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“轻”字当头 汽车冲压材料的时代变化
转载 :  zaoche168.com   2018年03月13日

  数据显示,近几年生产的一辆普通轿车,其主要材料的重量构成比大致为:钢铁65%-70%、有色金属10%-15%、非金属材料20%左右随着轻量化概念的持续升温,汽车冲压的传统材料未来将面临大范围的更新及替换,而轻质材料之间也将掀起新一番的激烈竞争。

  

  

  汽车轻量化的实现方式有三种:

  第一类,通过应用高级材料来达到强度和轻度的双重要求。这一点通常见于豪华品牌的车型上,比如昂贵的碳纤维、铝镁合金以及先进的高强钢等等是目前主要的方向。这三种主流轻量材料如果代替目前大量使用的低碳钢的话,减重效果分别可以达到60%、40%、25%左右。

  第二类,通过优化车身结构的轻量化设计。

  第三类,运用更先进的制造工艺技术。

  通过轻型材料是实现汽车轻量化最直接有效的方法。

 

  汽车冲压材料使用情况图

  透过以上图表,我们能大致看出当下汽车材料的发展与变化,纵观近几年汽车冲压材料的发展趋势,材料主要在性能、材料选择、质量上发生了巨大的变化。轻量化材料技术与汽车产品设计、制造工艺的结合将更为密切,汽车车身结构材料将趋向多材料设计方向。

  在现代汽车生产中,使用最多的还是普通低碳钢板。低碳钢板具有很好的塑性加工性能,强度和刚度也能满足汽车车身的要求,同时能满足车身拼焊的要求,因此在汽车车身上应用很广。为了满足汽车制造业追求轻量化的要求,钢铁企业推出高强度汽车钢材系列钢板。这种高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到,抗拉强度大幅增强。

  目前铝制车身多采用厚壁锻铝梁焊接而成,就结构强度和刚度而言要比冲压薄钢更有优势,且机构整体稳定性更好,在非设计受力方向受力时有更大的冗余度。此外,铝合金在大气环境下几乎不被腐蚀,可以无涂装使用,不过处于美观的考虑,铝制车身依然会涂上不同颜色的涂装,奥迪很多车型及捷豹路虎的车型很多采用全铝制车身结构,在保证车身刚性的同时发挥良好的行驶性能。

  在汽车制造业中,镁合金只有部分应用,比如变速器和发动机某些部件,方向盘以及镁合金轮圈等,镁合金制造车身的前景看似是光明的,但是目前来看还存在着很多困难需要克服。在制造加工方面,制造薄板镁合金包含有96%的镁、3%的铝以及1%的锌,并且需要在约450摄氏度的环境下以一个非常慢的过程冲压成型。这使得制造工艺要求和制造成本非常高。相比于铝制板材件,镁合金车身板件的成本要高出3-4倍。另外,由于镁合金板材的特殊性,在修复工艺方面与传统的钢铁板件存在一定差异。

  再说说碳纤维材料,碳纤维材料制造成本昂贵,目前只有超跑和一些专业的改装车玩家才会用碳纤维。目前法拉利、兰博基尼等超跑的车身由碳纤维制成。碳纤维缺乏延展性,在受到超出极限的冲击容易破碎。而且碳纤维与其它材料的连接也是个问题,使用传统的栓接,连接孔周围很容易产生裂纹。碳纤维材料的制造成本居高不下也是限制其应用的一个方面,即使是在航空领域碳纤维的应用也有很大的限制。

  当然,随着科技的发展,还有很多的新材料正在被研究运用到汽车上,但由于成本问题,目前很难突入到实际生产上,只能停留在实验室阶段。随着研究的深入,汽车冲压材料会越来越轻型化。

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