汽車(chē)輕量化是降低能源消耗、減少污染物排放最有效的措施之一。近年來(lái),隨著汽車(chē)產(chǎn)量和保有量的持續(xù)增加,我國(guó)面臨的能耗、安全、環(huán)保三大問(wèn)題日益突出,為了推進(jìn)汽車(chē)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,提高汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性,減少溫室氣體的排放,我國(guó)已經(jīng)把汽車(chē)的輕量化作為節(jié)能減排的重要途徑而放在了戰(zhàn)略的高度來(lái)對(duì)待。汽車(chē)輕量化,就是在保證汽車(chē)強(qiáng)度和安全性能的前提下,盡可能地降低汽車(chē)的整車(chē)質(zhì)量,進(jìn)而提高汽車(chē)的動(dòng)力性、安全性等綜合性能,從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。
汽車(chē)輕量化是集多學(xué)科、多行業(yè)于一體的完整的系統(tǒng),涵蓋設(shè)計(jì)方法、材料科學(xué)、制造工藝等領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化可以采取的有效途徑主要有:
1)采用CAE技術(shù)對(duì)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,使零件薄壁化、中空化、小型化、復(fù)合化;
2)采用輕量化材料,減輕汽車(chē)自重,減少資源消耗和廢氣排放;
3)采用先進(jìn)的車(chē)身制造工藝,如熱成形、激光拼焊、液壓成形等。在汽車(chē)誕生至今的一百多年里,汽車(chē)工業(yè)蓬勃發(fā)展,車(chē)身的空間和布局已經(jīng)相當(dāng)緊湊、合理,車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)已日趨成熟,因此,輕量化材料及其先進(jìn)制造工藝的開(kāi)發(fā)將會(huì)對(duì)汽車(chē)工業(yè)的輕量化起到更加突出的作用。
鋼鐵材料一直是汽車(chē)生產(chǎn)中使用最多的材料,在同等的強(qiáng)度等級(jí)下,高強(qiáng)度鋼可以最大限度地減輕鋼板的厚度,達(dá)到減輕車(chē)身自重的目的。由于鋼鐵材料的綜合性能優(yōu)良,到目前為止,采用高強(qiáng)度鋼仍然是汽車(chē)輕量化最直接、最有效的途徑,可以預(yù)見(jiàn),在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi),鋼鐵材料仍是汽車(chē)車(chē)身的首選材料,主要用于汽車(chē)的結(jié)構(gòu)件和安全件的生產(chǎn),如前后保險(xiǎn)杠、車(chē)門(mén)防撞桿、A/B/C柱等。
此外,還有多種材料在汽車(chē)輕量化方面具有很大發(fā)展前景,如鋁合金、鎂合金、塑料及復(fù)合材料、鈦合金、精細(xì)陶瓷、粉末冶金、金屬基/非金屬基復(fù)合材料等。
在汽車(chē)輕量化材料方面,呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì),單一的材料已不足以保證汽車(chē)的強(qiáng)度和剛度要求,因此,在未來(lái)汽車(chē)輕量化材料的解決方案中,更傾向于多種材料的組合,以充分利用各種材料的優(yōu)勢(shì)。此外,通過(guò)技術(shù)改進(jìn)降低材料的成本,減少稀缺金屬的使用量,提高材料的利用率,開(kāi)發(fā)兼具更好環(huán)保性和可回收性的新材料,也是當(dāng)前輕量化材料研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。
在汽車(chē)輕量化制造工藝方面,我國(guó)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在很大差距,主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)理論的研究和關(guān)鍵技術(shù)的推廣應(yīng)用上。要實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車(chē)輕量化技術(shù)的跨越式發(fā)展,必須加大人力財(cái)力投入,攻克熱成形、激光拼焊、液壓成形等成形工藝目前所面臨的技術(shù)難題。輕量化車(chē)身制造工藝正朝著多學(xué)科多領(lǐng)域快速發(fā)展,多種先進(jìn)輕量化成形技術(shù)的復(fù)合,是目前汽車(chē)輕量化領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。此外,節(jié)能、精密、柔性、綠色、信息化、智能化、系統(tǒng)化、集成化也是輕量化車(chē)身制造工藝發(fā)展的必然趨勢(shì)。