汽車輕量化材料工藝成本技術(shù)路線匯總

車身輕量化的目的是在保證車身結(jié)構(gòu)的碰撞、剛度、強度和NVH性能的同時，在不增加車身制造成本的情況下，提高整車產(chǎn)品的市場競爭力。

輕量化材料

輕量化材料的車身使用的不斷擴展的高強度、輕量化材料主要有高強度鋼和超高強度鋼、鋁合金、鎂合金工程塑料、合規(guī)材料等。

高強度鋼

高強度鋼主要應用于前碰撞梁、A、B、C柱加強板、門檻梁、門碰撞梁、屋頂大梁等主要部分，并因公費逐漸擴大。

鋁合金

鋁合金從發(fā)動機罩逐漸延伸到機翼、行李箱蓋及車門，部分豪華車已經(jīng)實現(xiàn)了全部鋁車身。

鎂合金

鎂合金從方向盤骨架、座椅骨架發(fā)展為支撐、傳動系殼體零件。

纖維增強復合材料

纖維增強復合材料開始應用于以前的模塊、后門、進氣歧管等零部件。碳纖維復合材料已從跑車、豪華車擴展到中級車和電動車。例如，某轎車上有四扇門和兩個蓋子的車身結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方面，在車型開發(fā)前期，對車身結(jié)構(gòu)制定更合理的設(shè)計計劃更為重要。目前，多輕量化材料本體結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計正在構(gòu)建參數(shù)化設(shè)計平臺(如圖)，向拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、多目標優(yōu)化和結(jié)構(gòu)-材料-性能集成優(yōu)化設(shè)計方向發(fā)展。

一、輕量化材料的應用

1、高強度鋼

高強度鋼主要應用于車內(nèi)外板和車結(jié)構(gòu)部件，高強度鋼可以有效提高車身的被動安全性。高級剛性應用于汽車超硬車身、高級概念車，在減肥、節(jié)能、提高安全性、減排方面前景良好。雖然在成型中面臨回彈等問題，但高強度鋼與其他替代材料相比，是性價比高、有吸引力的材料。

2、鋁合金

鋁合金的應用始于20世紀90年代，代表了奧迪汽車推出的全鋁空間框架車身。

變形鋁合金在車身零部件級結(jié)構(gòu)的應用方面發(fā)展迅速，包括應用越來越廣泛的鋁行李箱蓋、發(fā)動機罩、車門、保險杠梁等。隨著凝固鋁合金、粉末冶金鋁合金、超塑鋁合金、鋁基復合材料、泡沫鋁等新材料的開發(fā)和應用，今后鋁合金在汽車上的應用范圍將進一步擴大，鑄件、型鋼

3、鎂合金。

目前鎂合金在車身上主要集中在方向盤骨架上。儀表板骨架、座椅骨架等零件在白車身結(jié)構(gòu)件上還沒有量產(chǎn)應用。目前只在克萊斯勒的某車型上嘗試過。由于鎂合金的內(nèi)部可食性和成型方面的限制，目前還沒有廣泛應用。

4、復合材料

汽車工業(yè)復合材料技術(shù)首先應用在保險杠上，然后生產(chǎn)可變截面彈簧鋼板代替鋼板，接著生產(chǎn)4扇門和2個蓋子。