车身覆盖件及其成形工艺对汽车轻量化的贡献

车身覆盖件及其成形工艺对汽车轻量化的贡献

汽车的轻量化，是指在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。

车身覆盖件及其成形工艺对汽车轻量化目标可以作的贡献主要体

现在：采用新型材料和成型工艺两方面。

一、采用新型材料

轻量化材料的开发已得到实际工业化应用的有高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和非金属基复合材料等5大类材料, 其中高强度钢、铝合金和塑料的系列化商品化程度较高。

1.超高强度钢板

按照抗拉强度的不同，钢材一般分为普通钢、高强度钢和超高强度钢。抗拉强度小于210MPa的称为普通钢；抗拉强度在210～550MPa 之间的成为高强度钢；抗拉强度超过550MPa的称为超高强度钢。

超高强度钢主要有：相变诱导塑性钢TRIP，双相钢DP，复相钢CP，以及马氏体钢Mart等。由于马氏体钢抗拉强度约为1200MPa，其一般采用滚压成型工艺制造，用于车门防撞杆和门槛加强板等零件。目前车身上使用的超高强度钢，主要是称为先进高强度钢（AHSS）的，其是利用金相组织强化得到的钢种，具有强度、延伸和塑性的各方面优良的综合性，其抗拉强度范围为500—1500MPa。

2.合金

镁合金是比铝合金密度更小的轻质材料。其耐热耐压耐腐蚀且易于回收利用。欧洲正在使用和研制的镁合金汽车零部件有60多种。驶多飞集团与德国大众合作，准备将其专利产品镁合金MnE21替代某车型车身上的多个钢板零件，如前后保险杠、车顶横梁和车门防撞杆等。如果替代成功，将大大减轻该车的车身重量。

3.塑料和复合材料

目前,塑料大都使用在汽车的内外饰件上,如仪表板、车门内板、顶棚、副仪表板、杂物箱盖、座椅及各类护板、侧围内衬板、车门防撞条、扶手、车窗、散热器罩、座椅支架等。同时，塑料也在向制作车身覆盖件方向发，例如目前已有采用工程塑料的车身翼子板，其相比金属可以实现４０％的减重，且其能耐侵蚀和轻微碰撞，在低速碰撞的情况下无需维修，从制造角度相比金属有更大的造型自由度提升，

也便于零件集成，从满足行人保护方面考虑，也是理想的选择。

二、制造工艺

1.拼焊板成形工艺

拼焊板技术是按照车身零件不同的性能要求,分别使用不同的材料,将其焊接在一起,然后进行冲压成形获得所需零件形状的一种成形方法。这些板料可具有不同的厚度、材质或表面涂层。拼焊板的使用可减少零件的数量、减轻零件的质量、降低生产成本,并且增加结构的整体性和尺寸精度。因此拼焊板在汽车和航空航天制造业中得到了广泛应用。日本本田汽车公司最早将拼焊板应用于汽车行业,继本田之后,美国、欧洲的汽车制造商也逐渐采用拼焊板成形技术,其中美国通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司在1994~1997年生产的一部分门内板、侧围板、立柱、门框、横梁等都已采用了拼焊板成形,并且门内板采用拼焊板成形的占40%。

目前对拼焊板的焊接工艺的研究已比较成熟,通过滚压焊和激光焊获得的拼焊板成形性较好,在国内外得到了广泛的应用。在拼焊板成形工艺方面,由于焊缝的移动使拼焊板过早产生裂纹,目前为了控制焊缝的移动或提高拼焊板的成形极限,所采取的措施主要有以下几种：采取橡胶软模垫辅助成型；通过改变压边力来控制焊缝移动；液压缸夹持焊缝成型。

2.液压成形工艺

液压成形是指采用液态的水、油作为传力介质,代替刚性的凹模或凸模,使坯料在传力介质的压力作用下贴合凸模或凹模成形。由于用液体代替模具,不但减少了模具数量,降低了费用,还提高了产品质量

和成形极限,可以实现车身轻量化设计。

3.铝合金汽车覆盖件超塑性成形技术

铝合金汽车覆盖件对车身轻量化有很好的效果，目前主流工艺仍然是传统的冷冲压工艺，成品率低、成本高。为了改变这种情况，２０世纪９０年代中后期，国际上就开始了铝合金汽车覆盖件超塑成形的研究。欧美的汽车公司都已经与大学、研究所合作进行这方面的研究。例如，瑞士的ForTech AG公司进行汽车覆盖件的超塑成形已有十几年。英国的一家专业超塑成形公司（AREOMET）也为汽车公司成形铝合金汽车覆盖件。

汽研122

李子轩