常见轻量化材料的优缺点

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2021-12-28

　　目前大多数优化设计的思路是，在不降低车身性能的情况下降低车身重量，在给定的情况下求出载荷的较佳传递路径，从而设计出较佳的车身结构; 同时，大量新材料的新技术也有助于减轻车身的重量，那么，下面一起了解下常见轻量化材料的优缺点吧!

　　一、为什么要推进轻量化材料：

　　1.1基于环保考虑

　　世界各国都在向汽车制造商推行降低汽车油耗的政策。有研究数据显示，汽车整车重量减少10%，油耗提高6%-8%汽车整体重量每减少100公斤，100公斤油耗减少0.3-0.6升，CO2排放量减少约5g/km。由此可见，汽车的轻量化与燃油经济性的提高、燃油经济性的降低、乃至环保节能息息相关。所以，汽车轻量化已成为汽车企业的共识。

　　1.2紧逼汽车制造技术的转型

　　如果不能确保行驶安全，汽车无论多轻多省油，谁也不敢开车。如果追求绝对的安全和耐碰撞，只能开几十吨重的坦克，承受每小时几百升的油耗。因此，轻量化是汽车制造的趋势，目前的轻量化主要是减少汽车的自重。虽然车身作为汽车的主要载体，需要确保足够的刚性、强度和疲劳耐久性能，使整车具有良好的安全、振动噪声和耐久性能，但轻量化对这些因素提出了更高的要求，无疑对汽车制造技术的转型带来了很大的刺激。

　　二、实现汽车轻量化材料的基本原理：

　　2.1确保足够的刚性

　　刚性是指材料对外力变形的能力，通常指车身开发中特别是材料屈服前的弹性特性。良好的刚度是整车NVH性能、车辆动力性能和疲劳耐久性能的基础，常见的评价指标是车身的扭转刚度等。刚性与材料的弹性模量有关。基本上，材料的种类决定了，弹性模量也就决定了。例如，即使采用高强度钢，车身的刚性也不会提高。因为钢的弹性模量都一样。

　　2.2确保足够的强度。

　　强度是指零件在受到冲击载荷屈服后仍能维持功能的能力，常用于车身碰撞安全性、耐冲击性等性能的评价。强度与材料的屈服强度和断裂强度有关，为了提高车的安全性能，现代车身设计中多采用高强度钢材，就是这个原因。

　　2.3维持良好的疲劳耐久性能。

　　疲劳耐久性能是指零部件在长期承受交变负荷后维持功能的能力，车的可靠性、耐久性据此进行评价。疲劳耐久特性与材料的疲劳曲线相关，当然，在车上焊点和其他连接方式的疲劳性能更为重要。三、实现汽车轻量化的方法：

　　3.1优化车声结构，提高材料利用率。

　　例如，为了在汽车碰撞时有效地分散碰撞能量，将车身下部从非连续性变更为连续性; 增加肋; 加强辊道平衡杆的有限元法设计; 采用行星架式机体，使车身杆的厚度变薄等。

　　3.2新材料的开发和应用：

　　例如使用高强度钢材〔热成形钢材〕、轻合金〔镁铝合金、碳纤维、镁合金〕、记忆金属〔微晶钢〕、工程塑料、陶瓷、玻璃纤维等.

　　3.3优化制造工艺：

　　例如激光焊接、搅拌摩擦焊、挤压成形、热处理、锚固连接等。

　　例如，在结构橡胶中，过去烧制硬化的结构橡胶在车身上只有很少的应用，但现在有通过采用更多的结构橡胶来提高车身刚性性能，降低结构部件的重量的趋势，奥迪、沃尔沃的部分车身上有超过100米的结构橡胶例如，填充在阀体接头中的发泡固化材料可以有效地提高性能，减轻重量，代替传统的加强板形式的加强材料。

　　可见，目前大多数优化设计思路都是在不降低车身性能的情况下降低车身重量，在给定情况下求出载荷的较佳传递路径，从而设计出较佳的车身结构。同时，大量轻量化材料的新技术也有助于减轻车身的重量。

　　以上介绍的就是常见轻量化材料的优缺点，如需了解更多，可随时联系我们!