竞品车白车身先进材料与制造工艺分析,该文是先进材料论文范文例文跟制造工艺分析和车身和先进方面论文参考文献范文.
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摘 要：近年来,节能减排逐渐成为汽车产业发展的重要方向,对于汽车轻量化提出新的要求.为进一步促进我国汽 车轻量化技术进步,提高自主品牌汽车核心竞争力,本文通过概述车身先进用材和新型工艺,结合竞品车拆 解分析,探讨新材料和工艺的发展方向. 关键词：竞品车；白车身；材料；工艺
1引言
随着汽车工业蓬勃发展和汽车先进技术水平的不断进步,竞品分析已成为了解车型结构、用材与工艺等信息,掌握技术发展趋势的重要手段,对提升产品设计水平、降低开发成本具有重要的指导作用,受到国内外整车及材料企业的高度重视.当前,车身轻量化研究成为车身设计的主要方向,对于提高燃油经济性、减少尾气排放具有积极影响.白车身轻量化通常采用优化结构设计与应用新型材料两种方法,而轻质材料的应用是车身轻量化最有效的方式.本文通过竞标车拆解深入分析白车身的材料和工艺,为汽车产品设计提供参考.
汽车轻量化材料主要包括,高强度钢、铝镁合金、先进工程塑料、复合材料等,欧美等发达国家高度重视轻量化设计,在白车身轻量化材料积累丰富经验,如捷豹XFL采用了先进的全铝车身架构,整车铝合金使用率达到75%,令车身重量减小至300kg以下,并且车身强度比前代车型增加近了30%.目前我国单车用铝合金不足lOOkg,镁合金是使用量平均为1.5kg,较发达国家有较大差距.
轻量化材料采用传统的冲压成形工艺易产生缺陷,需要针对不同的材料采用相应的制造工艺.如,高强度钢板主要的成形技术包括热成形技术、液压成形技术、激光拼焊成形等；铝镁合金的成形技术主要包括高真空压铸、半固态成形等,先进成形工艺对于实现轻量化材料在汽车上的应用具有重要的作用[1].
2新材料在车身上的应用分析
2.1 先进高强钢
高强度钢板通常指屈服强度大于210 MPa的钢板,因其强度高、成本可控等特点在汽车内外板及结构件中得到大量应用.汽车车身用钢通常分为低碳钢(LSS)、普通高强度钢( HSS)、先进高强度钢(AHSS)、超高强度钢( UHSS)和热成型钢(PHS)五类,其中以相变强化为主的钢板统称为先进高强度钢板,通常强度范围为500-1500MPa,具有轻质、碰撞性、疲劳强度和成型性能好等优势,在白车身轻量化设计中广泛应用[2].汽车用钢分类如图1所示[3].
随着各汽车制造商汽车高强钢板应用比例大幅提升,如Volvo XC90高强度钢应用达到62%,传统软钢仅为29%,带动国内汽车高强钢板研究能力也不断攀升,以宝钢为代表的钢铁材料企业加大相关应用技术研究,先后研制出冷轧抗拉强度1500MPa和热镀锌980MPa的超高强钢,达到了国际商业化生产最高水平.图2为途观L竞品车白车身拆解图,轻量化车身采用了76%高强钢,整车设计更轻、更合理和更有效率.
2.2铝合金
铝合金材料具有密度低、质量小及可回收等优势,在白车身轻量化设计中获得广泛的应用.当年前乘用车车身铝合金主要用于覆盖件（如发动机罩盖、车门等）和结构件（如前后保险杠横梁、减振塔等）,一般典型铝合金零部件减重效果可达30%-40%左右,甚至不断出现全铝车身.目前,汽车变形铝合金板材主要有5000系和6000系两个系列,其中5000系主要用作汽车覆盖件的内板,要求具有良好的成形性能和连接性能；6000系主要用于汽车覆盖件的外板,要求具有良好的成形性、抗时效稳定性及烘烤硬化性.但是由于综合考虑成本因素和铝合金在冲压成形和力学性能、焊接性能上存在的问题,目前国内多数乘用车车身仍然以钢制为主.随着铝合金技术的发展,更多高性能低成本铝合金将不断取代钢材,应用于白车身轻量化设计[3].
2.3非金属材料
非金属材料,如工程塑料、复合材料、橡胶材料等广泛应用于汽车产品设计中.工程塑料较多应用在汽车内外饰零部件上,如车身翼子板、车门内板等,因其材料质量轻、耐侵蚀、碰撞破坏无需修复等特点并且满足行人保护要求,不断推动以塑带钢的轻量化设计与发展.近年来,复合材料作为新材料领域的佼佼者,在汽车上的应用逐渐增多.复合材料具有密度小、设计灵活、易成形、耐腐蚀等优势,并且能够达到和金属材料相近的性能.在车身加强件、发动机罩盖、翼子板、内门板等部件上获得应用,以宝马i3为代表大量采用了碳纤维增强聚合物基复合材料( CFRP),比设计之初减轻250-350kg,在很大程度上弥补了电池带来的重量,但是由于CFRP成本较高,一般汽车应用受到较大限制[4].下图3为白车身零部件应用复合材料示意图.
3新工艺在白车身上的应用分析
汽车轻量化工艺是将汽车材料转化为完整产品的必要手段,二者相辅相成.新工艺分为新制造工艺和新连接工艺,常用的新制造工艺有激光拼接焊、热成形、液压成形、辊压成形、塑料发泡技术等,先进连接工艺如激光焊接、搅拌摩擦焊、自锁铆及粘接等技术.先进工艺为汽车车身设计带来巨大的便利,极大提高产品性能,缩短生产周期,确保汽车安全性能和设计应用[1].
3.1 典型先进制造工艺介绍
激光拼接焊技术是将不同材质及厚度的零件通过焊接方式组成一个完整零件,具有成形性能良好、降低生产成本,提高产品质量,能够满足不同部位强度和刚度要求.主要应用于车门内板、地板等高强度结构件,是汽车设计及制造的一个重要的发展方向.
热成形技术是利用热处理和高温成形方式实现最终零部件强度提升,主要分为直接成形和间接成形两种工艺制造技术.具有成型精度高、成型性好等突出优点,适用于汽车中对于安全性要求较高的零部件,如防撞梁、A、B、C柱加强板等.
液压成形技术是采用以管坯为原料,以液态物质作为介质,通过内部施加压力和轴向加力将管坯压入到磨具型腔使其成形.该工艺具有材料利用率高、产品质量轻、降低成本等优点,在底盘部件,如副车架、扭力梁、控制臂等应用较多[5].
3.2典型先进连接工艺介绍
激光焊接利用高能量激光脉冲辐射能量将材料熔化后达到焊接目的.作为一种新能焊接方式,具有焊接精度高、焊缝平整美观、易实现自动化等优点,目前激光焊接已被汽车工业广泛认可并且应用到汽车生产线上,下图4为途观L竞品车发动机舱外盖板激光焊接示意图.
胶接技术主要用于金属和非金属、复合材料连接,具有铆、焊、螺等连接方法无法比拟的优点.连接结构质量轻、密封性好,能够实现产品质量降低、能耗减少,结构优化,随着新科技和新技术的不断出现,其应用范围不断地扩大,胶接技术将处于越来越重要位置.
4结语
综上所述,汽车轻量化是现阶段汽车制造工业最为关键的研究方向,基于竞品车解析为轻量化设计提供便捷途径,能够清楚了解白车身先进材料和工艺应用情况和趋势.当前我国汽车车身用材仍然主要以钢为主,辅助以铝镁合金和工程塑料.随着新材料、新工艺和新技术的不断发展,大量轻量化材料能够应用于车身轻量化设计,促进轻量化设计向着多材料方向发展,真正实现合适的材料用在合适的部位上的目标.
参考文献：
[1]中国汽车工程学会．中国汽车轻量化发展： 战略与路径[M].北京理工大学出版社, 2015.
[2]王小川,孙琦,秦信武．白车身新材料应 用及制造工艺发展研究[J].汽车工艺与材 料,2015 (3)：10-15.
[3]韩英淳,于多年,赵静宜,等．汽车轻量 化的设计与制造新工艺[J].汽车工艺与材 料,2003 (5)：6-8.
[4]Fuchs E R H, Field F R, Roth R, et al.
Strategic materials selection in the automobile
body: Economic opportunities for polymer
composite design[J].Composites Science&
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[5]陈建军．内高压成形工艺及其在汽车轻量 化中的应用[J]汽车工程,2009,31( 10)： 12-18．
上文结论：该文是一篇适合制造工艺分析和车身和先进论文写作的大学硕士及关于先进材料本科毕业论文，相关先进材料开题报告范文和学术职称论文参考文献.
汽车轻量化材料与制造工艺
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