汽车车身工艺及新材料的发展

汽车车身工艺及新材料的发展

汽车车身制造工艺技术的重要性

汽车车身作为汽车上三大部件之一已经显得非常重要，从质量上看，轿车、客车的车身已占整车（40~60）%，货车车身也达（20~30）%，从制造成本上看，车身占整车的百分比还要超过这些数值的上限值，而且随着科学技术的发展和物质生活水平的提高，人们追求汽车的安全、舒适、新颖和豪华等特色大多要通过汽车车身来实现。车身的设计与制造需要综合运用造型艺术、人机工程、材料学、冲压、焊接、装饰、防振隔音、采暖通风等各方面的知识。它的发展状况足以反映一个国家的工业水平。

常见的工艺方法

一、冲压工艺

二、焊接工艺

三、装配工艺

四、涂饰工艺

五、注塑工艺

(见车身工艺检查作业指导书有很详尽的对这些比较传统工艺方法进行了描述，大家如果不很了解可以仔细学习一下。)

汽车减重的途径

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。

现代汽车上比较先进的工艺方法及材料介绍

一、拼焊工艺

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。

1、我们实践当中见到如哈飞赛马，前围骨架件由于碰撞的要求用不同料厚的钢板采用激光

焊接，其结构强度相对就比较好。

2、上海大众在充分研究了汽车行业发展宏观环境与消费者市场需求的基础上，率先推出了

多功能轿车———途安

精细工艺：提供多重安全保护

在安全性能方面，途安凭借精细的工艺有着出色的表现。

途安的车身大量应用高强度钢板及激光焊接等先进的制造工艺，大大提高了车身整体强度和刚度以及车身的碰撞安全性。尤其是长达41米的激光焊接，使整个车身焊缝达到分子结合，铸就了途安的“钢筋铁骨”,在最权威的欧洲NCAP撞击与安全性能测试中,获得了安全性能最高分五颗星。

与此同时，途安在细节之处也充分体现了上海大众一贯的安全理念。途安在车门内安装有呈对角线布置的侧面防撞板，一旦发生正面碰撞或者追尾碰撞时，侧面防撞板就会向上或者向下弯折而不会插入A、B和C立柱内，避免车门被侧面防撞板堵塞，提供了更好的安全保护。对于前排正副驾驶员，途安还专门设计了主动式头枕，以降低在碰撞过程中对颈椎损伤的风险。另外，途安还在保险杠和翼子板的设计中充分考虑了碰撞时对行人的

保护，获得了行人保护最高级别奖，体现了对生命的呵护与人文关怀。

二、高强度钢板

为了使钢材能尽量减少重量又能保持一定的强度，冶金工程师经过多方试验发现在低碳钢内加微量元素如铌（Nb）或者钛（Ti），生成这些微量元素的碳化物，经外理可使轧制钢板的拉拉强度达420牛顿/毫米

平方，能够深拉延，变形性好，可制成很薄的钢板，钢板厚度可小到0.5毫米以下。在这些薄钢板上通过电镀等工艺，涂复锌合金后再涂复一层塑料，既有钢的高强度又有锌、塑料等材料的耐腐蚀性，总质量（重量）又等同于铝合金，十分适宜汽车使用。目前这种具有耐腐蚀镀层的高强度钢板已应用在现代轿车上。

三、泡沫金属

“泡沫金属”是20世纪90年代末才出现的新型材料，但应用速度很快，有些新车型已经采用了这种材料。“泡沫金属”主要指泡沫铝合金，它由粉末合金制成。通常的粉末合金是用粉末压制成形，或用金属粉未及塑料的混合物注射模制成形。在除掉分型剂及增塑剂之后，将压制的坯件烧结（一种温度在1000℃左右的热处理方式)，使它们具有一定的特性。烧结的性质及应用范围在很大程度上取决于孔隙率的大小。

泡沫铝合金密度很小，当承受很大的外力而变形压缩后，当外力撤去，凭着它自身的弹性可恢复到原来的形状，有点象橡胶。

专家认为，若外来总能量假定为100%，泡沫铝合金变形量为它的60%时，可承受外来总能量的60%。由于它本身具有一定的强度，可以

经过多次这样的变形循环而不会损坏。“泡沫金属”的重量很轻，密

度只是铝合金材的1/4以下，热膨胀系数与铝合金材料一样，热导率

又相当低，加上它的变形恢复性能极佳，又有一定的强度，因此受到

汽车业的重视，可以在轻量化及安全性方面显示优势。

目前用泡沫铝合金做成的汽车零部件有发动机舱盖、行李厢盖、翼子板等。在安全性设计中，将泡沫金属用作吸收碰撞能量的主要材料是十分适宜的。因为目前汽车的安全设计不但要考虑乘用人的安全，还要考虑到其外车辆及行人的安全，即当一旦发生碰撞时既可最大程度地保护自己又要最大程度地保护他人，因此在车身易发碰撞区域采用泡沫金属是一种很好的选择。现在已有一种“三明治”式的夹心零部件，部件里面用“泡沫金属”材料，外面再包裹上很薄的其它硬质金属材料，这样使表面具有一定的硬度，牢固耐磨，内部又能吸收变形能量。“泡沫金属”的种类也是比较多，除了泡沫铝合金外，还有泡沫锌合金、泡沫钢等等，用处各异。“泡沫金属”在汽车上的应用前景十分诱人。

泡状合金”不怕恶性车祸

能自我愈合的材料可以保证汽车在无裂缝的状态下行驶，但它无法修复恶性车祸造成的创伤。在汽车受创比较严重时，就需要“泡状合金”来发挥作用了。美国一家著名的材料科学实验室正在研制一种由钯、镍、铜和磷混合而成的记忆金属———“泡状合金”，这种新材料具有自动还原性能。与修复液弥合汽车裂纹不同，这种材料受到撞击后，能够自动还原。就像人们熟知的记忆金属一样，如果用锤子敲砸由这种材料制造的挡泥板，板体会变形，但它可以在一定时间后自动恢复原状。这一新材料的发明者克里斯和雷格宣称，这种新型材料对汽车的皱褶区特别适用，它可以使汽车更加安全，这是其他防撞金属所不能比拟的。

“自我愈合”材料和“泡状合金”材料有可能成为今后研发生产具有自我修复功能的车身的关键材料，也可解决航空航天材料领域的安全隐患问题。怀特教授认为，“自动愈合”材料投入实际应用的首选目标，应该是宇宙飞船、人造关节和桥梁支架等方面