化制造，即通过先进的轻量化制造技术的应用，实现轻量化设计和轻量化材料。

1.结构轻量化车身结构轻量化也就是结构优化设计，即通过采用先进的优化设计方法和技术手段，在满足车身强度、刚度、模态、碰撞安全性等诸多方面的性能要求，以及相关的法律法规标准的前提下，通过优化车身结构参数，提高材料的利用率，去除零部件冗余部分，同时又使部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以减轻重量，实现轻量化。

（1） CAD/CAE在汽车结构设计上的应用轻量化的手段之一就是对汽车总体结构进行分析和优化，实现对汽车零部件的精简、整体化和轻质化。

利用CAD、CAE技术，可以准确实现车身实体结构设计和布局设计，对各构件的开头配置、板材厚度的变化进行分析，并可从数据库中提取由系统直接生成的有关该车的相关数据进行工程分析和刚度、强度计算。

对于采用轻质材料的零部件，还可以进行布局进一步分析和运动干涉分析等，使轻量化材料能够满足车身设计的各项要求。

（2）结构小型化目的是在不增加成本的情况下，维持车身功能与抗击安全性的同时减轻汽车重量。

采用轻量化技术可以减少车身重的25%。

2.材料轻量化（1）轻金属在汽车上的应用铝、镁、钛合金材料是所有现用金属材料中密度较低的轻金属材料，因而成为汽车减轻自重，提高节能性和环保性的首选材料。

铝合金：自70年代开始，汽车用铝量不断增加。

作为一种轻质材料，铝合金正日益受到汽车制造企业的青睐。

目前，全世界耗铝量的12％～15％以上用于汽车工业。

有些发达国家已超过25％。

镁合金：镁是极重要的有色金属，它比铝轻，能够很好地与其他金属构成高强度的合金。

钛合金：钛合金将是替代钢铁的轻量化和高性能的材料，是最具有潜力的汽车用材料。

简述汽车轻量化材料及制造工艺摘要：现如今，汽车在生活中得到不断普及，带来的环保性问题、节能型问题、安全性问题等越来越明显。

在这种情况下，汽车的轻量化研究越来越受到人们的重视，不仅有助于控制污染物的排放，还有助于提升汽车使用性能和安全性能，对于汽车的发展和进步有着重要的意义。

文章就此对汽车轻量化材料及制造工艺展开讨论。

仅供参考。

关键词：汽车；轻量化材料；制造工艺一、汽车轻量化材料及制造工艺研究原则综合分析汽车整体构造，其中车身构造重量在总重量中占据的比重较大，约占1／3。

所以通过优化车身材料选取能有效降低汽车自重。

当前在汽车车身材料选取过程中需要依照以下基本原则。

首先汽车在稳定行驶过程中要对汽车安全性、舒适性、稳定性进行探析。

其次各类的焊接部件能冲压成型，生产制造中技术工艺性能完善，最后材料应用具有可回收性与良好的经济性。

汽车工业全面发展的重要动力是基于材料基础进步基础上，提升汽车安全性，突出节能减排重要作用。

二、汽车轻量化材料的应用1.铝合金铝合金的比重仅仅是钢材质的30%，假设弯曲刚度为相同状态时，铝合金相对厚度是1.43，计算出49%为其减重潜能；假设弯曲强度相等的话，那么其减重潜力是38%。

有报道表明，如将汽车车身材料全部换为铝合金，在同等条件下会比铸铁、低碳钢等材质的车身每千克少排放13千克至20千克的温室气体，这也是当前阶段铝合金越发广泛的应用于汽车车身材质的直接原因，此种情况在豪华汽车中更加明显。

大量B级和C级汽车随着我国汽车制造业的发展相继问世，近些年更是有一批档次较高的新型汽车出现。

相关法律法规也随之不断完善，进一步推动了铝合金材质在国内汽车市场的应用。

此外，铝合金材料的冶炼技术对于汽车行业的发展也有十分积极的推动作用，现阶段主要有以下几种应用形式：铝合金锻件应用在车轮、汽车悬架支架的构件方面；铸造件应用在车身壳体和发动机缸盖等、车身结构等铝合金基拉拉伸件。

现阶段成本较高和焊接工艺性较差是阻碍铝合金材质推广和应用的首要原因，因此必须致力于铝合金冶炼技术的改进、成型工艺性的改进以及材料成本的降低，进而推进铝合金材料在我国汽车行业的应用，进一步推进我国汽车轻量化的发展进程。

汽车轻量化的主要技术
汽车轻量化是汽车行业开发、提高汽车性能和减少燃油消耗的重要技术。

通过汽车轻量化，不仅有效的减轻汽车重量，提高汽车的加速性能，减少能耗，而且有助于减少材料和能源的消耗。

汽车轻量化的主要技术有：
1.车身材料改进：通过使用合理的车身材料，达到车身更轻、更坚固，
更好、更有效的结构，从而减少车身重量。

通常使用的材料包括：钢材、铝
合金、高强度塑料等。

2.底盘优化设计：车身下部部分是重车身重量最大的部分，通过优化设计，减少底盘的重量和面积，减少结构梁的数量，加强车身的刚性，改善汽
车行驶的舒适性，实现底盘结构的轻量化。

3.焊接工艺优化：焊接技术是车身部件轻量化的重要技术，有助于将大
型车身部件拆分，缩小模型尺寸，从而实现更轻量化的结构。

4.金属发泡：金属发泡是一种可以大大减少汽车重量的复合材料技术。

金属发泡材料特殊的复合结构，能极大的降低车身重量，同时又能满足强度
和刚性的要求。

汽车轻量化已经成为当前汽车行业的主流发展，通过应用上述多种技术，可以大大减小汽车重量，提高能源利用效率，减少燃料消耗，是提高汽车效
率和节省能源的有效措施。

汽车轻量化材料技术发展现状引言随着汽车工业的高速发展，汽车轻量化材料技术日益受到关注。

汽车轻量化是指通过使用轻质材料替代传统材料，减轻汽车的整体重量，从而降低燃料消耗和排放，提高汽车的性能和安全性。

本文将全面、详细、完整地探讨当前汽车轻量化材料技术的发展现状。

二级标题1. 金属材料技术传统的汽车结构材料主要是高强度钢材，随着技术的进步和需求的变化，汽车制造商开始探索更轻、更强韧的金属材料。

以下是当前主要的几种金属材料技术：•铝合金：铝合金具有优异的轻量化特性和较高的强度，适用于车身和底盘部分。

如奥迪A8采用的铝合金车身结构，相比传统钢结构减重了40%。

•镁合金：镁合金比铝合金更轻，但也更昂贵和容易受到腐蚀。

它通常用于发动机和传动系统中的零部件，如发动机缸盖和传动壳体。

•钛合金：钛合金是一种高强度和高抗腐蚀性的金属材料。

轻量化的钛合金材料在高端汽车和赛车中广泛应用，但由于成本较高，应用范围有限。

2. 聚合物材料技术聚合物材料是一种轻量化的非金属材料，具有良好的机械性能和成本效益。

以下是当前主要的几种聚合物材料技术：•碳纤维复合材料：碳纤维具有高强度和轻质特性，广泛应用于汽车零部件制造。

例如，保时捷911 GT3采用碳纤维复合材料制作的车体，减重约100kg。

•玻璃纤维增强塑料：玻璃纤维增强塑料结合了玻璃纤维的高强度和塑料的轻质性能。

它常用于车身和内饰件的制造，如保险杠和门板。

•高性能塑料：高性能塑料具有优异的机械性能和耐高温性能，在汽车行业得到广泛应用。

例如，聚酰胺材料常用于发动机零部件制造。

3. 其他轻量化材料技术除了金属和聚合物材料，还有其他一些轻量化材料技术在汽车行业得到应用：•轻质玻璃：轻质玻璃具有较低的密度和较高的强度，可用于汽车的车窗和天窗，减轻车身重量。

•复合材料：复合材料由两种或多种材料的组合构成，在汽车行业具有广泛的应用。

如铝基复合材料、聚酯基复合材料等。

•生物基材料：生物基材料是一种以农产品或农林废弃物为原料制造的材料，具有环保和可再生的特点。

汽车轻量化技术方案及应用实例一、汽车轻量化分析轻量化技术应用给汽车带来的最大优点就是油耗的降低，并且汽车轻量化对于环保，节能，减排，可持续发展也发挥着重大效用。

一般情况下，汽车车身的重量约占总重量的30%，没有承载人或物的情况下，大概70%的油耗是因为汽车自身的质量，由此可得到结论，车身的轻量化会减少油耗，提高整车的燃料经济性。

目前轻量化技术的主要思路是：在兼顾产品性能和成本的前提下，采用轻质材料、新成型工艺并配合结构上的优化，尽可能地降低汽车产品自身重量，以达到减重、降耗、环保、安全的综合指标。

二、新材料技术1、金属材料。

（1）高强度钢。

高强钢具有强度高、质量轻、成本低等特点，而普通钢是通过减薄零件来减轻质量的，它是汽车轻量化中保证碰撞安全的最主要材料，可以说高强钢的用量直接决定了汽车轻量化的水平。

另一方面，它与轻质合金、非金属材料和复合材料相比，制造成型过程相对容易，具有经济性好的优势。

（2）铝合金的密度小（2.7g/cm3左右），仅为钢的1/3，具有良好的工艺性、防腐性、减振性、可焊性以及易回收等特点，是一种非常优良的轻量化材料。

典型的铝合金零件一次减重（传统结构件铝替钢后的减重）效果可达30%~40%，二次减重（车身重量减轻后，制动系统与悬架等零部件因负载降低而设计的减重）则可进一步提高到50%，用作结构材料替换钢铁能够带来非常显著的减重效果。

（3）镁合金。

镁的密度仅为铝的2/3，是所有结构材料中最轻的金属，具有比强度和比刚度高、容易成型加工、抗震性好等优点。

采用镁合金制造汽车零件能在应用铝合金的基础上再减轻15%〜20%,轻量化效果十分可观，但成本偏高于铝合金和钢。

2、非金属材料。

(1)塑料是重要的非金属轻量化材料，具有比重小、成本低、易于加工、耐蚀性好等特点，在汽车行业中的应用前景被看好。

(2)树脂基复合材料根据增强体和基体材料不同分为多种类型增强基复合材料，如玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、生物纤维增强复合材料等。