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1、汽车轻量化发展趋势报告汽车轻量化不是什么新鲜的名词，但却是在近两年被提及的越来越频繁，从试点过渡到普遍的应用技术，汽车轻量化的优势不言而喻，然而每个企业对于轻量化的方向不同，所以也引发了很多争议。什么是汽车轻量化汽车轻量化就是为汽车瘦身，在确保稳定提升性能的基础上，节能化设计各总成零部件，持续优化车型。实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%8%；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%；汽车整备质量每减少100千克，百公里油耗可降低0.30.6升。目前轻量化被最广泛应用的是铝合金的技术。1990年9月开始销售的日本本田NSX车采用了全铝承载式车身，比用冷轧钢板制造的同样车身轻200
2、kg，引起全世界的瞩目。本田NSX车采用了全铝承载式车身近年来奥迪、捷豹、新揽胜都使用了全铝式的车身结构，铝合金已经成为了一种比较理想的轻量化材料，铝合金还可以按照添加合金的不同和比例的不同以及制造工艺的区别，应用在车身、车架、制动盘、发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类等地方。近年来，铝合金用于车身材料的加工方式的成本有所降低。以前都要将厚的铝合金板冲压成薄板再进行加工，目前通用引入了和钢板冲压类似的热冲压成形技术。奥迪ASF全铝车身结构这对工艺的要求是十分严格的，因为冲压时摩擦因数的增大，不仅会增
3、加压边区材料进入成形区的难度，并且在成形区内，由于摩擦力的作用，截面各处材料流动不均，容易在应力集中地方产生急剧减薄而发生破裂。协调好压边力与冲压力的关系，加上良好的润滑，是实现铝合金热冲压再次降低材料成本的关键。当然铝合金作为大范围量产的轻量化材料固然理想，也有自身的缺点，比如工艺复杂且后续维修费用高。对于本文，我们不对铝合金的材料做重点阐述，我们将主要讲解轻量化的其他发展方向。碳纤维的春天当然，还有更多的轻量化材料和科技应用在现在的汽车当中，在文章开篇中提到的第六代宝马7系所使用的i3与i8轻量化科技，其中就包括了碳纤维车身。宝马i3碳纤维座舱碳纤维的车身多见于超跑，昂贵的价格一直让平民车
4、对其敬而远之，宝马i3的到来刷新了这一领域的历史价格，要知道宝马i3在海外的售价26.6万元起，突破了成本的制约，也许汽车碳纤维的春天已经到来？宝马i3的碳纤维座舱，是宝马与德国SGL碳纤维公司合资建立全新工厂内以高度自动化的方式生产的。该材料强度可媲美钢材，但密度小了50%，甚至比铝材还低30%。其实迈凯轮和兰博基尼都成功地大幅度降低了碳纤维合成材料的生产成本，只是这次宝马的步履明显加快了。碳纤维材料本身并不昂贵，然而要把碳纤维加工成适合车辆行驶、碰撞的成品才真正是其价值所在。一般来说，一款超级跑车承载结构的车身从胶合、烘干到冷却需要4天时间，例如帕格尼风之子。交错织成的纤维布可形成匀称的菱
5、形图案。纤维布已用松脂浸湿(一道化学过程，即先用化学制剂进行浸渍)，不过在胶合之前必须冷却，以便松脂在炉中进行反应。总之这是一个颇长的、几乎无法使其自动化的进程，因而也是一个昂贵的过程。剁断碳纤维用于汽车制造的新工艺所以大大缩短时间是降低碳纤维成本的一个方法，迈凯轮和兰博基尼使用的不是碳纤维布，而是单个的、部分是很短且很薄的剁断碳纤维(Chopped Carbon)。它们被一束束捆起来，在松脂中浸湿，然后使其成形。成形的碳纤维再放进由钢制成的机器中，在那里加压升温(锻造过程)，引起结构的化学反应。这个过程必须在6分钟内完成，这样就恰好适于大批量生产线的进程。虽然碳纤维增强合成材料良好的形状既没
6、有达到用化学制剂进行预处理的完美的菱形，也没有达到完美的坚固性，但是这种方法得到的材料强度仍然可以和钢媲美，关键在于重量只是钢材的二分之一。碳纤维从跑车过渡到平民用车只是时间的问题，悄无声息的战争已经展开，2011年，宝马和大众就竞相增持碳纤维供应商西格里(SGL)的股权。12月2日，德国宝马宣布与美国波音航空公司展开合作。共同开发碳纤维材料技术，用于新型汽车和飞行器。这次合作意味着宝马与竞争对手大众再次争夺碳纤维技术领域的伙伴，大众也已通过旗下的兰博基尼品牌与波音达成碳纤维方面的合作。顺便说一句改装市场充斥的各种所谓的碳纤维，山寨能力绝对堪称一流，但是价格确实相差很多。所以您在购买的时候一定
7、要多比较，二者的不同也是非常明显的。镁合金的制约虽然碳纤维能够用于制造汽车的很多部位，但是全部使用碳纤维是不可能的，所以，你也会发现，很多汽车所使用的轻量化技术是多元化的，各种轻量化的材料齐上阵，镁合金也是其中的一种。镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中是最轻的。镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中是最轻的。镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中是最轻的。镁合金的吸振能力强、切削性能好、金属模铸造性能好，很适合制造汽车零件。镁合金大部分以压铸件的形式在汽车上应用，镁压铸件的生产效率比铝高30%50%。新开发的无孔压铸法(Pore Free Diecast)可生产出没有气孔且可热
8、处理的镁压铸件。镁铸件在汽车上使用最早的实例是车轮轮辋。在汽车上应用镁合金的实例还有离合器壳体、离合器踏板、制动踏板固定支架、仪表板骨架、座椅、转向柱部件、转向盘轮芯、变速箱壳体、发动机悬置、气缸盖和气缸盖罩盖等。奔驰SL/SLK跑车折叠镁合金车顶框架结构奔驰SL/SLK跑车折叠车顶框架结构镁合金压铸件获得欧洲镁协2011年度汽车镁应用创新一等奖。在2012年欧洲镁协20届年会上，来自奔驰汽车公司的专家介绍了镁合金在奔驰汽车中的应用，特别是奔驰新一代SLK跑车折叠车顶框架是由四个镁合金压铸件组成，分别是车顶框架(3825g)、后窗框架(2075g)、左右C柱(980g)。这些镁合金压铸件都在奔
9、驰Esslingen-Mettingen的镁压铸厂生产。全球化基石 通用汽车中国前瞻技术中心美国通用汽车公司计划扩大轻量化零部件在汽车中的应用。通用汽车公司开发出了采用热成型加工镁合金板材零部件并且可以防止腐蚀的方法，并且正在对开发出的零部件进行测试。通用使用的镁合金防腐蚀的方法是尽量减少两块材料之间的铆合，能使用一整块镁合金就不将其分成两块。另外，还要在镁合金的表面刷上防氧化腐蚀的化学制剂。采用此种方法，可以用高强镁合金板材来替代钢和铝板材件。通用汽车公司已经对该方法申请了专利。该方法将镁材料加热到450C后进行热成型。通用汽车公司已经采用该方法开发出了用于汽车后备箱盖的板材件，并成功通过了
10、相关冲击测试。由于镁制车身板件的应用，可以得到更好的车身操控，更佳的性能表现以及更经济的燃油成本，更轻的车身将在整体层面上提升车辆的性能。相比于铝制板材件，镁合金车身板件的成本要高出3至4倍镁合金在汽车上的应用虽然很早就开始展开，但是目前镁合金并没有广泛的推广开来，估计通用会是最早将镁合金在汽车行业量产推广的公司，在制造加工方面，制造薄板的镁合金包含有96%的镁、3%的铝以及1%的锌，并且需要在约450摄氏度的环境下以一个非常慢的过程进行冲压成型。这使得制造的工艺要求和制造成本非常高。相比于铝制板材件，镁合金车身板件的成本要高出3至4倍。另外，由于镁合金板材的特殊性，在修复工艺方面或许与传统的钢铁板件存在一定差异。因此，室温下的制造是镁合金的研究方向，可以更好的控制镁合金制件的成本。今天镁在汽车制造业中的情形，就好像铝材料在25年前一样；而日后对镁合金更加广泛的应用将会最终把成本摊薄。以上我们列举了一些材料在轻量化中的应用，不断进步科技和制造工艺让轻量化有了更多的延展空间，但是你不要忘记了，汽车归根到底都是机械制造的产物，机械构成才是不断革新的最根本因素，所以结构上的改变是轻量化的另一个方向。
