汽车轻量化讲解

汽车轻量化
汽车铝合金典型件
1、发动机
大众最先进的6.0L W12发动机
北极星V8发动机
汽车轻量化
汽车铝合金典型件
2、轮毂
马自达跑车轮毂
福特Focus 铝合金轮毂
汽车轻量化
汽车铝合金典型件 3、车身覆盖件
日本本田公司生产的 Insight hybrid轿车车身用铝合 金达162kg，比钢车身减重约 40%。
SGM Buick Regal Brake Pedal Bracket
汽车轻量化
（3）轻金属材料 ? 钛合金
密度小、 比强度大
耐蚀性强 不受路面盐类 及废气的影响
高、低温 力学性能好
可绿色回收
钛及其合金
屈强比值大
易加工 与钢材同样的
设备工艺
记忆功能 用于车身方便
复原
汽车轻量化
钛合金在汽车工业中的应用 1 钛连杆 在汽车上，钛可用于制造发动机气门、承座、气门弹簧、连杆、紧固件等
汽车轻量化
（1）轻金属材料 ? 铝合金
比强度高
密度小 ρ=2.7g/cm3
耐磨
西南铝业集团 调查显示，铝 合金的回收率 在80%以上。 约60%的汽车用 铝来自废料
铝合金在汽车上的应用优势
弹性好 导热性好
铝及铝合金 易加工
耐蚀性好 回收率高
? 汽车轻量化，节能降耗，有利环保 ? 汽车铝合金零部件回收再利用率高 ? 提高燃油效率，加大载重能力 ? 减少工序，提高装配效率 ? 安全舒适
Insight hybrid 轿车车架
捷豹XJ的基础车身就是铝合金材 料，在保证了强度的同时，提高了空 间体积，还使整车的灵活性得到了最 大限度的保留。
捷豹XJ铝合金车身
汽车轻量化
（2）轻金属材料 ? 镁合金
阻尼减震 性能高
镁合金在汽车应用中的优势
易加工
镁及其合金
比强度、 比刚度高
资源丰富 开采技术成熟
钢铁 50.5 63.0 34.0 58.3 24.0 66.0 56.7
轻金属 16.4 6.0 28.8 12.8 37.0 9.0 11.5
塑料 14.0 8.0 24.6 17.1 — — 14.5
其它 19.1 23.0 12.6 11.8 39.0 25.0 —
轻金属替代钢铁材料是汽车发展的重要方向。世界各大 汽车公司都争相开发轻金属材料。
ULSAB-AVC 白车身（BIW）的用材比例
1.优良的成形性能 2. 回收利用性好 3.可利用传统生产装备
优点
4.修理和保险 5.延迟的时效性和非时效性 7.良好的连接性能和保形性能 8.保证塑性延展性的同时，强度高，冲压件质量轻
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高强度钢板的应用和作用
注：Ps 为压溃强度， AE为压溃吸能， Pt为压痕抗力， P为微量变形抗力， σw为疲劳强度， σb为抗拉强度， t为板厚， σp为成形构件应变下的流变应力， ED为动负荷设计弹性模量， n为常数。
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速腾车身超过 60%的超高强度和高强度钢的应用大大提高了碰撞安全性能
速腾车身三层整体车门
车门框架为三层钢板，中间 一层高强度热成型钢板厚度 达到2mm，相当于普通车身 钢板的3倍。当发生碰撞时， 车门吸收强烈撞击产生的巨 大能量，大大提高了安全性。
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新马自达6的车身高强度钢使用
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——新材料在汽车上的应用
汽车轻量化
新材料在汽车上的应用
1.轻金属在汽车上的应用 2.高强度钢在汽车上的应用
3.其他材料的应用
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世界几种典型轿车用材比例 %
车名 大众路波牌轿车 奔驰E系列轿车 奥迪A2型轿车 奥迪A6型轿车 福特新型P2000轿车 福特Taurus牌轿车 BMW公司3系轿车
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钛合金在汽车工业中的应用 3 钛弹簧
弹性模量仅为钢的55% 高屈强比、低切变模量
所需圈数少 节省空间 减轻重量
可提高30~40%共振频率
优良性能
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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新材料在汽车上的应用
1.轻金属在汽车上的应用 2.高强度钢在汽车上的应用
3.其他材料的应用
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2.高强度钢在汽车上的应用
强度优于普通钢板、成本低于铝镁合金，使高强度钢板成为 未来汽车结构材料的主体。
新马自达6的车身结构中使用了 590，780，980和1480MPa级别的
高强度钢板和超高强度钢板。
侧面车身中，用于防止侧面变 形至关重要的B柱和侧围板采 用了1480MPa级别的热冲压 超高强度钢板，车门内部的 侧面防撞杆采用980MPa级别 的超高强度钢板。
用于应对正面碰撞的前纵梁， 采用笔直的结构，并且加大 了断面面积，采用980Mpa级 别的超高强度钢板。
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汽车轻量化
高强钢板简介及其应用
高强度IF钢
冷轧各向同性钢（IS钢 ）
BMW E60侧框架
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高强钢板简介及其应用
高强度低合金钢 （HSLA钢）
马氏体钢（ M钢）
后部发动机支架
BMW E60车门防撞 杆
回收率高、 回收无污染
? 汽车质量减轻、提高载荷及有效承载 能力（与铝相比，镁可使重量减轻 21%，与灰铸铁相比，可减轻50%）
? 降低废气排放及燃油成本提高燃油经 济性综合指标
? 减震性能好，降低汽车噪音及震动
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典型镁合金零件应用 1 减速器外壳
镁合金减速器外壳采 用压铸的方法制造，具有
重量轻，噪音低的优点。
镁合金减速器外壳
汽车轻量化
典型镁合金零件应用
2 变速器
Weight ： 6.74kg Material ：VW030 Volume : 240,000
SVW Santana Transmission Case
汽车轻量化
典型镁合金零件应用
4 刹车踏板支架
Weight ：1.29kg Material ：AM60B Volume : 80,000
钛合金汽车连杆
除了减轻重量外，还可提高使用性能，抗振、节约燃油。一般用于高档车中。 兰博基尼-Diablo 、法拉力-F355 、-360 M ， -550 M 、还有保时捷-911 GT3 等都采用钛合金来制造连杆。
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钛合金在汽车工业中的应用 2 钛合金排气系统
钛合金排气系统
钛合金具有良好的高温力学性能和抗腐蚀性能，不亚于甚至超 过了不锈钢的指标，所以，很适用于排气系统。而且其它轻合金元 素无法用于排气系统，如果要在排气系统中减轻汽车重量，钛及其 合金是唯一能够替代钢的新型轻质材料。目前钛合金排气系统主要 应用于赛车、改装车或高档轿车中。