汽車(chē)輕量化研究總結(jié).ppt

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汽車(chē)輕量化研究總結(jié),汽車(chē)輕量化的趨勢(shì)汽車(chē)輕量化途徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化制造工藝創(chuàng)新材料輕量化,內(nèi)容,研究表明，轎車(chē)減重減重100kg與節(jié)油效果關(guān)系如下所示：,,,汽車(chē)輕量化趨勢(shì),在保證汽車(chē)的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車(chē)的整備質(zhì)量，從而提高汽車(chē)的動(dòng)力性能，減少燃料消耗，降低排氣污染。,整車(chē)重量減少100kg,,油耗：-0.4L/100kmCO2:-10g/100km,環(huán)保和節(jié)能的需要…輕量化已經(jīng)成為世界汽車(chē)發(fā)展的潮流和趨勢(shì)!,綠色、環(huán)境友好型趨勢(shì),＝,,,制造工藝創(chuàng)新,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化,熱壓成型、液壓成型、內(nèi)高壓成型、激光拼焊等,高強(qiáng)鋼、鎂合金、鋁合金、工程塑料及其復(fù)合材料和陶瓷材料等,材料輕量化,同時(shí)，還有零部件數(shù)量集成及功能集成，實(shí)現(xiàn)整車(chē)輕量化,汽車(chē)輕量化的途徑,結(jié)構(gòu)優(yōu)化,對(duì)汽車(chē)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)零部件的精簡(jiǎn)、整體化和輕質(zhì)化。在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中，利用CAD/CAE/CAM等軟件輔助汽車(chē)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為不可或缺的環(huán)節(jié)，涵蓋了汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造的各個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)這類(lèi)軟件能夠建立數(shù)字化模型，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)車(chē)身的實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和局部設(shè)計(jì)，同時(shí)可以通過(guò)仿真計(jì)算來(lái)檢驗(yàn)汽車(chē)結(jié)構(gòu)的剛度，模態(tài)等參數(shù)，并且能夠便捷地對(duì)汽車(chē)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。利用CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)各構(gòu)件的開(kāi)頭配置、板材厚度的變化進(jìn)行分析，并可從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取由系統(tǒng)直接生成的有關(guān)該車(chē)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析和剛度、強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于采用輕質(zhì)材料的零部件，還可以進(jìn)行布局分析和運(yùn)動(dòng)干涉分析等，使輕量化材料能夠滿(mǎn)足車(chē)身設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求。,從模流分析結(jié)果看，原方案的玻纖取向略差，經(jīng)澆口調(diào)整后玻纖取向有所改善。CAE計(jì)算顯示優(yōu)化后剛度提升了10%。,,,,,,,,原方案,新方案,結(jié)構(gòu)優(yōu)化,結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減重方案的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,高流動(dòng)材料PP,降低產(chǎn)品壁厚，提高產(chǎn)品剛性，產(chǎn)品減重,1.高剛度保證零件的薄壁化,2.高流動(dòng)性保證薄壁零件的成形性,結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可減輕更多的重量！,通過(guò)開(kāi)發(fā)汽車(chē)車(chē)身、底盤(pán)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等大型零部件整體加工技術(shù)和相關(guān)的模塊化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，使節(jié)能型汽車(chē)從制造到使用各個(gè)環(huán)節(jié)都真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保。通過(guò)結(jié)合參數(shù)反演技術(shù)、多目標(biāo)全局優(yōu)化等現(xiàn)代車(chē)身設(shè)計(jì)方法，研究汽車(chē)輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，包括多種輕量化材料的匹配、零部件的優(yōu)化分塊等。從結(jié)構(gòu)上減少零部件數(shù)量，確保在汽車(chē)整車(chē)性能不變的前提下達(dá)到減輕自重的目的。,通過(guò)開(kāi)發(fā)汽車(chē)車(chē)身、底盤(pán)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等大型零部件整體加工技術(shù)和相關(guān)的模塊化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，使節(jié)能型汽車(chē)從制造到使用各個(gè)環(huán)節(jié)都真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保。,,離合器軟管,金屬管+橡膠管+卡箍+接頭,TPU外覆層+鋼絲增強(qiáng)+PTFE內(nèi)管,以少代多典型應(yīng)用案例一,,,EPDM膠管+不銹鋼管+卡箍,TPV吹塑管與EPDM膠管硫化粘接為一體,中冷器出氣管,以少代多典型應(yīng)用案例二,具體結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)主要有以下3個(gè)方面：通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小車(chē)身骨架及車(chē)身鋼板的質(zhì)量，對(duì)車(chē)身強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核，確保汽車(chē)在滿(mǎn)足性能的前提下減輕自重。通過(guò)結(jié)構(gòu)的小型化，促進(jìn)汽車(chē)輕量化，主要通過(guò)其主要功能部件在同等使用性能不變的情況下，縮小尺寸。采取運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方式的變化來(lái)達(dá)到目的。比如采用轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)和超輕懸架結(jié)構(gòu)等，使結(jié)構(gòu)更緊湊，或采取發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后輪驅(qū)動(dòng)的方式，達(dá)到使整車(chē)局部變小，實(shí)現(xiàn)輕量化的目標(biāo)。在汽車(chē)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，我國(guó)已經(jīng)完全從依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)展到應(yīng)用有限元等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算和分析階段。,優(yōu)勢(shì)：1.輕量化：微發(fā)泡工藝可節(jié)省產(chǎn)品原材料20%左右及有利于內(nèi)外飾件輕量化；2.成本優(yōu)勢(shì)：微發(fā)泡工藝注塑可縮短產(chǎn)品成型周期及節(jié)省20%左右原材料有利于降低塑料零部件成本；3.高精度：微發(fā)泡工藝注塑可減小或消除了常規(guī)模塑在合模和保壓過(guò)程中產(chǎn)生的模內(nèi)應(yīng)力，提升了產(chǎn)品成型尺寸精度。,微發(fā)泡注塑工藝,新工藝的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,材料輕量化應(yīng)用的現(xiàn)狀,隨著汽車(chē)材料技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代汽車(chē)制造材料的構(gòu)成也在不斷發(fā)生變化。以現(xiàn)代轎車(chē)用材為例，按照重量換算，鋼材占汽車(chē)自重的55％～60％，鑄鐵占5％～12％，有色金屬占6％～10％，塑料占8％～12％，橡膠占4％，玻璃占3％，其他材料(油漆、各種液體等)占6％～12％。,汽車(chē)材料在汽車(chē)上的應(yīng)用比例,,,輕量化汽車(chē)材料技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)由于鋼鐵材料在強(qiáng)度、塑性、抗沖擊能力、回收使用及低成本方面具有綜合的優(yōu)越，其在汽車(chē)材料中的主導(dǎo)地位仍是不可動(dòng)搖的。但高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用，如汽車(chē)車(chē)身、底盤(pán)、懸架、轉(zhuǎn)向等零部件上，將有較大增長(zhǎng)。鋁鎂合金在汽車(chē)上的用量將明顯增加。工程塑料、復(fù)合材料所占比例將有明顯增長(zhǎng)。多材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，既能改進(jìn)汽車(chē)性能，又能顯著減小質(zhì)量。當(dāng)前材料的組合仍以高強(qiáng)度鋼、鋁、鎂和塑料為主。要實(shí)現(xiàn)多材料輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須強(qiáng)調(diào)“合適的材料用在合適的部位”,奧迪A8和英國(guó)捷豹XJ兩個(gè)高級(jí)豪華車(chē)據(jù)守輕金屬車(chē)身這唯一一塊陣地寶馬5系列車(chē)身前端總成以沖壓鋁板件，鑄鋁合金件和鋁擠壓件焊接而成目前只是在中高檔轎車(chē)中廣泛采用鎂，鋁，工程塑料和高強(qiáng)度鋼的混合車(chē)身現(xiàn)代汽車(chē)的絕大部分內(nèi)飾件以翼子板，保險(xiǎn)桿外罩和許多乘用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板都是由工程塑料制成的,高強(qiáng)度鋼板,采用高強(qiáng)度鋼板可以達(dá)到減薄車(chē)身用板的厚度和重量的目的,在輕量化的同時(shí)，增加了安全性能。高強(qiáng)度鋼一般是指冷軋340MPa、熱軋490MPa以上的鋼,這些新型高強(qiáng)度鋼板具有較低的屈強(qiáng)比、較好的應(yīng)變分布能力和較高的應(yīng)變硬化特性,同時(shí)高強(qiáng)度鋼板的力學(xué)性能更加均勻，從而具有更好的碰撞特性和更高的疲勞壽命。,汽車(chē)用鋼板的強(qiáng)化機(jī)理現(xiàn)代汽車(chē)高強(qiáng)度鋼板是采用使其金相組織得到強(qiáng)化的機(jī)理，而獲得組織強(qiáng)化、復(fù)合組織強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、熱處理強(qiáng)化、冷作硬化和時(shí)效強(qiáng)化等現(xiàn)代高強(qiáng)度鋼。目前高強(qiáng)度鋼板主要包括冷軋含磷板、雙相鋼(DP鋼)板以及相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP鋼)板等。,德國(guó)的兩款轎車(chē)和SUV上所用的高強(qiáng)度鋼材料,VWPolo（大眾波羅）、PorscheCayanne（保時(shí)捷卡宴）、OpeVectra（歐寶維佳）等車(chē)型中現(xiàn)代高強(qiáng)度鋼的用量分別為60%、36%、45%，用量非常大，而且已經(jīng)超越了普通鋼，成為汽車(chē)用鋼的主力軍，成為未來(lái)汽車(chē)材料的發(fā)展方向之一。,豐田汽車(chē)公司在其生產(chǎn)的豐田系列轎車(chē)上已經(jīng)應(yīng)用高強(qiáng)度鋼制作車(chē)身及其零部件。車(chē)身質(zhì)量要求越來(lái)越輕.,車(chē)身重量的變化及高強(qiáng)度鋼的使用比例,除上述國(guó)家外，各大汽車(chē)企業(yè)和鋼鐵協(xié)會(huì)也組成了超輕鋼車(chē)體計(jì)劃(ultralightsteelautobody)，目的是研究出新型高強(qiáng)度鋼材料，擴(kuò)大高強(qiáng)度鋼材料在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用，其目標(biāo)是開(kāi)發(fā)新型輕型鋼車(chē)體，該型車(chē)比現(xiàn)有的車(chē)型更安全、更節(jié)能、更有利于環(huán)境保護(hù)、售價(jià)不增加。其中材料的開(kāi)發(fā)與優(yōu)化包括：新型高強(qiáng)度高成形性鋼的開(kāi)發(fā)與使用的優(yōu)化，形成了以高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)鋼、雙相鋼和TRIP鋼為主的新型汽車(chē)用鋼系列；以激光拼焊板、液壓成形管件和夾層板為特色的新型鋼材系列。,我國(guó)已有武鋼、寶鋼、鞍鋼、上汽集團(tuán)、上海大學(xué)、重慶汽車(chē)研究所等單位對(duì)汽車(chē)高強(qiáng)度鋼材料開(kāi)展了研究，特別是寶鋼、武鋼、上汽集團(tuán)等單位在高強(qiáng)度鋼領(lǐng)域有突出地位。國(guó)家科技部已將“500MPa以上高強(qiáng)度鋼的先進(jìn)制造技術(shù)”列為了863重點(diǎn)支持項(xiàng)目。,,,,寶鋼TRIP600與國(guó)外同類(lèi)鋼的典型性能,寶鋼生產(chǎn)的高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度等級(jí)為600MPa以上，性能與國(guó)外同類(lèi)鋼相差無(wú)幾，但在國(guó)產(chǎn)轎車(chē)上還沒(méi)有正式采用，相關(guān)的加工和成型技術(shù)也必須依賴(lài)國(guó)外。,汽車(chē)用高強(qiáng)度鋼的減重潛能相對(duì)于傳統(tǒng)的340MPa的材料,600MPa級(jí)的鋼種在理論上的減重潛能大約為20%.然而,對(duì)于800MPa的材料,其減重潛能會(huì)提高至30%以上.Sumitomo公司的論文闡述了生產(chǎn)車(chē)輪用的700MPa和800MPa的熱軋鋼的發(fā)展.可達(dá)到該目標(biāo)強(qiáng)度的化學(xué)成分為低碳,硅,錳,鉻以及鈮和鈦微合金化元素.,鋁及鋁合金,汽車(chē)工業(yè)運(yùn)用最多的是鑄造鋁合金和形變鋁合金。運(yùn)用形變鋁材制造車(chē)身面板的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，包括發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱罩、車(chē)門(mén)、翼子板等。保險(xiǎn)杠、輪轂和汽車(chē)結(jié)構(gòu)零件也廣泛使用鋁合金材料。市場(chǎng)上絕大部分的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋都已經(jīng)是鋁合金材料，部分轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)為全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)，相比同等排量鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)，使用鋁缸體的發(fā)動(dòng)機(jī)能減輕20kg左右的重量。除了較輕的重量和良好的散熱性能之外，全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)在鑄造上也有很大優(yōu)勢(shì)。鑄鐵生產(chǎn)線(xiàn)占地面積達(dá)，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，加工工藝復(fù)雜，而鑄鋁工藝則正好相反，因此鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)上具有一定的優(yōu)勢(shì)。寶馬目前大部分發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了其獨(dú)創(chuàng)的鋁鎂合金材料技術(shù)，最具代表性的是寶馬的3.0L直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)。鎂鋁合金材料的使用使得該發(fā)動(dòng)機(jī)在原有全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)動(dòng)機(jī)重量降低了30%，僅重161kg，而輸出功率卻提高了12%，油耗也有所下降。除此之外，市場(chǎng)上各個(gè)級(jí)別的轎車(chē)也均有使用全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)型，例如鈴木雨燕，?？怂?，索納塔8，奧迪A8等。,鋁具有良好的機(jī)械性能，其密度只有鋼鐵的1/3，機(jī)械加工性能比鐵高4.5倍，耐腐蝕性、導(dǎo)熱性好。其合金還具有高強(qiáng)度、易回收、吸能性好等特點(diǎn)。。鋁合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外還有Cr、Ni、Ti、Zr等輔加元素。,可將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類(lèi)。變形鋁合金又分為可熱處理強(qiáng)化和不可熱處理強(qiáng)化兩類(lèi)。,鋁合金分類(lèi)示意圖,鋁合金的分類(lèi)鋁合金一般具有有限固溶型共晶相圖。,常用變形鋁合金①防銹鋁合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn和Mg主要作用是,衛(wèi)星天線(xiàn)（LF2）,提高抗蝕能力和塑性，并起固溶強(qiáng)化作用。防銹鋁合金鍛造退火后組織為單相固溶體，抗蝕性、焊接性能好，易于變形加工，但切削性能差。不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，常利用加工硬化提高其強(qiáng)度。,汽化器(熱交換管為L(zhǎng)F21),常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21），其抗蝕性和強(qiáng)度高于純鋁，用于制造油罐、油箱、管道、鉚釘?shù)刃枰獜澢?、沖壓加工的零件。常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05）,其密度比,純鋁小，強(qiáng)度比Al-Mn合金高，在航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。,②硬鋁合金主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn?？蛇M(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化，也可進(jìn)行變形強(qiáng)化。強(qiáng)度、硬度高，加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁。,常用硬鋁合金如LY11(2A11)、LY12(2A12)等，用于制造沖壓件、模鍛件和鉚接件，如螺旋槳、梁、鉚釘?shù)取?③超硬鋁合金屬Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。時(shí)效強(qiáng)化效果超過(guò)硬鋁合金。熱態(tài)塑性好，但耐蝕性差。常用合金有LC4(7A04)、LC9(7A09)等，主要用于工作溫度較低、受力較大的結(jié)構(gòu)件。,飛機(jī)主起落架,④鍛鋁合金Al-Cu-Mg-Si系合金可鍛性好，力學(xué)性能高，用于形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件。,壓氣機(jī)葉片,Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐熱鍛鋁合金常用牌號(hào)有LD7(2A70)、LD8(2A80)、LD9(2A90)等。用于制造150~225℃下工作的零件。,鑄造鋁合金包括：⑴Al-Si系鑄造鋁合金,又稱(chēng)硅鋁明。其中ZL102（ZAlSi12）是含12%Si的鋁硅二元合金，稱(chēng)為簡(jiǎn)單硅鋁明。,加入其他合金元素的鋁硅鑄造合金稱(chēng)復(fù)雜(或特殊)硅鋁明。Al-Si系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能。,活塞(裙部為鋁硅合金),用于制造飛機(jī)、儀表、電動(dòng)機(jī)殼體、汽缸體、風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等。,⑵Al-Cu系鑄造鋁合金這類(lèi)合金的耐熱性好，強(qiáng)度較高；但密度大，鑄造性能、耐蝕性能差，強(qiáng)度低于Al-Si系合金。,汽缸頭,常用代號(hào)有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。主要用于制造在較高溫度下工作的高強(qiáng)零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸頭、汽車(chē)活塞等。,⑶Al-Mg系鑄造鋁合金這類(lèi)合金的耐蝕性好，強(qiáng)度高，密度??；但鑄造性能差,耐熱性低。常用代號(hào)為ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1),等。主要用于制造外形簡(jiǎn)單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件,如艦船配件、氨用泵體等。,鼓風(fēng)機(jī)密封件等(ZL102、301),⑷Al-Zn系鑄造鋁合金這類(lèi)合金的鑄造性能好，強(qiáng)度較高，可自然時(shí)效強(qiáng)化；但密度大，耐蝕性較差。,大型空壓機(jī)活塞(ZL401),常用代號(hào)為ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等.主要用于制造形狀復(fù)雜受力較小的汽車(chē)、飛機(jī)、儀器零件。,全鋁車(chē)身設(shè)計(jì)實(shí)例FordP2000采用沖壓焊接制造的鋁質(zhì)車(chē)身骨架，可用現(xiàn)有鋼板的加工方法加工，白車(chē)身質(zhì)量135.6kg，整車(chē)輕32.8%，市區(qū)百公里油耗減少22.8%。奧迪A8是大型豪華轎車(chē)，它的整車(chē)質(zhì)量，僅相當(dāng)于一輛中型轎車(chē)。奧迪A8鋁合金框架支撐著全鋁合金車(chē)身的創(chuàng)新技術(shù)被稱(chēng)為“ASF”—即奧迪空間框架技術(shù)，ASF車(chē)身結(jié)構(gòu)由擠壓的鋁部件及壓鑄件組成，該架構(gòu)支撐鋁板元件。,,,鎂及鎂合金,,鎂及其合金是最輕的結(jié)構(gòu)材料之一,由于鎂合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、電磁屏蔽性能、高的比度、比剛度、減震性、加工工藝性能和易回收、有利于環(huán)保等特性,因此早已引起航空工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)注意。鎂合金具有與鋁合金相似的性能，但是鎂的密度更低，它們的密度之比為1.8:3，是當(dāng)前最理想、重量最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，因而成為汽車(chē)減輕自重、以提高其節(jié)能性和環(huán)保性的首選材料。但其鑄造性差，后處理工藝復(fù)雜，成本高。我國(guó)的鎂資源非常豐富，儲(chǔ)量占世界首位。但是國(guó)內(nèi)用量很少，尤其汽車(chē)行業(yè)用量極少，因此前景非常廣闊。而西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)鋁基、鎂基的金屬基復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，已達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化階段。,歐美采用鎂合金制造的部分汽車(chē)零件,鎂合金成型工藝進(jìn)展鎂合金熔煉技術(shù)鎂化學(xué)性質(zhì)較活潑,在大氣中熔煉時(shí),鎂合金容易氧化和燃燒,因此常采用合金液阻燃技術(shù)和變質(zhì)處理技術(shù)。鎂合金鑄造成型技術(shù)生產(chǎn)工藝主要是鑄造工藝和變形工藝,鑄造工藝主要有壓力鑄造、砂型鑄造、低壓鑄造、精密鑄造、擠壓鑄造和半固態(tài)壓力鑄造等,變形工藝主要為鍛造和沖壓。鑄造成形方法中以壓力鑄造應(yīng)用最廣泛。,,,鎂合金的研究開(kāi)發(fā)概況目前鎂合金應(yīng)用發(fā)展勢(shì)頭最大的國(guó)家和地區(qū)是:北美和歐洲、日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)。在北美、歐洲，鎂合金主要應(yīng)用領(lǐng)域是汽車(chē)行業(yè);鎂是比鋁更輕的金屬材料，它可在鋁減重基礎(chǔ)上再減輕15％～20％。盡管鎂在當(dāng)前汽車(chē)用材中所占的比例不到1％，但是在輕量化的驅(qū)動(dòng)下，鎂材料技術(shù)開(kāi)發(fā)的力度不斷加大，它已步入快速發(fā)展階段。到目前為止，汽車(chē)上采用鎂合金的零部件至少超過(guò)60多種。,輕質(zhì)材料變速器殼體變速器殼體、離合器殼體、操縱蓋以及換檔撥叉等零件目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用鋁、鎂合金，鎂合金的密度為1.8g/cm3，是鋁合金的2/3，不足鋼的1/4，大眾汽車(chē)公司和奧迪汽車(chē)公司啟動(dòng)了使用鎂合金的戰(zhàn)略，福特汽車(chē)公司也在其輕型載貨車(chē)的離合器殼體中使用了鎂合金。,,鎂鋁變速器殼體,,,以塑代鋼材料的發(fā)展,,,,輕量化應(yīng)對(duì)思路,以輕代重,以塑代鋼,以少代多,金屬零件塑料化,零件集成化,非金屬材料輕質(zhì)化,,,經(jīng)濟(jì),國(guó)內(nèi)某商用車(chē)用材統(tǒng)計(jì),相關(guān)資料顯示，商用汽車(chē)每減重10%，可提高燃油效率5%～7%、減少CO2排放量4.5%左右。,以塑代鋼背景及應(yīng)對(duì)技術(shù)思路,工程塑料在商用車(chē)上的應(yīng)用潛力有待發(fā)掘工程塑料的高性能化為其拓展應(yīng)用提供了可能,與相同結(jié)構(gòu)性能的鋼材相比，塑料和復(fù)合材料一般可減輕部件的重量在35％左右。低密度與超低密度片狀成型復(fù)合材料的發(fā)展提供了更多的潛力，在重量減輕與強(qiáng)度方面達(dá)到甚至超過(guò)了鋁材，整體成本通常更低。塑料是由非金屬為主的有機(jī)物組成的，具有密度小、成型性好、耐腐蝕、防振、隔音隔熱等性能，同時(shí)又具有金屬鋼板不具備的外觀色澤和觸感。塑料材料在汽車(chē)行業(yè)中的應(yīng)用前景廣泛看好，目前世界上不少轎車(chē)上塑料的使用量已經(jīng)超過(guò)了120kg/輛，奔馳的高級(jí)轎車(chē)上的塑料用量甚至超過(guò)了150kg/輛，國(guó)內(nèi)一些轎車(chē)的塑料用量也達(dá)到了90kg/輛。汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)中，塑料材料在汽車(chē)內(nèi)裝件和外裝件中被廣泛應(yīng)用，汽車(chē)塑料用量多少，已經(jīng)成為衡量汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造水平的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。,塑料應(yīng)用的最大優(yōu)勢(shì)在于輕，其比重不超過(guò)2.0，而輕量化中常用的鋁材質(zhì)的比重為2.7?！耙运艽摗笔峭庋b飾件材料選擇的一大趨勢(shì)，主要部件有保險(xiǎn)杠，擋泥板，車(chē)輪罩，導(dǎo)流板等；而汽車(chē)的內(nèi)飾件上塑料應(yīng)用更多，如儀表板、車(chē)門(mén)內(nèi)板、頂棚、副儀表板、雜物箱蓋、座椅及各類(lèi)護(hù)板、側(cè)圍內(nèi)襯板、車(chē)門(mén)防撞條、扶手、車(chē)窗、散熱器罩、座椅支架等。此外部分高性能塑料還被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件和功能件，例如油箱，散熱器水室，空氣過(guò)濾器罩和發(fā)電機(jī)及其相關(guān)系統(tǒng)、風(fēng)扇葉片等。,塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用,汽車(chē)用塑料零部件分為三類(lèi)：內(nèi)飾件、外飾件和功能件,,,,,,,,,,,以塑代鋼高性能技術(shù)應(yīng)用,塑料翼子板-2.5kg,發(fā)動(dòng)機(jī)下護(hù)板-2.5kg,輪罩襯板-3.2kg,前端模塊-3kg,,前碰橫梁-2.4kg,前碰吸能塊-0.5kg,電池盒-4kg,,腳踏板-1kg,后碰橫梁-2.5kg,備胎盒-3.5kg,塑料背掀門(mén)模塊-5.0kg,車(chē)身底部護(hù)板-4kg,,車(chē)窗系統(tǒng)-18kg,,綜合各主機(jī)廠根據(jù)車(chē)型選用的以塑代鋼輕量化技術(shù)可帶來(lái)60kg以上的輕量化效果（外飾）。,,塑料油箱-5kg,外飾新型技術(shù)應(yīng)用總覽,,全景天窗-4kg,,儀表板模塊-0.5kg,門(mén)模塊-2.0kg,座椅骨架-5kg,,擱物版（衣帽架）-1kg,,行李箱地板-2.5kg,,,,儀表板支架-2.5kg,,頂棚模塊-2.0kg,,儲(chǔ)物盒-1kg,,中控面板模塊-1kg,,綜合各主機(jī)廠根據(jù)車(chē)型選用的以塑代鋼輕量化技術(shù)可帶來(lái)15kg以上的輕量化效果（內(nèi)飾）。,,方向盤(pán)模塊-1kg,以塑代鋼高性能技術(shù)應(yīng)用,內(nèi)飾新型技術(shù)應(yīng)用總覽,大眾甲殼蟲(chóng)系列,雷諾CLIOⅡ（sports）,標(biāo)致307,塑料翼子板優(yōu)勢(shì),目前塑料翼子板設(shè)計(jì)主要關(guān)注問(wèn)題：1.塑料翼子板材料膨脹系數(shù)相對(duì)金屬材料較大，設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)間隙斷差、尺寸公差進(jìn)行重點(diǎn)控制；2.模具設(shè)計(jì)及制造工藝控制；3.噴涂方式與總裝線(xiàn)設(shè)計(jì)的結(jié)合；4.根據(jù)成本分析，5萬(wàn)量產(chǎn)量以下塑料翼子板有系統(tǒng)成本優(yōu)勢(shì)，5萬(wàn)量以上則較金屬有更大的成本壓力。,典型以塑代鋼技術(shù)介紹1.塑料翼子板（fender）,傳統(tǒng)材料：金屬替換材料：PPO+PA,金屬重量：2.45kg塑料重量：1.15kg（單件）,本田Civic,雷諾MganeR26R,減重=50%,設(shè)計(jì)自由度=獨(dú)一無(wú)二的造型,零件集成=降低復(fù)雜性,以塑代鋼技術(shù)介紹2.塑料車(chē)窗玻璃,傳統(tǒng)材料：玻璃替換材料：PC,玻璃重量：5kg塑料重量：2.5kg,,福特kuga,設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)自由度高，成型工序簡(jiǎn)單節(jié)能：減輕重量約30%安全：提高防撞能力集成：后窗整合，減少裝配工序,典型以塑代鋼技術(shù)介紹3.塑料背門(mén)系統(tǒng),傳統(tǒng)材料：金屬替換材料：PP+LGFPPO+PA,金屬重量：20kg塑料重量：13-14kg,典型以塑代鋼技術(shù)介紹4.塑料方向盤(pán),,優(yōu)勢(shì)：1.輕量化：可減重0.5-0.7kg2.零件集成化:可集成部分電器件安裝固定結(jié)構(gòu)3.工藝多樣化：可實(shí)現(xiàn)多種工藝效果（水轉(zhuǎn)印、IMD）4.環(huán)境友好：易回收,在我國(guó)，塑料件約占汽車(chē)自重的7%～10%，舉例來(lái)說(shuō)，在轎車(chē)和輕型車(chē)中，CA7220小紅旗轎車(chē)中的塑料用量為88.33kg，上海桑塔納為67.2kg，奧迪為89.98kg，富康為81.5kg，依維柯0041則為144.5kg；在重型車(chē)中，斯太爾1491為82.25kg，斯太爾王為120.5kg。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)汽車(chē)用塑料的品種按用量排列依次為PP，PVC，PU，不飽和樹(shù)脂，ABS，PF，PE，PA，PC，復(fù)合材料。,復(fù)合材料在汽車(chē)上的應(yīng)用,復(fù)合材料即纖維增強(qiáng)塑料，是一種增強(qiáng)纖維和塑料復(fù)合而成的材料。常用的是玻璃纖維和熱固性樹(shù)脂的復(fù)合材料。增強(qiáng)用的纖維除玻璃外，還有高級(jí)的碳纖維、合成纖維。復(fù)合材料作為汽車(chē)材料具有很多優(yōu)點(diǎn)：密度小、設(shè)計(jì)靈活美觀、易設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu)、耐腐蝕、隔熱隔電、耐沖擊、抗振等。目前玻璃鋼復(fù)合材料的應(yīng)用非常廣泛，尤其在歐美車(chē)系中。其中尤以SMC（片狀模塑料）和GMT（玻璃纖維增強(qiáng)型熱塑性塑料）的應(yīng)用最為廣泛。曼、雷諾、沃爾沃、奔馳、依維柯、達(dá)夫等歐洲重型卡車(chē)制造商的駕駛室材料中，都大量選用了SMC。在國(guó)內(nèi)，SMC材料在汽車(chē)領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是商用汽車(chē)領(lǐng)域。中國(guó)重汽、陜西重汽、福田歐曼、重慶紅巖等主要重型卡車(chē)制造商，其駕駛室的制造都不同程度地采用了SMC材料。,塑料復(fù)合材料替代傳統(tǒng)金屬,塑料復(fù)合材料越來(lái)越多的用來(lái)替代傳統(tǒng)金屬材料，成為實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化用材主要趨勢(shì)之一。,各種材料車(chē)身質(zhì)量對(duì)比,各種材料能量吸收性能比較,數(shù)據(jù)來(lái)源,據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，汽車(chē)行業(yè)的纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料消耗量約占其世界總消耗量的80%。其中歐美消耗量大約占95%(歐洲占80%，美國(guó)占15%)。,在復(fù)合材料價(jià)值鏈中，原材料、浸漬、結(jié)構(gòu)件制造等中間產(chǎn)品加工成本占50%以上。其原材料和浸漬成本具有相對(duì)穩(wěn)定性，降低結(jié)構(gòu)件的制造成本成為關(guān)鍵。,,與整車(chē)價(jià)位有關(guān)的材料輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)路線(xiàn)1、低價(jià)位車(chē)型（＜10萬(wàn)）：以鋼為主+玻纖增強(qiáng)材料的應(yīng)用；2、中等價(jià)位車(chē)型（10-20萬(wàn)）：以鋼為主+少量的鋁合金+玻纖增強(qiáng)材料的應(yīng)用；3、高價(jià)位車(chē)型（20-80萬(wàn)）：以鋼為主+多量的鋁合金+玻纖增強(qiáng)材料的應(yīng)用；4、高端車(chē)型（＞80萬(wàn)）：以鋁合金為主+玻纖增強(qiáng)材料和碳纖復(fù)合材料的應(yīng)用；,復(fù)合材料典型應(yīng)用案例,SMC材料的應(yīng)用,,不銹鋼或鋁合金,,,SMC,牽引車(chē)工作臺(tái),采用由環(huán)氧樹(shù)脂與甲基丙烯酸通過(guò)開(kāi)環(huán)加成反應(yīng)制得的乙烯基酯樹(shù)脂，它保留了環(huán)氧樹(shù)脂的基本鏈段，具有較高綜合強(qiáng)度、高溫性能。,,發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)室罩蓋,復(fù)合材料典型應(yīng)用案例,前頂蓋板,側(cè)圍護(hù)板,相比PP麻纖板，在性能相當(dāng)基礎(chǔ)上輕質(zhì)GMT可以減重20%～50%；強(qiáng)度更高。輕質(zhì)GMT的拉伸強(qiáng)度和剛性模量都高于PP麻纖板一倍以上；耐熱性更好。相對(duì)比的熱變形溫度，輕質(zhì)GMT遠(yuǎn)高于PP麻纖板；更環(huán)保。輕質(zhì)GMT相比PP麻纖板都是一種更低VOC、更環(huán)保的材料；,輕質(zhì)GMT內(nèi)飾板,復(fù)合材料典型應(yīng)用案例,典型塑料復(fù)合材料汽車(chē)零部件：,涉及前端模塊、側(cè)門(mén)模塊、后尾門(mén)骨架、備胎艙、座椅骨架、儀表板骨架、頂棚、底護(hù)板和發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋等部件,以前端模塊為例，傳統(tǒng)前端模塊采用10-20個(gè)鋼板沖壓件焊接而成，為此，需要開(kāi)發(fā)多達(dá)65套以上的模具，最終產(chǎn)品的重量為5.5Kg。,選用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性聚丙烯（PP-LGF30）制作前端模塊，其材料性能要求如下表所示，應(yīng)用模壓成形技術(shù)可以將20多個(gè)沖壓件進(jìn)行有效地組合集成化，且只需開(kāi)發(fā)一套模具，就可完成整個(gè)產(chǎn)品的一次性成形。,相對(duì)金屬?zèng)_壓件，玻纖復(fù)合材料(PP-LGF30)制作的前端模塊部件，其產(chǎn)品重量?jī)H為3.5Kg，實(shí)現(xiàn)部件減重30%。同時(shí)，還減少150萬(wàn)元的前期模具投入費(fèi)用，減少了焊接、涂裝等生產(chǎn)工序。,,,碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)上的應(yīng)用,由于碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料有足夠的強(qiáng)度和剛度，其適于制造汽車(chē)車(chē)身、底盤(pán)等主要結(jié)構(gòu)件的最輕材料。預(yù)計(jì)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用可使汽車(chē)車(chē)身、底盤(pán)減輕重量40％～60％，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)重的1/3～1/6。英國(guó)材料系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室曾對(duì)碳纖維復(fù)合材料減重效果進(jìn)行研究，結(jié)果表明碳纖維增強(qiáng)聚合物材料車(chē)重量?jī)H為172kg，而鋼制車(chē)身重量為368kg，減重約50％。并且當(dāng)生產(chǎn)量在2萬(wàn)輛以下時(shí)，采用RTM工藝生產(chǎn)復(fù)合材料車(chē)身成本要低于鋼制車(chē)身。主要在豪華轎車(chē)、跑車(chē)上、賽車(chē)上應(yīng)用如寶馬、雷克薩斯、蘭博基尼等,該車(chē)的整個(gè)車(chē)身采用了碳纖維材質(zhì)打造，而底盤(pán)則由蜂窩式結(jié)構(gòu)的鋁合金制成，使得整車(chē)在保證剛度的同時(shí)，底盤(pán)量?jī)H為70kg，車(chē)重僅有1330kg，是超級(jí)跑車(chē)領(lǐng)域中最輕的車(chē)型。,最輕量化的超級(jí)跑車(chē)—柯尼塞格AgeraR,碳纖維還因?yàn)槠洵h(huán)保、耐磨的特點(diǎn)而應(yīng)用在剎車(chē)片上，碳纖維制動(dòng)盤(pán)被廣泛用于競(jìng)賽用汽車(chē)上，而且具有非常優(yōu)秀的制動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。應(yīng)用于F1賽車(chē)。,碳纖維一體式車(chē)架最早出現(xiàn)在F1賽場(chǎng)，當(dāng)今F1車(chē)身上90%為合成材料，這些合成物中90%都是碳纖維。碳纖維是含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高分子纖維，其軸向強(qiáng)度和模量非常高，通用型碳纖維強(qiáng)度為100MPa，模量100GPa左右，無(wú)蠕變，耐疲勞性好，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好。根據(jù)力學(xué)性能，碳纖維又分為通用型和高性能型，高性能型碳纖維主要有高強(qiáng)性（強(qiáng)度2000MPa，模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上），而當(dāng)今航天航空工業(yè)中使用的超高強(qiáng)型碳纖維強(qiáng)度已經(jīng)高于4000MPa，高模型碳纖維模量已經(jīng)大于450GPa。,碳纖維符合材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),,碳纖維符合材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用領(lǐng)域,,碳纖維符合材料在汽車(chē)制造中的實(shí)際應(yīng)用,碳纖維符合材料在汽車(chē)中的實(shí)際應(yīng)用,碳纖維符合材料在汽車(chē)制造中的實(shí)際應(yīng)用,寶馬M3碳纖維車(chē)頂車(chē)重降低5KG,市場(chǎng)售價(jià)110.5萬(wàn)，普通鋼制車(chē)頂售價(jià)110萬(wàn),本田御用改裝廠——無(wú)限推出碳纖維材質(zhì)牌照架版改裝飛度,雷克薩斯FLA優(yōu)質(zhì)跑車(chē)60%車(chē)身采用碳纖維符合材料不僅加強(qiáng)車(chē)身堅(jiān)固性較鋁制車(chē)身減重100KG,,,陶瓷材料,繼金屬、塑料之后發(fā)展起來(lái)的第3大類(lèi)材料。發(fā)展只有20年左右，但具有優(yōu)良的力學(xué)性能（高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、耐磨損等）和化學(xué)性能（耐熱沖擊、耐氧化、蠕變等）。作為輕量化材料用于汽車(chē)零件，不僅直接起到輕量化的作用，更因其優(yōu)良的耐熱性、耐腐蝕性和耐磨性，用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室及熱交換器等零件，使功率提高，油耗大大下降，從節(jié)能角度看則間接地起到輕量化效果。蜂窩夾層材料是早已在飛機(jī)上采用的材料，其最大特點(diǎn)是剛性高、比強(qiáng)度高、密度低。目前應(yīng)用在汽車(chē)上的實(shí)例還不多，但應(yīng)用研究在不斷前進(jìn)，將來(lái)會(huì)較多地得到運(yùn)用。,臥鋪板,,蜂窩夾芯板,菱鎂復(fù)合板,陶瓷材料典型應(yīng)用案例,面層和襯條采用五合板,國(guó)外汽車(chē)制造業(yè)在做什么,在巴黎舉行的全球最大規(guī)模的復(fù)合材料展覽會(huì)“JECCompositeShow”上，關(guān)于新材料在汽車(chē)用途方面，與CFRP（碳纖維強(qiáng)化樹(shù)脂）相關(guān)的展示明顯增加，意大利蘭博基尼（Lamborghini）、德國(guó)寶馬（BMW）以及英國(guó)邁凱輪（Mclaren）汽車(chē)都展出了CFRP材質(zhì)的車(chē)體。,國(guó)外汽車(chē)制造業(yè)在做什么,國(guó)外汽車(chē)制造業(yè)在做什么,CFRP（碳纖維復(fù)合材料）與鋼板及鋁合金相比，雖可大幅減輕重量，但因?yàn)槌杀靖撸饲爸槐挥迷谫愜?chē)及超級(jí)車(chē)上。日本正在開(kāi)發(fā)可快速且低成本制造CFRP的技術(shù)，RTM（樹(shù)脂傳遞模塑）成型工藝，使成型品的成本降至以往的1/5～1/7。寶馬公司的“i3”與豐田的“雷克薩斯LFA”均積極導(dǎo)入了RTM工藝。另外，使用原來(lái)的預(yù)浸料也可在5～10分鐘內(nèi)成型的技術(shù)也已誕生。,國(guó)外汽車(chē)制造業(yè)在做什么,美國(guó)和德國(guó)是最重視環(huán)保和廢氣排放的，也是高分子工程塑料在汽車(chē)上應(yīng)用最多和研究最深入的國(guó)家。德國(guó)戴姆勒（Daimler）與德國(guó)巴斯夫公司（BASF）在法蘭克福車(chē)展（IAA2011）上展出了共同開(kāi)發(fā)的概念車(chē)“SmartForvision”。車(chē)輪采用樹(shù)脂制造，與采用金屬制造相比，每個(gè)輪子的重量減輕了3kg?；上沦|(zhì)量的減輕對(duì)于提高乘坐舒適性和（燃油經(jīng)濟(jì)性）有著重要的意義。,國(guó)外汽車(chē)制造業(yè)在做什么,,國(guó)外汽車(chē)制造業(yè)在做什么,它的駕駛室骨架由CFRP（碳纖維強(qiáng)化樹(shù)脂）制造，基體（Matrix）是環(huán)氧樹(shù)脂。重量比鋼制減輕了一半。而且，座椅骨架為樹(shù)脂一體成形，采用了可集中加熱中間部分和腰部的座椅加熱器等，從而減輕了座椅的重量。通過(guò)加長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)PA（聚酰胺）的強(qiáng)化纖維而增大了強(qiáng)度。強(qiáng)度和耐久性均達(dá)到了可應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)的水平。,國(guó)外汽車(chē)制造業(yè)在做什么,奧迪汽車(chē)公司的AudiUrbanConcept電動(dòng)微型概念車(chē)，它并不基于任何一款A(yù)udi現(xiàn)行產(chǎn)品的衍生車(chē)種，而是完全遵循著極度輕量化與低耗能的原則獨(dú)立開(kāi)發(fā)而成，因此AudiUrbanConcept概念車(chē)的車(chē)體與座艙采CFRP碳纖維復(fù)合材質(zhì)打造而成，并將車(chē)室內(nèi)任何不必要的配備移除，以達(dá)到極度輕量化的目標(biāo)。,國(guó)外汽車(chē)制造業(yè)在做什么,,國(guó)外汽車(chē)制造業(yè)在做什么,德國(guó)ZF公司日前公布了該公司底盤(pán)部門(mén)開(kāi)發(fā)的最新輕量化技術(shù)。具體介紹了通過(guò)把鋼制懸掛部件改為輕金屬或樹(shù)脂而實(shí)現(xiàn)的輕量化效果、以及目前正在開(kāi)發(fā)的FRP（纖維強(qiáng)化樹(shù)脂）懸掛模塊等。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,近年來(lái)，日本各大汽車(chē)廠商、材料生產(chǎn)商、相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和汽車(chē)部件廠商每年都會(huì)在“東京國(guó)際汽車(chē)展”和“人與車(chē)科技博覽會(huì)”上，展示能夠大幅減輕重量的部件、新材料和新技術(shù)。今年則提出了改用樹(shù)脂和泡沫等材料，在維持剛性的同時(shí)削減多余厚度，通過(guò)改進(jìn)模具和思考新接合法節(jié)省現(xiàn)有部件的技術(shù)。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,本田公司日前開(kāi)發(fā)出了鋼和鋁的接合技術(shù)，將在全球首次應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)骨架部分，力求減輕車(chē)輛的重量，以提高燃效。接合鋼和鋁這兩種不同金屬的技術(shù)將用于車(chē)輛前部下側(cè)被稱(chēng)為副車(chē)架的部分。在鋼上疊加鋁，移動(dòng)在鋁的上面邊施加壓力邊旋轉(zhuǎn)的工具，在鋼和鋁之間形成穩(wěn)定的接合。能夠以與以往焊接同等以上的強(qiáng)度進(jìn)行接合，與鋼相比，可實(shí)現(xiàn)25％的輕量化。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,日本東麗開(kāi)發(fā)出了在車(chē)輛骨架等部分采用碳纖維強(qiáng)化樹(shù)脂（CFRP）大幅減輕了車(chē)重的電動(dòng)汽車(chē)（EV）概念車(chē)“TEEWAVEAR1”。TEEWAVEAR1概念車(chē)為可上路行駛的車(chē)輛配置，各部件在制造時(shí)非常注重實(shí)用化。該車(chē)共計(jì)采用了160kg的CFRP，由此將鋼板用量減輕了550kg，是“適合量產(chǎn)的為熱可塑性樹(shù)脂”，該公司的目標(biāo)是“在汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域掀起一場(chǎng)革命”。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,東麗公司將碳纖維定位為“戰(zhàn)略性擴(kuò)大業(yè)務(wù)”，汽車(chē)是最有望大量應(yīng)用這種材料的領(lǐng)域。計(jì)劃通過(guò)概念車(chē)擴(kuò)大汽車(chē)廠商對(duì)碳纖維的應(yīng)用。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,豐田自動(dòng)織機(jī)為豐田開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力車(chē)（HEV）“普銳斯α”掀背旅行車(chē)。開(kāi)發(fā)的作為選配件的聚碳酸酯（PC）全景天窗。重約12kg，比玻璃天窗減輕了40%。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,豐田鐵工在“人與車(chē)科技展2012”上展出了正在開(kāi)發(fā)的輕量后保險(xiǎn)杠加強(qiáng)件。該部件由樹(shù)脂和鋼板復(fù)合而成，目的是大幅減輕重量。使用鋼板的加強(qiáng)件重約5kg，而由樹(shù)脂及鋼板復(fù)合而成的加強(qiáng)件以3kg為目標(biāo)。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,卡羅拉掀背旅行轎車(chē)Fielder在豐田汽車(chē)中首次采用了樹(shù)脂后門(mén)，通過(guò)用樹(shù)脂制造外板，重量減輕了2.5kg。采用了與保險(xiǎn)杠相同的材料—PP（聚丙烯），通過(guò)將飾板等一體化，削減了部件個(gè)數(shù)，比鋼制后門(mén)降低了成本。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,日本帝人公司開(kāi)發(fā)出了采用熱可塑性樹(shù)脂，用1分鐘時(shí)間便可成型CFRP（碳纖維強(qiáng)化樹(shù)脂）車(chē)輛骨架部件的量產(chǎn)技術(shù)。用CFRP成型的車(chē)體骨架為輕型車(chē)尺寸，重量降低到了采用鋼板時(shí)的約1/5，即47kg，部件個(gè)數(shù)為20多個(gè)。確保了骨架所必需的碰撞安全性及剛性。由于車(chē)輛地板下部確保了足夠的剛性，因而省去了中柱。與美國(guó)通用汽車(chē)公司簽署了合作開(kāi)發(fā)用于量產(chǎn)車(chē)部材產(chǎn)品協(xié)議。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,豐田合成在“第42屆東京車(chē)展”上展出了比以往產(chǎn)品減輕約20％的樹(shù)脂保險(xiǎn)杠。通過(guò)在設(shè)計(jì)早期階段充分利用CAE，將最薄部分的厚度減少一半，大幅實(shí)現(xiàn)了薄壁、輕量化。該公司表示還能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意性更高的形狀。,,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,世界鋼鐵協(xié)會(huì)（WorldSteelAssociation）汽車(chē)分會(huì)汽車(chē)鋼聯(lián)盟（WorldAutoSteel，WAS）公布了小型電動(dòng)汽車(chē)（EV）的白車(chē)身（涂裝前車(chē)身）輕量化方法，并公開(kāi)了其概要。據(jù)介紹，通過(guò)將高張力鋼板在整個(gè)車(chē)身中的比例提高至97％（重量比），可將同級(jí)別級(jí)汽油車(chē)的白車(chē)身重量減輕約35％。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,使用材料分布（左）與使用比例（右）,整車(chē)預(yù)測(cè)圖，內(nèi)部布置圖,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,新日本制鐵、JFE鋼鐵、住友金屬工業(yè)及神戸制鋼所4家鋼鐵企業(yè)公布了以實(shí)現(xiàn)輕量化為目標(biāo)的新一代鋼制車(chē)體（FSV）開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的進(jìn)展情況，該項(xiàng)目由世界鋼鐵協(xié)會(huì)（WorldSteelAssociation）汽車(chē)鋼聯(lián)盟（WorldAutoSteel，WAS）的成員企業(yè)——全球17家鋼鐵企業(yè)于2008年聯(lián)手啟動(dòng)。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,加盟企業(yè)中包括新日本制鐵、JFE鋼鐵、住友金屬工業(yè)及神戶(hù)制鋼所4家日本企業(yè)，中國(guó)鞍山鋼鐵集團(tuán)和寶山鋼鐵集團(tuán)、盧森堡ArcelorMittal公司、臺(tái)灣中國(guó)鋼鐵公司、韓國(guó)現(xiàn)代鋼鐵公司、美國(guó)紐柯鋼鐵（Nucor）公司、韓國(guó)浦項(xiàng)制鐵集團(tuán)（POSCO）、俄美Severstal、印英荷塔塔鋼鐵（TataSteel）公司、德國(guó)TyssenKruppSteelEurope、美國(guó)鋼鐵斯洛伐克分公司、巴西UsinasSiderurgicasdeMinas以及奧地利VoestalpineStahl，共計(jì)17家企業(yè)。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,由美國(guó)工程公司EDAG、加拿大電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)及氫動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商昆騰科技（QuantumTechnologies）、中國(guó)燃料電池開(kāi)發(fā)商上海燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)有限公司（SFCV）、同濟(jì)大學(xué)以及WAS的材料專(zhuān)家組成小組，對(duì)設(shè)想2015年～2020年推出的新一代車(chē)型的車(chē)體規(guī)格進(jìn)行了探討。,國(guó)外相關(guān)材料業(yè)界在做什么,2012，美國(guó)化工理事會(huì)（ACC）就《關(guān)于提高客車(chē)和輕型卡車(chē)燃料效率并減少溫室氣體排放的聯(lián)邦建議》提交了書(shū)面意見(jiàn)，呼吁相關(guān)機(jī)構(gòu)增加機(jī)動(dòng)車(chē)技術(shù)信譽(yù)指標(biāo)，以明示塑料等輕型材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。,未來(lái)汽車(chē)對(duì)新型材料的要求,新材料技術(shù)研發(fā)必須解決以下問(wèn)題，才有可能推動(dòng)在汽車(chē)上的應(yīng)用：1、可回收再利用性：汽車(chē)上大約有1/4的材料無(wú)法回收和再利用；其中:橡膠占1/3、塑料占1/3、玻璃及纖維合占1/3；無(wú)法滿(mǎn)足與循環(huán)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的要求。2、減少材料的種類(lèi)：目前汽車(chē)上使用的材料（尤其是由高分子材料組成的塑料）高達(dá)幾十種，材料生產(chǎn)工藝不同，通用性較差，不利于回收和循環(huán)再利用。,未來(lái)汽車(chē)對(duì)新材料的要求,3、低成本：制約汽車(chē)上使用新材料的重要因素就是成本，降低成本才是獲得在汽車(chē)制造業(yè)通往量產(chǎn)的必然趨勢(shì)。4、縮短制作周期，提高生產(chǎn)效率：新材料（如：主要用于車(chē)身較大面積的覆蓋板的高性能工程塑料、玻璃纖維增強(qiáng)材料和碳纖維增強(qiáng)材料）的加工工藝相對(duì)復(fù)雜，加工周期比較長(zhǎng)。這也同樣是影響和制約汽車(chē)制造業(yè)采用這些新材料的重要因素。,未來(lái)汽車(chē)對(duì)新材料的要求,5、材料的安全性，應(yīng)該滿(mǎn)足無(wú)毒、無(wú)害、對(duì)人體無(wú)副作用的要求；6、基本滿(mǎn)足汽車(chē)全壽命周期要求，不會(huì)出現(xiàn)早期材質(zhì)變化和老化等現(xiàn)象。,