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　在汽車保有量不斷增加的背景下， 如何減少污染、降低能耗，為消費(fèi)者提供低成本、低排放、高速、安全、舒適的駕車環(huán)境，是汽車制造業(yè)亟待研究的課題。汽車輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。
　　汽車輕量化(Lightweight of Automobile)是指汽車在造價(jià)不被提高的前提下，既保持原有的行駛安全性、耐撞性、抗震性以及舒適性等性能，又有目標(biāo)地減輕汽車自身的重量，降低汽車的整備質(zhì)量，提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。汽車輕量化的主要指導(dǎo)思想就是在確保穩(wěn)定提升性能的基礎(chǔ)上，節(jié)能化設(shè)計(jì)各總成零部件，持續(xù)優(yōu)化車型譜。汽車輕量化是設(shè)計(jì)、材料和先進(jìn)的加工成形技術(shù)的優(yōu)勢(shì)集成，是汽車性能提高、重量降低、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、價(jià)格合理四方面密切結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)工程，對(duì)于推動(dòng)汽車制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。
　　汽車輕量化雖然是設(shè)計(jì)、材料、工藝等多方面因素的優(yōu)勢(shì)集成，但主要是材料的輕量化。歸納起來，用于汽車輕量化的材料主要有兩類:一是低密度的輕質(zhì)材料，主要指鋁、鎂、鈦合金材料， 以及塑料和復(fù)合材料；二是高強(qiáng)度材料，如高強(qiáng)度鋼。從環(huán)保的角度看，在輕質(zhì)材料中，聚合物類的塑料制品回收處理過程中存在環(huán)境污染問題，因此，在使用上受到一定的限制。而鋁、鎂、鈦合金材料是目前所有現(xiàn)用金屬材料中密度較低的輕金屬材料(鋁合金約2.7g/cm3，鎂合金約1.74g/cm3，鈦合金約4.51g/cm3，鋼的密度約7.8g/cm3)，這些金屬材料形成的多種合金材料，可以提高汽車主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性，滿足苛刻的安全法規(guī)要求，使汽車的安全設(shè)計(jì)得到進(jìn)一步的完善。同時(shí)，選用輕金屬材料也是減輕自重、節(jié)能環(huán)保，提高汽車動(dòng)力性、舒適性的重要保證。鋁、鎂、鈦等輕金屬代替鋼材是汽車輕量化的首選材料，也是未來汽車發(fā)展的重要方向。
　　鋁合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用
　　車身
　　汽車車身約占汽車質(zhì)量的30％，對(duì)汽車本身來說，約70％的油耗是用在車身質(zhì)量上的，所以汽車車身鋁化對(duì)提高整車燃料經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。奧迪汽車公司最早于1980年在Audi 80和Audi 100上采用了鋁合金車門，然后不斷擴(kuò)大應(yīng)用，更在1994年和1999年分別推出了A8和A2全鋁轎車，這兩款汽車的車身質(zhì)量比傳統(tǒng)鋼制車身的質(zhì)量減輕約40％，A2的總車質(zhì)量只有895kg，每年制造5萬輛，成為世界上第一款真正意義上的大批量生產(chǎn)的全鋁轎車；A8更是被評(píng)為1994年全世界重要科技成果100項(xiàng)之一。由歐洲9個(gè)國(guó)家和地區(qū)的38家機(jī)構(gòu)攜手推出了“超輕汽車項(xiàng)目”，包括大眾、保時(shí)捷、菲亞特、歐寶、雷諾、沃爾沃和戴姆勒等在內(nèi)的7家主流汽車制造商，通過研制先進(jìn)輕量化材料、運(yùn)用多種材料連接制造技術(shù)及其表面處理等辦法和手段，以大眾第五代高爾夫?yàn)閰⒖架囆?，最終制造出由多種材料混合的車身，質(zhì)量?jī)H為180kg，與第五代高爾夫車身相比質(zhì)量減輕了101kg，減重率高達(dá)35％，而諸如扭轉(zhuǎn)剛度等重要指標(biāo)與參考車型相當(dāng)，車身的安全性不但沒有降低，正面抗碰撞性能與參考車型相比甚至有較大提高。
　　底盤
　　對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車輕量化而言，底盤系統(tǒng)更具有潛力，更容易實(shí)現(xiàn)。在懸掛系統(tǒng)中，目前取代鋼鐵的首選材料是鋁合金材料，例如：通用汽車公司在凱迪拉克與克爾維特車的懸掛系統(tǒng)中使用了鋁合金零部件；福特公司使用了鋁合金制動(dòng)盤，與原鑄鐵盤相比，質(zhì)量減輕了2/3，雖然成本較高，但壽命提高了兩倍；克萊斯勒公司的Neod Lite車底盤通過使用鋁合金零部件，使得轉(zhuǎn)向機(jī)萬向節(jié)質(zhì)量降低了3kg，下控制臂降低了2.6kg，轉(zhuǎn)向機(jī)殼降低了1.36kg，轉(zhuǎn)向軸降低了1.9kg，后制動(dòng)轂降低了3.6kg。
　　發(fā)動(dòng)機(jī)
　　很多公司都在發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、缸體及缸蓋、散熱器、油底殼、曲軸箱、連桿等部件上使用了鋁合金材料。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部分，我們重點(diǎn)介紹一下活塞，缸體及缸蓋。
　　活塞：轎車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞基本都用鑄鋁合金，這主要是因?yàn)榛钊鳛橹饕耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)件需要靠減重來減小慣性，減輕曲軸配重，提高效率，并且要求有良好的導(dǎo)熱性，較小的熱膨脹系數(shù)，同時(shí)在350℃左右有較好的力學(xué)性能，而鑄鋁合金恰能滿足這些要求，同時(shí)由于活塞、連桿采用了鑄鋁合金件，減輕了質(zhì)量，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)，降低噪聲，減少油耗。
　　缸體及缸蓋：轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體多采用壓鑄法生產(chǎn)，鑲鑄的缸套可用共晶或亞共晶Al-Si系合金，以提高耐磨性及耐熱性。美國(guó)福特公司NGT貨車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋、ZetM缸機(jī)、ModularV6/V8機(jī)、克萊斯勒公司新V6發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋都使用鋁合金材料?？巳R斯勒公司Jeep（吉普）5缸、3.8LV6和道奇貨車發(fā)動(dòng)機(jī)均改用鋁合金缸蓋。鋁合金缸蓋，一般采用金屬型重力鑄造和低壓鑄造法生產(chǎn)，選用的合金有美國(guó)的A319、A356、A360鋁合金，中國(guó)的ZL104、ZL106、ZL107鋁合金。
　　車輪
　　輪轂質(zhì)量約占汽車車輪質(zhì)量的70％，在汽車工業(yè)中，鑄造鋁合金輪轂是普及最快、鋁化率較高的實(shí)例，鋁合金輪轂的節(jié)能環(huán)保效果顯著：輪轂質(zhì)量每減輕1kg，1L汽油可多行駛800m，而少用1L汽油，則可減少2.5kg的碳排放，此外鋁合金輪轂還具有散熱快、減震性能好、抗腐蝕性強(qiáng)，容易制造、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)，能顯著提高汽車的舒適性和安全性，發(fā)展空間巨大，預(yù)計(jì)2017年，我國(guó)鋁合金輪轂的需求量約達(dá)到4.7億只，這對(duì)于我國(guó)鋁合金輪轂行業(yè)而言，具有巨大的發(fā)展空間。
　　新型鋼板在汽車工業(yè)中的應(yīng)用
　　目前，諸多的汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家致力于減輕汽車用鋼鐵材料的重量，以期達(dá)到汽車輕量化目的。由于性能的不斷改進(jìn)以及新的制造技術(shù)和加工工藝的開發(fā)，至少在今后一段時(shí)間內(nèi)鋼材仍然是大批量生產(chǎn)汽車車身的主要材料。作為車身的主要部分，近年來鋼材的品質(zhì)和性能大大提高，預(yù)計(jì)到2017年新型鋼材的使用將超過70%。當(dāng)前車身用新型鋼板主要有:冷軋鋼板、高強(qiáng)度鋼板、表面處理鋼板、高強(qiáng)度拼焊鋼板、夾層鋼板、不銹鋼板等。
　　冷軋鋼板：表面質(zhì)量好，多用于車身沖壓件。冷軋鋼板的厚度在0.15mm~3.2mm之間，汽車車身多采用0.6mm~0.8mm的薄鋼板。這種薄板的尺寸精度非常高，表面光滑具有良好的力學(xué)性能、加工性能、成形性能和焊接性能。主要用于車身側(cè)圍板、頂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、行李箱蓋、車門板和儀表板等覆蓋件。
　　高強(qiáng)度鋼板：拉伸強(qiáng)度在350 MPa以上。具有較高的屈服點(diǎn)，降低板厚不會(huì)對(duì)沖壓件的質(zhì)量造成太大影響，因而可以減少外表面的厚度，達(dá)到減少質(zhì)量的目的。主要包括含磷高強(qiáng)度鋼板、微合金高強(qiáng)度鋼板、雙相鋼板及烘烤硬化鋼板等。一般用于需高強(qiáng)度、高的抗碰撞吸收能且成形要求也較嚴(yán)格的汽車零件。應(yīng)用于車輪、保險(xiǎn)杠、懸掛系統(tǒng)及其加強(qiáng)件、車門防撞桿、保險(xiǎn)杠和B立柱等零件。
　　表面處理鋼板：可以防止腐蝕提高車身材料的抗高溫抗氧化能力。表面處理鋼板常見的有鍍鋅鋼板、鍍鋁鋼板、鍍鉛錫合金鋼板和復(fù)層鋼板。目前車身底盤零件采用的表面處理鋼板主要是鍍鋅鋼板。采用鍍鋅鋼板的車身有底板、門檻、發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板等。
　　高強(qiáng)度拼焊鋼板：在沖壓前按車型設(shè)計(jì)將不同厚度和不同性能的鋼板裁剪后拼焊起來的一種鋼板。拼焊鋼板部件能夠進(jìn)行優(yōu)質(zhì)組裝，能減輕車身質(zhì)量，提高機(jī)械強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)抗扭剛性、抗沖撞性與提高材料收縮率和降低生產(chǎn)成本的最佳組合。主要應(yīng)用于車身側(cè)圍等沖壓成形件。
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