车身制造材料轻量化趋势

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减轻汽车车身重量，可以减少燃油消耗，装配更多的装备，提高汽车的性能。为了减少汽车重量，工程师主要从材料、工艺和结构上想办法。
         
        高强度钢巳成为近年来车身制造的首选材料。材料与加工工艺是密切相关的，新材料的应用伴随新工艺的产生，现代汽车制造技术得到新的发展。汽车车身各结构的形状、受力不一样，对强度、刚度、拉延和塑性变形的要求各有不同，一般要根据构件的形式、要求和的使用材料来选择冲压工艺。
         


        过去的冲压工艺首先把钢板剪裁成冲压板料，然后冲压成为冲压件，再将各个冲压件焊接成所需要的部件。一种新的工艺方式则将这种顺序颠倒过来，它称为“拼焊”，就是将不同厚度和不同性能的钢板剪裁后拼焊起来的一种钢板，这种拼焊钢板可以冲压加工。采用拼焊钢板可以按照汽车的不同部位对应采用不同的板材，更好地发挥其作用。例如在负荷大的地方采用较厚的高强度钢板，而在其他部位则使用较薄的高强度钢板。
         
        拼焊采用激光焊接，经过激光焊接的拼焊钢板允许进行冲压加工，经冲压成型而成为车身上的冲压件。拼焊钢板的应用简化了生产工艺、改善了构件性能、减轻了重量。汽车上采用 “拼焊”的部件常有侧面框架、车门内板、车身底板、立柱等。
         
        采用轻质材料代替钢材是近年汽车制造常用的方法，铝材料巳经广泛应用在发动机、轮圈、仪表板装饰及其它零部件上，但是大量用于车身制造上还是少见，主要是受到加工技术和成本的约束。奥迪A2车身采用铝合金制造，铝材在整个构架中取代钢材起承载重量和冲击力的作用。
         
        采用崭新的工艺，通过焊接、粘接以及串铆技术把车身构件连在一起，其中串铆技术是奥迪公司从航天工业引入的技术。
         
        现在，还有一种镁合金已经出现在车坛上。镁除了重量比铝轻以外，还具有比强度和比刚度高、导热导电性能好、阻尼减震和电磁屏蔽性好、易于加工成形、可以回收等优点，是理想的金属结构材料。汽车上有60多种零部件适合采用镁合金，例如发动机零件、变速器零件、仪表板、轮圈等。据介绍，对于使用镁金的汽车而言，一般欧洲车用镁合金9公斤至20公斤，北美车用镁合金6公斤至26公斤。镁合金也在曰本生产的汽车上采用，例如镁合金变速杆、变速箱体、车门内框、扶手等等。由于镁是地球储量最丰富的金属元素，加上它的合金材料优点明显，越来越受到汽车业的重视。
         


        未来汽车车身制造材料——镁
         
        德国《世界报》曾刊登过一篇题为“未来的汽车由镁制成”的文章，对未来将轻型材料—镁制作成汽车车身的技术和工艺进行了详细介绍。
         
        由钢、铝、镁和塑料组成的新型结构使汽车变得越来越轻。不久可能会出现用镁制成的车身。镁比铝还轻，但是迄今为止人们很难把镁制成板材。现在，德国弗莱堡镁板制造公司已经找到了一种制造镁板的廉价方法。在一次试验中，该公司制造出了一张超过4吨重的镁板。“我们的试验表明，用廉价工艺就能制造出符合工业标准的平板产品。”弗莱堡镁板制造公司经理伯恩哈德·恩格尔说。
         
        该研究项目成功的关键是新型无锭轧制技术，这一技术明显优于传统的生产方法。原因在于：该技术使用的原料更廉价，并且大大减少了加工步骤。如果人们用通常情况下为120毫米厚的浇铸镁坯生产2毫米厚的镁板，大约需要15次轧制。并且轧制过程中还要对镁坯一再加热，这也耗费许多成本。
         
        另外，镁板在轧制过程中容易出现边裂，因此需要不停地进行剪边处理。浇铸镁坯也很浪费，浇铸过程中经常出现空隙和砂眼。因此，只有部分浇铸镁坯可以用来轧制镁板。
         
        弗莱堡镁板制造公司的新型无锭轧制技术是，只用一个步骤就把熔化了的镁直接制成5毫米～6毫米的镁板。使用的原料是更为廉价的所谓生镁块，每锭重约8公斤。这种生镁块每公斤价格约为2.5欧元，而浇铸过的镁坯每公斤约为12欧元。弗莱堡镁板制造公司的试验熔炉每小时可以吞进1.2吨原料，同时产生750公斤熔化镁。熔化镁从熔炉中直接流向轧机机座，并被轧成薄板。特别是在试验熔炉的熔化阶段，弗莱堡镁板制造公司使用了许多新研究成果。镁在熔化时被保护气体隔离，因为液态镁如果和氧气接触就会燃烧。
         
        另外，轻金属特别因为其热熔很低而不易于处理：液态镁一旦遇到比自己温度低的熔炉部件就会凝固。弗莱堡镁板制造公司通过在熔炉里安装复杂的加热和绝热系统，解决了这个问题。（完）

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