汽車輕量化技術(shù)培訓(xùn)課件資料

2010-5-282-294-----------------------------------前言3-2944-294過去十年我國汽車產(chǎn)量分布圖

伴隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程，汽車工業(yè)的發(fā)展勢頭強勁，已成為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計顯示，2009年我國汽車產(chǎn)量達(dá)到1379萬輛，首次超越美國，成為世界第一大汽車生產(chǎn)國。汽車輕量化之

第一章汽車輕量化意義及概念5-294

截至目前，我國汽車保有量達(dá)到了7619萬輛。經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的北京、上海、廣州、深圳等城市的機動車保有量均超過150萬輛，而北京市則達(dá)到401.9萬輛，私人轎車擁有率接近60％。合肥市汽車保有量已突破50萬輛。6-294

汽車在給人們的出行帶來方便的同時，也產(chǎn)生了油耗、安全和環(huán)保三大問題。如何應(yīng)對三大問題，各國政府都提出了相應(yīng)的措施。包括制定條令法規(guī)，如油耗法規(guī)，安全法規(guī)以及排放法規(guī)。各國汽車工業(yè)界一致認(rèn)為，汽車輕量化是滿足上述三個法規(guī)的有效手段和方法。車重與燃油利用率的關(guān)系

油耗與CO2排放關(guān)系7-294一、節(jié)能減排是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢

20世紀(jì)70年代的兩次石油危機,促進(jìn)汽車工業(yè)提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。80年代中期以后，保護(hù)人類居住和賴以生存的環(huán)境又一次推動汽車工業(yè)提高燃油經(jīng)濟(jì)性和排放。

《BP世界能源統(tǒng)計2008》的數(shù)據(jù),2007年全球石油產(chǎn)量為8150萬桶,按照這一數(shù)字,全球石油儲量可滿足40年的需求;目前美國53%依賴進(jìn)口石油,歐洲高達(dá)76%,日本幾乎全部依賴進(jìn)口,中國石油對外依存度接近50%。在各行業(yè)的石油消耗中,汽車工業(yè)是耗油大戶。

汽車輕量化具有重要意義8-294

這些數(shù)據(jù)表明:汽車工業(yè)節(jié)能減排對于一個國家的能源供應(yīng)和環(huán)境保護(hù)都具有重要的意義。

1990年以來中國石油消費的供應(yīng)能源

汽車燃油在我國石油消費中的的增長情況

美國各個產(chǎn)業(yè)的溫室氣體排放情況9-294二、為應(yīng)對節(jié)能減排,各國和地區(qū)都制定了相應(yīng)的法規(guī)

歐盟,北美,日本等都制定了嚴(yán)格的燃油經(jīng)濟(jì)型指標(biāo),如美國的CAFE(CorporationAverageFuelEconomy)規(guī)定乘用車燃油消耗27.5英里/加侖(約11.8

km/L)。輕型貨車不低于8.8km/L。日本規(guī)定2010年汽油乘用車燃油經(jīng)濟(jì)性為15km/L,比1995年提高22.8%,柴油乘用車比1995年燃油經(jīng)濟(jì)性提高14.9%,達(dá)到12km/L。歐盟乘用車燃油經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)為18.8km/L,2009年單車平均排放CO2減少到140g/km。10-294

為應(yīng)對全球變暖,全世界已有140多個國家簽訂了《京都議定書》,我國于2004年開始實施《乘用車燃料消耗量限制標(biāo)準(zhǔn)》,2010年乘用車平均油耗比2003年下降15%。

大氣中CO2含量的變化情況11-294三、輕量化是實現(xiàn)節(jié)能減排的有效手段

研究表明,約75%的油耗與整車質(zhì)量有關(guān),降低汽車質(zhì)量就可有效降低油耗以及排放。目前,大量研究表明,汽車質(zhì)量每下降10%，油耗下降8%,排放下降4%。美國在歐洲全順車的實驗表明,在滿足歐Ⅳ

標(biāo)準(zhǔn)條件下,每百公里油耗Y與自重X滿足以下關(guān)系

Y=0.003X+3.3434(1)

對商用車的研究表明,汽車質(zhì)量每減少1000kg,油耗可降低6%～7%。油耗的下降,意味著

CO2,氮氧化物(NOx)等有害氣體排放量的下降。據(jù)報道,在美國汽車質(zhì)量如果減少25%,燃油消耗按減少

13%計,一年可節(jié)省2.7億桶石油,每消耗1L燃油,將產(chǎn)生CO22～2.5kg。因此燃油消耗的降低,就意味著溫室氣體和其他有害氣體排放的下降。12-294除空氣動力學(xué)阻力之外,車子運動的各類阻力都和車子質(zhì)量呈線性關(guān)系

各類車型的燃油效率與車身自重的關(guān)系

汽車自身質(zhì)量對燃油消耗的影響諸多乘用車，車重減少100kg,每升油多行駛1km結(jié)果表明，輕量化對汽車節(jié)能減排具有重要意義13-294汽車質(zhì)量的減少,會減小動力和動力傳動系統(tǒng)的負(fù)荷,可在較低的牽引負(fù)荷下表現(xiàn)出同樣或更好的性能。Lotus公司證明,簧載質(zhì)量下降,明顯提高行駛平穩(wěn)性和舒適性。為提高轎車安全性等性能,增加一些輔助裝置,導(dǎo)致車的質(zhì)量增加,這些又需要通過輕量化予以補償。又如,混合動力汽車,由于增加了混合動力系統(tǒng)裝置而增加了車重。如果在混合動力汽車中實現(xiàn)輕量化,不但可以減少油耗,還可以降低制造費用。

無論從戰(zhàn)略角度、商業(yè)角度還是社會發(fā)展來看,具有高燃油經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保特點的汽車順應(yīng)了社會發(fā)展的需要。14-294

汽車輕量化不能以簡單的減重多少來衡量，必須與所設(shè)計車身的尺寸和功能相關(guān)對于已有的功能可滿足要求的汽車，輕量化的設(shè)計是降低重量而保持原功能不變，其輕量化的效果是直接的減重；現(xiàn)有功能尚不能全部滿足要求或需要提升的汽車，輕量化設(shè)計是完善功能而保持質(zhì)量不變；既要提高改進(jìn)性能，同時也使汽車減重。

汽車輕量化設(shè)計實際上是功能改進(jìn)，質(zhì)量降低，結(jié)構(gòu)優(yōu)化和合理價格的結(jié)合。

汽車輕量化的概念15-294汽車輕量化之

第二章國內(nèi)外汽車輕量化發(fā)展概況2.1國際汽車輕量化發(fā)展現(xiàn)狀2.2國內(nèi)汽車輕量化發(fā)展現(xiàn)狀16-2942.1國際汽車輕量化發(fā)展現(xiàn)狀

主要汽車生產(chǎn)國對策

汽車輕量化研發(fā)項目17-29418-294主要汽車生產(chǎn)國對策19-294日本

美國歐洲改善燃油效率的做法2010年燃油效率提高24%（與1995年比）

燃油效率的規(guī)定不按

照企業(yè)平均量，而按照汽車等級來區(qū)分

貫徹執(zhí)行企業(yè)平均燃油效率CAFE政策。

以PNGV（新一代汽車合作

計劃）計劃推動3L/100km

車的開發(fā)（2004年）

加州2009年起達(dá)成CO2的企業(yè)平均限制法。

汽車業(yè)自我限制，2008年新車

的平均CO2排放標(biāo)準(zhǔn)為140g/km(5.9L/100km)超低燃油消耗車的開發(fā)緊盯美國加州法令，加速開發(fā)汽油/電池混合車PNGV計劃正在開發(fā)全鋁車體：GMPrecept；

FordProdigy；Chrysler

批量生產(chǎn)出全球首部燃油效率

為3L/100km的車VWLupo

3L/100km概念車領(lǐng)先開發(fā)燃料電池車發(fā)表豐田ES3(*)

ESX2三種燃料電池車燃料電池車*超級燃油效率概念車，燃油效率為2.7L/100km（CO271g/km）

主要汽車生產(chǎn)國輕量化與改善燃油效率值的策略

20-294汽車輕量化研發(fā)項目21-29422-2942.2國內(nèi)汽車輕量化發(fā)展現(xiàn)狀23-294

2004年我國出臺《乘用車燃料消耗量限值》國家標(biāo)準(zhǔn)，以期從長遠(yuǎn)角度提高能源利用率，并促進(jìn)汽車輕量化的發(fā)展，分階段實施。

2009年初出臺的“汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃”，其中規(guī)定購買1.6L及以下的小排量汽車可減免5%的車輛購置稅。

24-29425-294

“十五”期間，我國將鎂合金應(yīng)用與開發(fā)列為材料領(lǐng)域重點項目,一汽、東風(fēng)、長安等汽車企業(yè)建立了壓鑄鎂合金生產(chǎn)線重慶汽車研究所在鎂合金零件的性能測試、疲勞試驗、計算機模擬等方面做了大量的工作：上海交大、湖南大學(xué)、重慶大學(xué)等高校就鎂合金的強韌化、耐蝕性、阻燃性和抗高溫蠕變性等開展了較深入的研究。目前,國內(nèi)汽車輕量化材料正在加速發(fā)展,車用高性能鋼板、鎂合金已在汽車上有所應(yīng)用。如上海大眾桑塔納轎車變速器殼體采用鎂合金。上世紀(jì)

80年代,重慶汽車研究所就開展了雙相鋼研究；一汽轎車、奇瑞汽車公司也在轎車車身上進(jìn)行了高強度鋼板的初步應(yīng)用試驗。26-29427-29428-2943.1新材料在汽車上的應(yīng)用

3.1.1輕金屬在汽車上的應(yīng)用

3.1.2高強度鋼在汽車上的應(yīng)用

3.1.3其他材料的應(yīng)用3.2CAD/CAE在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計上的應(yīng)用3.3結(jié)構(gòu)小型化3.4承載式車身在汽車上的應(yīng)用3.5先進(jìn)特種成形工藝的應(yīng)用汽車輕量化之

第三章汽車輕量化的主要途徑29-2943.1.1輕金屬在汽車上的應(yīng)用

鋁、鎂、鈦合金材料是所有現(xiàn)用金屬材料中密度較低的輕金屬材料(鎂合金約1.74g/cm3,鋁合金約2.7g/cm3，鈦合金約4.51g/cm3。而鋼的密度約7.8g/cm3），因而成為汽車減輕自重，提高節(jié)能性和環(huán)保性的首選材料。時間197019801990199521世紀(jì)自身質(zhì)量／kgl5851375l312l270l200美國轎車平均自身質(zhì)量變化情況表30-294選用輕金屬材料的重要意義（1）苛刻的安全法規(guī)要求用提高汽車主動安全性和被動安全性的眼光來完善汽車的安全設(shè)計；（2）選用輕金屬材料是節(jié)油和降低排放的重要方法；（3）選用輕金屬材料是提高汽車動力性、舒適性和提高競爭力的方向

因此，輕金屬替代鋼鐵材料是汽車發(fā)展的重要方向。世界各大汽車公司都爭相開發(fā)輕金屬材料。車名鋼鐵輕金屬塑料其它大眾路波牌轎車50.516.414.019.1奔馳E系列轎車63.06.08.023.0奧迪A2型轎車34.028.824.612.6奧迪A6型轎車58.312.817.111.8福特新型P2000轎車24.037.0—39.0福特Taurus牌轎車66.09.0—25.0BMW公司3系轎車56.711.514.5—世界幾種典型轎車用材比例%31-294（1）輕金屬材料?鋁合金

自70年代開始，汽車用鋁量不斷增加。作為一種輕質(zhì)材料，鋁合金正日益受到汽車制造企業(yè)的青睞。目前，全世界耗鋁量的12％～15％以上用于汽車工業(yè)。有些發(fā)達(dá)國家已超過25％。2006年歐美日的小汽車平均用鋁量已經(jīng)達(dá)到127kg/輛。歐洲鋁協(xié)(EAA)預(yù)測：在2015年前,歐洲小汽車用鋁量將增至300kg/輛。32-294比強度高彈性好導(dǎo)熱性好易加工回收率高耐蝕性好耐磨密度小ρ=2.7g/cm3鋁及鋁合金鋁及鋁合金的特點33-294西南鋁業(yè)集團(tuán)調(diào)查顯示，鋁合金的回收率在80%以上。約60%的汽車用鋁來自廢料汽車輕量化，節(jié)能降耗，有利環(huán)保汽車鋁合金零部件回收再利用率高提高燃油效率，加大載重能力減少工序，提高裝配效率安全舒適鋁合金在汽車上的應(yīng)用優(yōu)勢34-294汽車用鋁鑄鋁（77%）變形鋁合金（23%）板材10%重力鑄造件壓力鑄造件擠壓材鍛件美國研究表明，目前汽車上用鋁大致為：汽車用鋁合金種類35-294部件系統(tǒng)零件名稱發(fā)動機系統(tǒng)

發(fā)動機缸體、缸蓋、活塞、進(jìn)氣管、水泵殼、發(fā)動機殼、啟動機殼、搖壁、搖壁蓋、濾清器底座、發(fā)動機拖架、正時鏈輪蓋、發(fā)動機支架、分電器座、汽化器等傳動系統(tǒng)

變速箱殼、離合器殼、連接過濾板、換擋拔叉、傳動箱換擋端蓋底盤行走系統(tǒng)

橫梁、上下壁、轉(zhuǎn)向機殼、制動分泵殼、制動鉗、車輪、操縱等其它系統(tǒng)部件

離合器踏板、剎車踏板、方向盤、轉(zhuǎn)向節(jié)、發(fā)動機框架、ABS系統(tǒng)部件汽車用鑄造鋁合金的主要部件系統(tǒng)鋁合金在汽車中的應(yīng)用36-294變形鋁合金的主要部件系統(tǒng)車身系統(tǒng)部件

發(fā)動機罩、車頂篷、車門、冀子板、行李箱蓋、地板、車身骨架及覆蓋件等熱交換器系統(tǒng)部件

發(fā)動機熱交換器、機油散熱器、中冷器、空調(diào)冷凝器和蒸發(fā)器等其他系統(tǒng)部件

沖壓車輪、座椅、保險桿、車廂低板及裝飾件等37-294零件名稱鑄鐵件質(zhì)量鑄鋁件質(zhì)量

質(zhì)量比（鐵：鋁）零件名稱

鋼件質(zhì)量

鋁件質(zhì)量

質(zhì)量比（鋼：鋁）進(jìn)氣歧管3.5~18.01.8~9.0（1.9~2）：1

前后上操縱杠1.550.552.8：1汽缸體80~12013.5~32.0（3.8~5.9）：1懸掛支架1.850.702.6：1發(fā)動機罩18~276.8~11.4（2.4~2.6）：1

轉(zhuǎn)向操縱桿2.101.101.9：1轉(zhuǎn)向機殼3.6~4.51.4~1.8（2.5~2.6）：1萬向接頭6.953.901.8：1變速器殼13.5~23.05.0~8.2（2.7~2.8）：1托架0.190.121.6：1制動鼓5.5~9.01.8~3.6（2.5~3.1）：1吸振軸承0.1850.131.4：1水泵殼1.8~5.80.7~2.3（2.5~2.6）：1懸掛支架軸承0.300.142.1：1油泵殼1.4~2.30.5~0.9（2.8~2.6）：1

轉(zhuǎn)向桿軸承0.370.281.3：1鋁材代替鑄鐵和鋼材零件的質(zhì)量對比kg38-294

從上表可知，汽車每使用1kg鋁，可減輕自重2.25kg，減重效應(yīng)高達(dá)125%，在汽車整個使用壽命周期內(nèi)可減少廢氣排放20kg。此外，鋁回收簡便，是除鋼鐵以外能最大限度回收利用的材料，幾乎90%的汽車用鋁可以回收并循環(huán)利用。鋁具有良好的物理和化學(xué)性能，工業(yè)生產(chǎn)中的鑄、鍛、沖工藝均能適用，是可采用多種鑄造工藝制造零件的少數(shù)幾種金屬材料之一，最適于應(yīng)用廣泛的壓力鑄造工藝。但鋁合金的成本仍高于鋼鐵材料。39-2941發(fā)動機汽車鋁合金典型件

法國汽車的鋁汽缸套已達(dá)100％，鋁汽缸體達(dá)45%。在未來幾年里，隨著高強度優(yōu)質(zhì)鋁合金材料的開發(fā)成功和制造工藝的不斷改進(jìn)，鋁合金材料將愈來愈多的用來制造這一類零部件。40-294

德國大眾先進(jìn)的6.0LW12發(fā)動機采用的基本上都是鋁鎂合金，奧迪A8L6.0quattro轎車上因采用W12發(fā)動機，整車重量隨之被降低到1980kg，低于所有其他車型。而W12引擎450馬力、560Nm的強勁動力，使其單位馬力需加速的重量僅為4.7kg，堪與高性能跑車相媲美。大眾最先進(jìn)的6.0LW12發(fā)動機41-294北極星V8發(fā)動機

北極星系列引擎是通用旗下除了LS引擎系列外最頂級的發(fā)動機，它是美國首款頂置凸輪軸的V8鋁合金的引擎。它的汽缸套由全鋁合金壓鑄而成。目前廣泛應(yīng)用于凱迪拉克上的4.6升發(fā)動機最大功率320馬力，最大扭矩427Nm。而應(yīng)用于高性能V系列的機械增壓款更可高達(dá)476馬力/606Nm。42-2942輪轂

汽車廣泛應(yīng)用的鋁制輪轂是鋁合金在汽車上應(yīng)用的一個例子，幾乎所有的新車型都采用了鋁合金輪轂。

馬自達(dá)跑車輪轂福特Focus鋁合金輪轂鋁合金輪轂的優(yōu)點：減重、省油增加發(fā)動機壽命散熱好真圓度好堅固耐用美觀汽車鋁合金典型件43-294鋁合金-鋼輪轂減重對比車種輪轂規(guī)格inch鋁輪轂質(zhì)量kg鋼輪轂質(zhì)量kg減重效果kg單車減重效果kg4輪轎車與客車5.0Jx145-87-92-38-128輪中型汽車6.0G3x1611.5175.53310輪大卡車7.5Vx207.5Tx208.25x22.57.5x22.524.524.524.523.53734424212.510.017.518.512510017518544-2943車身覆蓋件

車身的重量約為汽車總重量的30%，故車身的輕量化占有舉足輕重的地位。在汽車內(nèi)外板上用鋁合金板代替鋼板可使車身減重約40%-50%；如采用鋁合金覆蓋件整車減重10%-15%，可見采用鋁合金車身板的減重效果十分顯著。

鋁合金在汽車輕量化應(yīng)用方面提供了很好的應(yīng)用基礎(chǔ)和市場前景，必然為鋁合金汽車覆蓋件的應(yīng)用帶來更大機遇。因此，用鋁合金板取代鋼板制造車身覆蓋件也是汽車輕量化的必然之路。汽車鋁合金典型件45-294奧迪2011款（全鋁車身框架）

德國奧迪A8型高級轎車的整個車身均采用鋁材制造，框架采用立體框架式結(jié)構(gòu)，覆蓋件為鋁板沖壓而成。這種鋁車身與鋼車身相比，質(zhì)量減輕30-50%，油耗減低5-8%。

46-294Insighthybrid轎車車架

捷豹XJ的基礎(chǔ)車身就是鋁合金材料，在保證了強度的同時，提高了空間體積，還使整車的靈活性得到了最大限度的保留。就鋁板覆蓋件的應(yīng)用發(fā)展趨勢看，強度高、成形加工性好、表面質(zhì)量優(yōu)良的鋁板將取代鋼板成為汽車覆蓋件的主要材料。

捷豹XJ鋁合金車身

日本本田公司生產(chǎn)的Insighthybrid轎車車身用鋁合金達(dá)162kg，比鋼車身減重約40%。47-294鑄造塑性加工液態(tài)模鍛半固態(tài)成形砂型鑄造壓鑄件多用于發(fā)動機、底盤、殼類零件用于某些高強度鋁活塞。處于待開發(fā)階段國外已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，國內(nèi)才剛剛開始，主要用于某些小零件48-294

在汽車中擴(kuò)大鋁合金的應(yīng)用將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但目前尚有以下亟待解決:鋁合金板材的性能尚需提高建立汽車用鋁合金的數(shù)據(jù)庫研發(fā)鋁合金零件的設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)計算方法、成形工藝的計算機模擬以及焊接工藝方法研究鋁合金材料的表面形態(tài)、油漆前的前處理、油漆后的防腐效果等問題，積累數(shù)據(jù)為鋁合金應(yīng)用時工藝的制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維修市場對經(jīng)碰撞后的鋁合金結(jié)構(gòu)件和覆蓋件的復(fù)原、恢復(fù)原則以及開裂后的補焊等均缺乏經(jīng)驗和方法。鋁合金應(yīng)用的主要障礙49-294（2）輕金屬材料?鎂合金

鎂是極重要的有色金屬，它比鋁輕，能夠很好地與其他金屬構(gòu)成高強度的合金。我國原鎂產(chǎn)量目前居世界第一位，占全球總產(chǎn)量的1／3。雖然是世界產(chǎn)鎂大國，而在鎂合金材料生產(chǎn)、研究及應(yīng)用領(lǐng)域與北美、西歐、日本還有相當(dāng)大的差距，處于起步階段。50-294易加工資源豐富開采技術(shù)成熟回收率高、回收無污染比強度、比剛度高阻尼減震性能高鎂及其合金鎂及鎂合金的特點51-294汽車質(zhì)量減輕、提高載荷及有效承載能力（與鋁相比，鎂可使重量減輕21%，與灰鑄鐵相比，可減輕50%）降低廢氣排放及燃油成本提高燃油經(jīng)濟(jì)性綜合指標(biāo)減震性能好，降低汽車噪音及震動鎂合金在汽車應(yīng)用中的優(yōu)勢52-294

國外近幾年在汽車上的應(yīng)用，以年平均25％的速度快速增長。據(jù)資料介紹，汽車上有60多種零部件可以采用鎂合金生產(chǎn)，我國經(jīng)過“十五”和“十一五”科技攻關(guān)，也有20余種汽車零部件可以采用鎂合金生產(chǎn)。如儀表盤骨架、座椅骨架、進(jìn)氣歧管、賽車車輪、支架、轉(zhuǎn)向盤骨架、缸體、殼體類零件等，目前鎂合金件正向著大型集成化發(fā)展。

國外鎂合金在汽車上的用量單位KT鎂合金的應(yīng)用53-294國外汽車用鎂合金的主要部件系統(tǒng)部件系統(tǒng)零件名稱車內(nèi)構(gòu)件儀表盤、座椅架、坐位升降器、操作臺架、氣囊外罩、轉(zhuǎn)向盤、鎖合裝置、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向柱支架、收音機外殼、小工具箱門、車窗馬達(dá)罩、剎車與離合器踏板托架、氣動踏板托架車體構(gòu)件門框、尾板、車頂板、IP橫梁傳動系統(tǒng)閥蓋、凸輪蓋、四輪驅(qū)動變速箱體、手動換檔變速器、離合器外殼與活塞、進(jìn)氣管、機油盤、交流電機支架、變速器殼體、齒輪箱殼體、油過濾器接頭、馬達(dá)罩、前蓋、氣缸頭蓋、分配盤支架、油泵殼、油箱、濾油器支架、左側(cè)半曲軸箱、右側(cè)半曲軸箱、空壓機罩、左抽氣管、右抽氣管底盤系統(tǒng)輪轂、引擎托架、前后吊桿、尾盤支架54-294鎂合金減速器外殼

鎂合金減速器外殼采用壓鑄的方法制造，具有重量輕，噪音低的優(yōu)點。1減速器外殼典型鎂合金零件應(yīng)用55-2942變速器典型鎂合金零件應(yīng)用Weight：6.74kgMaterial：VW030Volume:240,000SVWSantanaTransmissionCase56-294

采用鎂合金輪轂?zāi)苓_(dá)到輕量化的目的，與鋁合金輪轂相比，重量減輕30%左右。同時還能提高汽車的使用性能。因此在賽車及某些高檔車上開始使用鎂合金輪轂。3輪轂典型鎂合金零件應(yīng)用特點：（1）高減振特性：鎂合金材料具有較高的阻尼系數(shù)，是鋁合金的15倍，鋼的60倍；（2）高熱傳導(dǎo)率：對汽車來說，鎂合金輪轂具高熱導(dǎo)率（較鋁合金輪轂略差），可降低剎車系統(tǒng)溫度，延長剎車輪轂使用壽命；（3）提高汽車性能：較輕的鎂合金輪轂有利于改善汽車的加速與剎車性能；（4）改善燃油效率與降低污染；（5）高的剛性：同鋁合金輪轂相比，剛性大大提高，因為鎂合金輪轂盡管壁厚增加但對重量影響不大。因此，當(dāng)受到障礙物沖擊時能保持輪轂的形狀，從而提高輪胎的壽命。57-294典型鎂合金零件應(yīng)用4剎車踏板支架Weight：1.29kgMaterial：AM60BVolume:80,000SGMBuickRegalBrakePedalBracket58-294鑄造成形

重力澆注

壓鑄（最為成熟，在汽車領(lǐng)域壓鑄件達(dá)80%）

觸變注射成形

塑性成形

擠壓

沖壓

等溫鍛造

(專門用于成形鋁、鎂合金，大部分合金必須采用等溫成形，應(yīng)用前景最大)59-294鎂合金應(yīng)用障礙60-294（3）輕金屬材料?鈦合金

鋁和不銹鋼在近200℃會失去原有的力學(xué)性能，而鈦合金在500℃左右仍能保持良好的力學(xué)性能；

在車用輕金屬材料中，鈦的強度可以達(dá)到與合金鋼相當(dāng)?shù)母邚姸?500MPa，大大高于鋁、鎂合金；

鈦合金具有優(yōu)異的耐蝕性能，可在惡劣的工作環(huán)境下使用

因此鈦合金將是替代鋼鐵的輕量化和高性能的材料，是最具有潛力的汽車用材料。61-294密度小、比強度大可綠色回收易加工與鋼材同樣的設(shè)備工藝記憶功能用于車身方便復(fù)原屈強比值大高、低溫力學(xué)性能好耐蝕性強不受路面鹽類及廢氣的影響鈦及其合金鈦及鈦合金的特點62-294在汽車上，鈦可用于制造發(fā)動機氣門、承座、氣門彈簧、連桿、緊固件等

1鈦連桿鈦合金汽車連桿除了減輕重量外，還可提高使用性能，抗振、節(jié)約燃油。一般用于高檔車中。蘭博基尼-Diablo、法拉力-F355

、-360M

，-550M

、還有保時捷-911GT3等都采用鈦合金來制造連桿。鈦合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用63-2942鈦合金排氣系統(tǒng)

鈦合金具有良好的高溫力學(xué)性能和抗腐蝕性能，不亞于甚至超過了不銹鋼的指標(biāo)，所以，很適用于排氣系統(tǒng)。而且其它輕合金元素?zé)o法用于排氣系統(tǒng)，如果要在排氣系統(tǒng)中減輕汽車重量，鈦及其合金是唯一能夠替代鋼的新型輕質(zhì)材料。目前鈦合金排氣系統(tǒng)主要應(yīng)用于賽車、改裝車或高檔轎車中。鈦合金排氣系統(tǒng)鈦合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用64-2943鈦彈簧彈性模量僅為鋼的55%

高屈強比、低切變模量所需圈數(shù)少節(jié)省空間減輕重量可提高30~40%共振頻率優(yōu)良性能鈦合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用65-294

價格昂貴是阻礙鈦在汽車上應(yīng)用的主要因素，鈦制造廠商也正努力進(jìn)行多方面降低成本的工作，相信在不遠(yuǎn)的將來會取得顯著的成效。

鈦合金應(yīng)用障礙66-2943.1新材料在汽車上的應(yīng)用

3.1.1輕金屬在汽車上的應(yīng)用

3.1.2高強度鋼在汽車上的應(yīng)用

3.1.3其他材料的應(yīng)用3.2CAD/CAE在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計上的應(yīng)用3.3結(jié)構(gòu)小型化3.4承載式車身在汽車上的應(yīng)用3.5先進(jìn)特種成形工藝的應(yīng)用汽車輕量化之

第三章汽車輕量化的主要途徑67-294優(yōu)點

高強鋼HighStrenghtSteel在汽車上的應(yīng)用

強度優(yōu)于普通鋼板、成本低于鋁鎂合金，使高強度鋼板成為未來汽車結(jié)構(gòu)材料的主體。根據(jù)國際鋼鐵協(xié)會組織的全世界32家鋼鐵公司和相關(guān)汽車行業(yè)的輕量化項目ULSAB-AVC的目標(biāo)和研發(fā)成果ULSAB-AVC白車身（BIW）的用材比例1.優(yōu)良的成形性能2.回收利用性好3.可利用傳統(tǒng)生產(chǎn)裝備5.延遲的時效性和非時效性6.耐蝕性能7.良好的連接性能和保形性能8.價格低9.保證塑性延展性的同時，強度高，沖壓件質(zhì)量輕68-294高強度鋼板的應(yīng)用和作用注：Ps為壓潰強度，AE為壓潰吸能，Pt為壓痕抗力，P為微量變形抗力，σw為疲勞強度，σb為抗拉強度，t為板厚，σp為成形構(gòu)件應(yīng)變下的流變應(yīng)力，ED為動負(fù)荷設(shè)計彈性模量，n為常數(shù)。69-294

各類關(guān)系方程可以看出，除疲勞強度外，其他各性能均正比于板厚和相應(yīng)的材料性能n次方的乘積，因此高強度鋼板能夠大幅增加構(gòu)件的變形抗力,提高能量吸收能力和擴(kuò)大彈性應(yīng)變區(qū)。高強度鋼板用于汽車零件上，通過減薄零件來減輕質(zhì)量。與鋁、鎂、復(fù)合材料等相比,高強度鋼板的制造相對容易,具有經(jīng)濟(jì)性較好的優(yōu)勢。

國外高強度鋼在轎車車身上的應(yīng)用比例逐年增加，目前大約為50%，而我國汽車工業(yè)計劃用3~5年的時間將目前低于20%的比例提高到40%以上。70-294

我國的自主品牌跟國外相比，有兩個基礎(chǔ)性的差異：

一、自重（據(jù)統(tǒng)計分析我國的自主轎車較國外同類車重8%到10%）

二、碰撞安全性

對比對象

高強度鋼比例NCAP碰撞評級

自主品牌轎車一般10%，個別20%一般1-2星，個別3星

合資或進(jìn)口轎車一般50%，個別60%一般4-5星，新車5星國內(nèi)外轎車高強鋼的使用比例與碰撞安全級別的對比采用高強鋼板的意義71-2941998年，菲亞特的白車身的高強鋼用量只占10%，其碰撞安全性要求僅是滿足法規(guī)。因此當(dāng)時的碰撞評價水平也就是良性。

2004年，菲亞特的白車身高強鋼用量提高到52%，其碰撞安全性隨之提高到四星級。

2007年，新設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)又提高到65%。

故高強鋼的用量提高也必然帶來碰撞安全性的提高菲亞特高強鋼比例的增長高強鋼72-2941.材料強度提高增加了安全性；2.覆蓋件抗凹性的改善提高了商品性；3.板厚減薄使汽車結(jié)構(gòu)輕量化

高強鋼主要用于制作車身外板，車身內(nèi)板以及車身結(jié)構(gòu)件，這類鋼鐵材料和汽車輕量化關(guān)系密切。73-294速騰車身三層整體車門車門框架為三層鋼板，中間一層高強度熱成型鋼板厚度達(dá)到2mm，相當(dāng)于普通車身鋼板的3倍。當(dāng)發(fā)生碰撞時，車門吸收強烈撞擊產(chǎn)生的巨大能量，大大提高了安全性。

速騰車身超過60%的超高強度和高強度鋼的應(yīng)用大大提高了碰撞安全性能74-294

新馬自達(dá)6的車身結(jié)構(gòu)中使用了590，780，980和1480MPa級別的高強度鋼板和超高強度鋼板，其中1480MPa級別的超高強度