汽车车身材料的轻量化:汽车车身轻量化材料

第３８卷第１期２０１０年１月

林业机械与木工设备

ＦＯＲＥＳＴＲＹＭＡＣＨＩＮＥＲＹ＆ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧ

Ｖｏｌ３８Ｎｏ．１

ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ

Ｊａｎ．２０１０

７堆广应用？

汽车车身材料的轻量化

韩宁，乔广明

（东北林业大学交通学院，黑龙江哈尔滨１５００４０）

摘要：介绍了高强度钢板、铝、镁合金及复合材料在汽车车身上的应用ｊ车身轻量化是提高汽车燃油经济性、减少尾气排放、降低材耗的有效手段，采用轻量化车身材料是汽车车身轻量化的重要途径。

关键词：汽车；车身材料；轻量化中图分类号：Ｕ４６２．２

文献标识码：Ａ

文章编号：ｌＯＯｌ一４４６２（２０１０）０１—００５０—０２

ＡｂｏｕｔＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＢｏｄｙ

ＨＡＮＮｉｎｇ．ＱＩＡｏＧｕａｎｇ－ｍｉｎｇ

Ｍａｔｅｒｉａｌｓ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＴｒａｆｆｉｃａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨａｒｂｉｎＩｔｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ１５００４０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｓ，ａｌｕｍｉｎｕｍ，ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｂｏｄｉｅｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｂｏｄｙｉｓ

ａｎ

ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｆｕｅｌｅｃｏｎｏｍｙｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓ，ｒｅｄｕｃｉｎｇｅｘｈａｕｓｔ

ｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｂｎａｎｄｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｕｔｏｍｏｂｉｌｅａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｂｏｄｉｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ；ｂｏｄｙｍａｔｅｒｉａｌ；ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ

ｂｏｄｙ

ｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓ

ａｎ

ｉｍｐｏｒｔａｎｔ

ｍｅｔｈｏｄｏｆｅｎｓｕｒｉｎｇｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ

汽车轻量化是采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化设计，或使用新材料在确保汽乍综合性能指标的前提下，尽可能减轻汽车产品自身质量，以达到减重、降耗、环保、安伞的综合目标。汽车轻量化绝非是简单地将其小型化或简单化，首先应保证汽车原有的性能不受影响，既要有目标地减轻汽车自身的质量，又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性以及舒适性，同时保证车身的成本小提高…。１高强度钢板在车身上的应用

目前，实现车身结构轻量化主要有两个途径：一是采用合理的结构没计来优化汽车框架结构；二是在车身制造卜．采用轻质材料，这是目前车身轻量化的主流。针对规模化生产的需要，有很多种轻质材料已应用于车身制造业中，如高强度钢、铝、镁合金和塑料复合材料等等。

国际Ｅ把屈服强度在２１０～５５０Ｎ／ｍｍｚ范围内的钢板称为高强度钢板；屈服强度大于５５０Ｎ／ｍｍ２的钢板称

收稿日期：２００９一１１－１０

为超高强度钢板。根据强化机理不同又把高强度钢板分为普通岛强度钢板和先进高强度钢板（ＡＨＳＳ）。

与其它轻量化材料相比，高强度钢板具有以下优点：①可减轻零件质量，延长零件的使用寿命；②可提高整车碰撞安全性；③可提高零件外观质量；④可减少零件数量，降低车身制造成本；⑤可提高车身疲劳强度；⑥单位质量价格低、经济性好，同收卒高。

高强度汽车钢板除基本力学性能外，其综合成型性能越来越受重视，这些性能主要包括成型极限、回弹性、扩孔性能和弯曲性能等。

零件的刚性与材料强度有关，在声源恒定时，整车刚性好、振幅小、噪声低，应用高强度钢板制造车身，由于零件形状不变，板厚度减簿，整车噪声反而降低，其原因是钢板强度高，零件强度增加，发生振动时起始应力提高，振动相对受阻，因此噪声低。表ｌ为奇瑞公司采用高强度钢板后轻量化的实验结果。

近两年面市的轿车中，高强度钢、超高强度钢的使用量比例达到５０％～７０％，甚至达到７０％以上。图１为通用汽车公司典型车身各部分使用高强度钢板的比

万方数据　

第１期

韩宁，等：汽车车身材料的轻量化

５１

表１奇瑞轿车零件采用高强度钢板后的轻量化实验结果

序号零件名称

原钢号

试验钢号

原厚度／ｍｍ现厚度／ｍｉｌｌ轻量化率，％

ｌ

连接板等１）ｃ０１

Ｂ３００／５００ＤＰ１．２０

１．００

１６．７２固定板等ＤＣＯｌＢ３甜）／５９０ＤＰ１．７５１．６０８．６

３

连接板等ＤＣ０３

Ｂ３伽惜００Ｉ）Ｐ１．２０１．００

１６．７

４

安装板ＢＬＤ

Ｂ３００／５００ＤＰ

１．２０１．１）０１６．７５外顶梁

叭：０４

Ｂ３８哪

！．５０

１．２０

２０．０

图１典型车身使用高强度钢板比例

图２车身底板板材强度分布

例，图２为通用汽车公司采用的高强度钢板在车身底板上的强度分布情况。

高强度钢板已在汽车行业中得到广泛应用，随着我国汽车行业的深入发展，采用高强度钢板将是减轻汽车质量、节约能源、提高安全性等最有效和最经济的方法之一。

２铝、镁合金在车身上的应用

铝、镁合金在汽车车身｝：的应用近年来越来越广泛，已经成为车身材料轻量化的重要组成部分。２．１铝合金在车身上的应用

铝合金轿车车身制造工艺（Ａｌｕｍｉｎｕｍ

Ｖｅｈｉｃｌｅ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ简称ＡＶＴ工艺）是一种加Ｔ铝合金薄板复杂工件的连续Ｔ艺，汽车厂利用现有冲制钢板车身的生产线即可制造铝合金车身。

ＡＶＴ系统用传统的冲制工艺将带材冲压成车身板，由机器人将车身板胶粘成车身组合块，最终由点焊或机械连接将车身组合块组装成整车车身。

万　

方数据ＡＶＴ系统生产的汽车除了质量轻、能耗低、安全性好和变速反应快等优点外还有如下特点：①车身组合块由强力树脂胶粘结而成；②ＡＶＴ系统既用胶粘义用焊接组装，因此刚度很高；③ＡＶＴ系统生产的汽车质量轻、刚度高，行驶性能好，噪声低；ＯＡＶＴＴ艺适合于大规模的汽车生产线。２．２镁合金在车身上的应用

镁合金在汽车中使朋具有以下优势：①其是常用金属中最轻的金属；②比强度高；③热传导性好；④易于机械加工；⑤对振动、冲击的吸收性能好；⑥抗凹陷性能好；⑦具有良好的焊接和铸造惟能；⑧易于同收再生利用。

目前，镁合金在汽车车身零件上也得到了广泛应用，如仪表盘基座、风扇架、座位框架、方向盘轴、灯托架和灯罩等。

３复合材料在车身上的应用

塑料复合材料具有以下优点：①质最轻，密度低；②加工性能好，生产效率高，制造成本低；③可设计性强，手感好，适合于作车辆的各种内饰件；④容易实现零部件的一体化，可大大减少一些部件或总成的零件数量，减少部件的加Ｔ丁序，降低部件生产成本，并可提升部件的性能；⑤耐冲击．，具有较强的撞吸性能；⑥抗蚀性能优良；⑦投资少，见效快。

汽车车身采用塑料材料具有质量轻、易于加Ｔ、防锈和防腐蚀等特点，目前汽车的保险杠儿乎都是塑料件。汽车塑料主要用作内外装饰件等，内装饰件的应用特点是安全、环保和舒适，其主要制件有仪表板、车门内板、副仪表板、顶后侧围板、地毯、杂物箱盖、座椅及各类护板等；外装饰件的应用特点是以塑代钢，减轻汽车自重，主要制件有保险杠、散热器格栅、塑料灯具、侧后围护板、挡泥板、车轮罩、导流板、前后翼子板、举升ｆ－ＩＶ。

４新结构和新技术在汽车车身材料轻量化中的应用

随着轻量化材料技术（包括生产ｊ『：艺、装配、连接、材料性能等）的小断发展和成熟，针对不同轻质材料的不同性能，町进行多材料混合结构的设计，即同一部件的组成零件口ｒ由不同材料制造，以实现所用的材料与零件功能达到最佳组合，这已成为未来汽车设计的发展方向。

目前的轻量化成形Ｔ艺技术，在会属材料方面，剪裁拼接、激光拼焊板成型、液压成型、发泡铝成喇、涂装、零件轧制、半【占１态金属加’１：、喷射成刑等新技术将推动

汽车向轻量化发展；在塑料和复合材料方面，推广塑料／

第３８卷第１期２０１０年１月

林业机械与木工设备

ＦＯＲＥＳＴＲＹＭＡＣＨＩＮＥＲＹ＆ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧ

Ｖｏｌ３８Ｎｏ．１

ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ

Ｊａｎ．２０１０

ｆ：推广应用，？

变频技术在磨刀机上的应用

李春。黄教育

（江西第三机床厂研发部，江西上高３３６４００）

摘要：介绍了变频技术在磨刀机磨头主轴调速控制中的应用。关键词：磨刀机；ＨＯＬＩＰ变频器；应用中图分类号：ＴＨｌ６０

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１—４４６２（２０１０）０１—００５２—０２

ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＫｎｉｆｅＳｈａｒｐｅｎｅｒｓ

ＬＩＣｈｕｎ，ＨＵＡＮＧＪｉａｏ－ｙｕ

（Ｒ＆ＤＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＪｉａｎｇｘｉＮｏ．３ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌＦａｃｔｏｒｙ，ＳｈａｎｇｇａｏＪｉａｎｇｘｉ３３６４００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｍａｉｎｓｐｉｎｄｌｅｓｐｅｅｄａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｈｅａｄｏｆｋｎｉｆｅｓｈａｒｐｅｎｅｒｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｋｎｉｆｅｓｈａｒｐｅｎｅｒ；ＨＯＬＩＰｆｒｅｑｕｅｎｅｙｃｏｎｖｅｇｅｒ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

１问题提出

江西第三机床厂生产的２ＭＡ系列重型磨刀机是在砂轮卡盘上安装砂瓦，用砂瓦端面进行平面磨削，其是一种加工效率和加工精度较高的平面磨床。被加Ｔ工件的表面粗糙度Ｒａ可达０．８１ｘｍ，平行度允差（全长）为０．０５ｍｍ。该机主要适用于机械刀片厂对所生产的刀片进行平面磨削和机械制造行业中较精密的窄长形零件的平面磨削加Ｔ，也适用于机械制造行业中的大批量中小零件的平面磨削加Ｔ。

收稿日期：２００９—０９—１６

为使工件获得较小的表面粗糙度数值，需要适当提高砂轮的线速度，但线速度过高又会影响机床的稳定性，尤其是机床动平衡差时，对所磨削Ｔ件的平行度会产生影响，所以如何选择砂轮的最佳线速度来保证磨削精度就成了头等重要的问题。通过改变磨头主轴的转速可以改变砂轮的线速度，但传统的Ｙ／Ａ启动方式无法达到这一要求，这就需要应用变频技术来控制磨头主轴的转速。２磨刀机主要结构

超高强度钢成型等轻量化材料的先进成型技术。重视汽车轻量化结构优化设计和汽车材料回收利用技术，努力降低轻量化材料的综合成本，在政府、生产商和消费者的共同努力下，实现我国汽车轻量化，从而制造出适合我国国情的轻量化、节能环保型汽车。

参考文献：

［１］鲁春艳．汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径［Ｊ］．上海汽

车，２００７（６）：２８—３１．

［２］敖炳秋．轻量化汽车材料技术的最新动态［Ｊ］．汽车工艺与材料。

２００２（８）：７—８．

・●。◆‘◆－◆．．－◆。◆。◆・◆。◆。◆・●‘◆‘◆・◆‘◆－－，ｔｂ－．◆－◆・◆－◆－◆－◆－◆。

金属复合材料、低压反映注射成型、气体辅助注射成型等技术可满足汽车轻量化的需求。其中，液压成形及泡沫铝工艺在汽车轻量化中得到越来越广泛的应用。５小结

在汽车丁业快速发展的今天，推行汽车轻量化技术应重点掌握高强度钢、铝合金、镁合金和塑料复合材料等轻量化材料应用技术，实现轿车车身大量应用高强度钢，推进铝、镁合金在车身、底盘、动力总成上的应用和塑料复合材料在典型零部件上的应用。应大力采用内高压成型、铝合金半同态成型、激光拼焊板成型和

［３］马鸣图，杨洪，魏莉霞．汽车轻量化和塑料复合材料的应用［Ｊ］．新

材料产业．２００７（９）：３５－３６．

万方数据　

汽车车身材料的轻量化

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

韩宁， 乔广明， HAN Ning， QIAO Guang-ming东北林业大学交通学院,黑龙江,哈尔滨,150040林业机械与木工设备

FORESTRY MACHINERY & WOOD WORKING EQUIPMENT2010,38(1)

参考文献(3条)

1. 鲁春艳 汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径[期刊论文]-上海汽车 2007(06)2. 马鸣图;杨洪;魏莉霞 汽车轻量化和塑料复合材料的应用[期刊论文]-新材料产业 2007(09)3. 敖炳秋 轻量化汽车材料技术的最新动态[期刊论文]-汽车工艺与材料 2002(08)

本文链接：.com.cn/Periodical_lyjxymgsb201001014.aspx