新材料与工艺手册

[多材料连接] 汽车轻量化材料及连接技术现状分析

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发表于 2020-2-20 11:43:46 | 显示全部楼层 |阅读模式

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汽车轻量化材料及连接技术现状分析
任立新
通钢股份公司设备工程部 吉林 通化 134000
汽车轻量化在线】摘 要: 现如今,社会不断地发展,汽车行业也在迅速的发展,人们对汽车的要求也越来越高,各个汽车制造业之间的竞争也越来越激烈。在激烈的竞争中,掌握高质量高性能汽车的制造技术就占据了竞争优势。其中汽车轻量化是制造高重量汽车的重要因素,汽车轻量化材料的选择和连接技术的发掘对汽车轻量化具有重要的意义。本文主要就是对汽车轻量化材料以及采用的连接技术进行了分析,便于汽车行业人员的参考。
关键词: 汽车 轻量化材料 连接技术 现状分析

正文:

近些年来,随着社会的不断发展,人民生活水平的不断提高,对汽车的需求也越来越多,汽车行业的发展也越来越迅猛。自然地,,人们对汽车的要求也越来越高,汽车行业的竞争愈来愈激烈,汽车制造企业要想在激烈的竞争中脱颖而出,就必须不断地进行技术开发和创新。同时,国家加大力度对生态环境进行整治,提倡节能减排,加强对新能源的开发和使用。这就使得汽车行业要加强对节能减排的重视。汽车轻量化就是要求汽车消耗更少的燃油,尽可能少的排放汽车尾气,减少对环境的伤害,在保证汽车的安全性能和使用性能的基础上,实现汽车的减重。汽车轻量化能够极大地降低燃油消耗,减少尾气排放,还能够延长轮胎的使用寿命。汽车轻量化已经成为了汽车制造企业的重要的竞争手段,有利于提升自身的竞争力。在汽车轻量化的过程中,轻量化材料的应用和连接技术的使用是其中的关键,本文就是主要针对轻量化材料和连接技术进行分析。

一、国内轻量化材料发展现状及趋势

根据实验表明,减少汽车尾气的排放,降低汽车对环境的污染可以通过减少汽车的重量来实现,从汽车的整体构造来看,汽车的车身占据了极大地重量,约占整个汽车重量的三分之一。这就表明,减少汽车的重量就要从汽车车身的材料入手,在保证汽车各方面性能不受影响的基础上,选择能够减少汽车车身重量的材料。对于汽车轻量化的材料要求不仅仅能够提高汽车的稳定新性能、舒适性能、安全性能,具备良好的经济性,还要能够达减少重量,降低能源消耗,减少尾气排放的目的。目前市场上对于通用型汽车的轻量化材料主要就分为两类:一种就是以高强钢为主的高强度材料;另一种就是以复合材料、镁铝合金为主的轻质材料。

(一)高强度钢的选用能够在保证汽车的强度基础上减轻汽车的重量。汽车行业对高强度钢的使用也越来越多,但是随着高强度钢的强度的增加,钢的伸长率会受到极大的影响,钢材料的焊接和成型都不容易受到控制,加大了对高强度钢的加工难度[1]。而且,虽然我国在生产高强度钢方面掌握了一些技术,但是生产出的高强度钢的质量还是存在一定的不足。

(二)镁铝合金在零件制造方面得到了很大的应用。镁铝合金相较于高强度钢更能够减轻车身的重量,更有利于碳排放量的减少,而且在制作成本上更具有优势,而且由于镁合金自身具备的特殊性质,使汽车具备更好的减震和散热性能。在汽车轻量化中,镁铝合金的应用具有更广泛的前景[2]。现如今,对于镁铝合金的生产加工已经得到越来越多的关注,对镁铝合金的生产技术也越来越多的人进行研究。我国在镁铝合金的生产技术方面仍存在一定的欠缺,要加强对镁铝合金材料的生产技术的研究开发,有力地推动汽车行业的发展。

(三)塑料和复合材料最早主要是应用在汽车内外部的装饰上,现如今塑料和复合材料已经用在了汽车的结构件上,对汽车轻量化起到了极大的作用。目前,这些材料还主要是用作制作汽车的基础构件上,比如汽车的仪表板、汽车油箱、风扇的叶片等,但是这些材料在以后会逐渐在机车结构构件上使用,对塑料和复合材料的使用会越来越广泛,在车身中的应用比例也会越来越大[3]。加强对塑料和复合材料的应用,会更有利于汽车轻量化的实现。

二、连接技术现状分析

汽车的连接技术有很多种,其中包括铆接、焊接、胶接等,如今由于对高强度钢、镁铝合金、塑料和复合材料等这些轻量化材料的使用,使得传统的焊接技术已不适用。对于不同种类的材料的连接,相关技术人员针对其各自的特点已经开发了一些新的连接技术。

(一)无铆钉铆接是一种机械连接技术,在汽车车身的制造中运用机械连接的应用最为广泛的一种连接技术。这种技术主要就是利用一个专门的连接模具,借助汽车轻量化材料自身具有的可塑性,在冲压过程中的挤压出形成一个互相镶嵌的矩形点或者是圆点,由此将层层的板件连接在一起[4]。这种连接技术由于是一种机械连接,其操作较为简单而且耗费的资金较少,所以在汽车车身制造中得到较为广泛的应用,但是这种技术也正是由于是人为操作,使得其疲劳强度和静态强度较低,不能用作承载的部位。

(二)搅拌摩擦焊是一种新型的材料连接技术。搅拌摩擦焊技术主要就是利用高速旋转的搅拌头和工件之间产生的摩擦产生热量作为热源,使得母材处于没有熔化的状态,并使其挤压在一起,最后随着热量的逐渐降低,从而形成新的连接[5]。搅拌摩擦焊主要用在汽车的电池箱体、底盘、电机壳等部件。这种连接技术不存在辐射而且变形较小,绿色环保,不会对环境产生污染。

(三)冷金属过度焊接技术是属于MIG/MAG 焊接技术的一种,主要是讲焊丝的运动和焊接的过程结合在一起,然后要求严格地控制熔滴在过渡过程中的输入电流,这样就会极大幅度地降低焊接过程的热输入,这种焊接技术主要是用在焊接钢和铝[6]。

结束语

汽车行业对能源的消耗较大,汽车轻量化作为节能减排的一种重要手段,已然成为一种发展趋势。对于汽车轻量化,要注重轻量化材料的研究和选择。轻量化材料的种类有很多,单一的轻量化材料不足以达到轻量化的目标,这就要求将多种轻量化材料进行混合使用,以便更好地达到汽车轻量化的要求。但是,多种材料的混合,就对连接技术提出了更高的要求,因此,企业不仅仅要加强对轻量化材料的研究和混合,还要加强对连接技术的研究,不断地提高汽车轻量化材料的连接技术,更高地推动汽车轻量化的发展。



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