汽車材料的新認(rèn)識(shí)和新收獲

汽車材料的新認(rèn)識(shí)和新收獲摘要：現(xiàn)代對汽車性能要求越來越高，輕量化、節(jié)能降耗和降低排放污染是現(xiàn)在汽車發(fā)展的趨勢，而輕量化必須從改進(jìn)汽車的材料出發(fā)，研制性能更好更輕的汽車材料從而帶來能源消耗的減少，進(jìn)而排放污染隨之降低，汽車材料的發(fā)展是汽車技術(shù)發(fā)展的重要方面，新材料，新上藝對于汽車工業(yè)的發(fā)展是至關(guān)重要的。汽車材料正向輕量化、節(jié)省資源、高性能和高功能方向發(fā)展。關(guān)鍵字：汽車新材料成型加工工藝正文：要了解當(dāng)今汽車方而新材料的應(yīng)用，就必須對當(dāng)今汽車發(fā)展對材料的要求有一個(gè)首要的了解。當(dāng)前世界汽車材料技術(shù)發(fā)展的主要特征如下：輕量化與環(huán)保是當(dāng)今汽車材料發(fā)展的主要方向；盡管近階段鋼鐵材料仍保持主導(dǎo)地位，但各種材料在汽車上的應(yīng)用比例正在發(fā)生變化。主要變化趨勢是高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、塑料和復(fù)合材料的用量將有較大的增長，鑄鐵和中、低強(qiáng)度鋼的比例將會(huì)逐步下降，但載重車的用材變化不如轎車明顯：輕量化材料技術(shù)與汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝的結(jié)合將更為密切，汽車車身結(jié)構(gòu)材料將趨向多材料設(shè)計(jì)方向：_汽車新材料新型彈簧鋼新型彈簧鋼主要指汽車懸掛系統(tǒng)的彈簧用鋼，目前用的最廣的鋼板彈簧是Si鋼，英性能基本上能滿足使用要求，近年來，變截面少片彈簧在汽車上的應(yīng)用越來越多，使用這種彈簧可以節(jié)約1/3左右的材料，并使汽車的平順性等性能得到改善，同時(shí)有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，但英生產(chǎn)工藝發(fā)生了相應(yīng)的變化，含Si量較高的彈簧鋼具有較高的脫碳傾向，故應(yīng)發(fā)展低Si或無Si的彈簧鋼，以滿足生產(chǎn)的需要。微合金非調(diào)質(zhì)鋼在鋼中加入微量V、Ti、Nb等元索、經(jīng)鍛造或軋制冷卻后在鐵索體、珠光體中析出碳化物或碳氮化物而達(dá)到強(qiáng)化，不需要調(diào)質(zhì)，可以減少熱處理工序和設(shè)備，避免熱處理變形和淬火裂紋造成的廢品，降低能耗和生產(chǎn)成本。高強(qiáng)度鋼板采用高強(qiáng)度鋼板，既可以減少汽車由身的質(zhì)量，又可以提高汽車的安全性和可靠性，含磷深沖壓高強(qiáng)度鋼板主要應(yīng)用在車身、駕駛室上的深沖壓件，使用得當(dāng)，可降低材料消耗10%,雙相鋼板英有較低的屈服強(qiáng)度和高的加工硬化能力，比較適宜于制造變形程度大的沖壓或拉延深件，根據(jù)成形特點(diǎn)，可使零件質(zhì)量減輕30%—60%高強(qiáng)度鋼板首先用在門柱和保險(xiǎn)杠，目前正在進(jìn)行內(nèi)板、制動(dòng)、車輪等方而的研究和試制。泡沫金屬目前汽車工業(yè)是消耗金屬最多的工業(yè)之一，金屬制造業(yè)雖然能生產(chǎn)2500多種性能各異的鋼材和千百種有色金屬，但仍然滿足不了汽車制造業(yè)的特殊需要。如果“泡沫金屬”能研制出來，它將成為未來汽車的最佳材料，這種泡沫金屬零件的結(jié)構(gòu)是:外表用薄鋼制成，中心則用泡沫金屬填充。這種材料可以提高汽車的強(qiáng)度和韌性，使之更堅(jiān)固可靠，一旦發(fā)生撞車、翻車等交通事故時(shí)，能最大限度地減輕損傷程度，保證人員的乘車安全。例如在汽車保險(xiǎn)杠上的應(yīng)用，其中聚丙烯汽車保險(xiǎn)杠專用材料的研究、開發(fā)是一個(gè)重點(diǎn)。但目前，國內(nèi)聚丙烯汽車保險(xiǎn)杠專用材料主要以PP為主材，并加入一立比例的橡膠或彈性體材料、無機(jī)填料、色母粒、助劑等經(jīng)過混煉加工而成鎂合金和鈦合金鑄造鎂合金的車門由成型鋁材制成的門框和耐碰撞的鎂合金骨架、內(nèi)板組成。另一種鎂合金制成的車門，它由內(nèi)外車門板和中間蜂窩狀加強(qiáng)筋構(gòu)成，每扇門的凈質(zhì)量比傳統(tǒng)的鋼制車門輕10kg,且剛度極高。隨著壓鑄技術(shù)的進(jìn)步，已可以制造出形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金車身零件，如前、后擋板、儀表盤、方向盤等。鈦的比重為4.6g/cm3,僅是鐵的1/2，但強(qiáng)度和硬度超過了鋼，且不易生銹。用鈦合金鑄造的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件更輕、更堅(jiān)固和更耐腐蝕，鈦合金車身可以承受更大的作用力。鋁合金材料汽車材料發(fā)展的趨勢之一。鋁合金的可以大大減輕汽車的重量，并且這種材料具有很好的延展性，硬度以及耐磨性，應(yīng)積極積極推廣鋁制進(jìn)氣管、發(fā)動(dòng)金、變速器箱蓋、離合器殼、電氣零件及其它零件。眾所周知，全鋁是奧迪高檔轎車的特色，正是由于鋁合金的應(yīng)用，使得奧迪車的質(zhì)量減輕了一半，但安全性卻提高了很多。纖維增強(qiáng)塑料塑料原來只適用于低應(yīng)力的零部件和內(nèi)部裝飾，隨著各種纖維增強(qiáng)塑料的發(fā)展，它在車身結(jié)構(gòu)的各種受力構(gòu)件和承受發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的部件上的應(yīng)用越來越多。陶瓷材料由于陶瓷本身具有的特殊力學(xué)性能以及對熱、電、光等的物理性能，陶瓷材料特別是特種陶瓷在汽車上的應(yīng)用日益受到人們的重視。我國已成功研制鈦酸鋁陶瓷-鋁合金復(fù)合排氣管、氮化硅陶瓷柴油機(jī)渦輪增壓轉(zhuǎn)子和球軸承等汽車部件。汽車內(nèi)飾用塑料用于汽車內(nèi)飾件的材料要求具備吸振性能好、手感好、耐磨性好的特點(diǎn)，以滿足安全、舒適、美觀的目的。在20世紀(jì)80年代塑料已是汽車的主要內(nèi)飾材料。內(nèi)飾用主要材料品種為聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS等年。內(nèi)飾塑料制品，主要有：座墊、儀表板、扶手、頭枕、門內(nèi)襯板、頂棚襯里、地毯、控制箱、轉(zhuǎn)向盤等。二新材料成型加工工藝超高強(qiáng)鋼熱成形技術(shù)超高強(qiáng)度銹硼鋼板常溫下強(qiáng)度為500-600MPa,加熱使之奧氏體化后，迅速送入帶有冷卻系統(tǒng)的模具內(nèi)沖壓成形.同時(shí)被模具冷卻淬火，其微觀組織由奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，發(fā)生相變強(qiáng)化，強(qiáng)度可提高3倍以上，高達(dá)1500-2000Mpa,可制備出超高強(qiáng)度車身沖壓件。這種熱成形技術(shù)是國際上近年來出現(xiàn)的一種專門用于生產(chǎn)汽車超高強(qiáng)度鋼板沖壓件的最新技術(shù)，可生產(chǎn)輕量且超高強(qiáng)度的沖壓件，質(zhì)量減輕20%以上，高溫下成形沒有回彈，零件成形精度高（冷沖壓無法消除回彈）并且可以一次成形冷沖壓無法成形的復(fù)雜零件。激光加工技術(shù)激光加工應(yīng)用于汽車車身，包括拼焊板制造、白車身零部件加工及總成等。采用激光技術(shù)制造車身，可節(jié)省約2/3的樣車新車身開發(fā)模具和約70%的夾具費(fèi)用，使生產(chǎn)周期縮短50%,白車身質(zhì)量減輕20%,制造精度（形狀、尺寸等）和白車身總體質(zhì)量（剛度、強(qiáng)度等）顯著提高。汽車車身激光制造的工藝流程通常是：激光拼焊板材一沖壓成形一激光三維切割一激光焊接分總成一總裝一激光在線檢測。零部件的激光加工包括：修邊、割孔、分離，模塊化零件的子件邊線套裁，模塊化零件的子件套焊，共而零件的連接邊界套裁，共而零件連接的邊界組焊零件重疊邊界套裁，零件重疊邊界套焊，零件錯(cuò)位邊界組焊，重疊零件孔界組焊，重疊組件修邊、害9孔。整個(gè)工藝流程中包括3種類型的加工工藝，即激光拼焊激光三維切割和激光組焊。液壓成形技術(shù)液壓成形技術(shù)早在20世紀(jì)40年代就被用于汽車制造業(yè)。20世紀(jì)90年代以來，受到汽車輕量化及安全性要求的推動(dòng)，汽車中越來越多的結(jié)構(gòu)件采用圓管作為成形毛坯，利用充液成形技術(shù)來完成制造，如汽車傳動(dòng)軸、轎車發(fā)動(dòng)機(jī)支架、排氣管、裝配式凸輪軸等。隨著液壓密封技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)所取得的一些突破，充液成形工藝作為一種整體成形薄壁結(jié)構(gòu)件的塑性加工方法。液壓成形技術(shù)可以減少需要焊接的部件，因而可提高無焊接部件閉合截而上的強(qiáng)度及成形精度，適于復(fù)雜形狀部件的成形，形狀穩(wěn)定性、一致性良好。這些特性增加了形狀沒11的自由度，減少了部件的件數(shù)，有利于實(shí)現(xiàn)汽車車身的輕量化。半固態(tài)成形技術(shù)與傳統(tǒng)的全液態(tài)鑄造或全固態(tài)鍛造相比.半固態(tài)成形工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)。1.制品表面質(zhì)量好，尺寸精度高，可以獲得形狀復(fù)雜的零件。2.制品顯微組織均勻，缺陷和偏析少，成品機(jī)械性能高。3.工作溫度低，模具熱負(fù)荷小.使用壽命長。4.半固態(tài)金屬在變形前保持固體形狀，便于坯料傳輸，簡化了送料系統(tǒng)，生產(chǎn)率大大提高。5.變形抗力低，因此能耗低，效率高，易于自動(dòng)控制。，總結(jié)當(dāng)然，隨著科技的發(fā)展，還有很多的新材料及加工成型技術(shù)正在被研究運(yùn)用到汽車上，但由于成本問題，u前大多很難突入到實(shí)際生產(chǎn)上，只能停留在實(shí)驗(yàn)室階段，在此也就不過多的討論。希望隨著對其他新材料的不斷研究和發(fā)現(xiàn)，我們在汽車行業(yè)的發(fā)展速度將達(dá)到質(zhì)的飛躍。［參考資料］朱張校，工程材料，清華大學(xué)出版社姚貴升，汽車金屬材料應(yīng)用手冊（上），北京理工大學(xué)出版社朱錚，汽車用高強(qiáng)度鋼板的開發(fā)應(yīng)用和發(fā)展參考文獻(xiàn)：馮美斌.汽車輕量化技術(shù)中新