汽車輕量化是降低能源消耗、減少污染物排放最有效的措施之一,。近年來,隨著汽車產(chǎn)量和保有量的持續(xù)增加,,我國面臨的能耗,、安全、環(huán)保三大問題日益突出,,為了推進汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,,提高汽車的燃油經(jīng)濟性,減少溫室氣體的排放,,我國已經(jīng)把汽車的輕量化作為節(jié)能減排的重要途徑而放在了戰(zhàn)略的高度來對待,。汽車輕量化,就是在保證汽車強度和安全性能的前提下,,盡可能地降低汽車的整車質(zhì)量,,進而提高汽車的動力性、安全性等綜合性能,,從而達到節(jié)能減排的目的,。
汽車輕量化是集多學科、多行業(yè)于一體的完整的系統(tǒng),,涵蓋設(shè)計方法,、材料科學、制造工藝等領(lǐng)域,,實現(xiàn)汽車輕量化可以采取的有效途徑主要有:
1)采用CAE技術(shù)對汽車的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,,使零件薄壁化、中空化,、小型化,、復合化;
2)采用輕量化材料,,減輕汽車自重,,減少資源消耗和廢氣排放;
3)采用先進的車身制造工藝,,如熱成形,、激光拼焊、液壓成形等,。在汽車誕生至今的一百多年里,,汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展,車身的空間和布局已經(jīng)相當緊湊、合理,,車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)已日趨成熟,,因此,輕量化材料及其先進制造工藝的開發(fā)將會對汽車工業(yè)的輕量化起到更加突出的作用,。
鋼鐵材料一直是汽車生產(chǎn)中使用最多的材料,,在同等的強度等級下,高強度鋼可以最大限度地減輕鋼板的厚度,,達到減輕車身自重的目的,。由于鋼鐵材料的綜合性能優(yōu)良,到目前為止,,采用高強度鋼仍然是汽車輕量化最直接,、最有效的途徑,可以預見,,在未來相當長的一段時期內(nèi),,鋼鐵材料仍是汽車車身的首選材料,主要用于汽車的結(jié)構(gòu)件和安全件的生產(chǎn),,如前后保險杠,、車門防撞桿、A/B/C柱等,。
此外,,還有多種材料在汽車輕量化方面具有很大發(fā)展前景,如鋁合金,、鎂合金,、塑料及復合材料,、鈦合金,、精細陶瓷、粉末冶金,、金屬基/非金屬基復合材料等,。
在汽車輕量化材料方面,呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢,,單一的材料已不足以保證汽車的強度和剛度要求,,因此,在未來汽車輕量化材料的解決方案中,,更傾向于多種材料的組合,,以充分利用各種材料的優(yōu)勢。此外,,通過技術(shù)改進降低材料的成本,,減少稀缺金屬的使用量,提高材料的利用率,開發(fā)兼具更好環(huán)保性和可回收性的新材料,,也是當前輕量化材料研究的熱點和發(fā)展趨勢,。
在汽車輕量化制造工藝方面,我國與西方發(fā)達國家仍存在很大差距,,主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)理論的研究和關(guān)鍵技術(shù)的推廣應(yīng)用上,。要實現(xiàn)我國汽車輕量化技術(shù)的跨越式發(fā)展,必須加大人力財力投入,,攻克熱成形,、激光拼焊、液壓成形等成形工藝目前所面臨的技術(shù)難題,。輕量化車身制造工藝正朝著多學科多領(lǐng)域快速發(fā)展,,多種先進輕量化成形技術(shù)的復合,是目前汽車輕量化領(lǐng)域的一個研究熱點,。此外,,節(jié)能、精密,、柔性,、綠色、信息化,、智能化,、系統(tǒng)化、集成化也是輕量化車身制造工藝發(fā)展的必然趨勢,。