“汽車輕量化”一詞被大眾所熟知,但對于行外人來說,“只知其然,不知其所以然”。近兩年,越來越多有關(guān)“汽車輕量化”的相關(guān)展會及主題論壇相繼開展,從一方面也說明了這一趨勢已經(jīng)洶涌而來。
汽車為什么要輕量化?
可能有人會問,汽車輕量化是否意味著生產(chǎn)商減少材料從而降輕質(zhì)量,這樣不就會有安全問題嗎?
并不是這樣。
事實上,所謂的“汽車輕量化”代表的是在保證汽車的安全性、經(jīng)濟性與舒適性的基礎(chǔ)上,盡可能地提升汽車的動力性,從而增加汽車的性價比,而非簡單的降低汽車質(zhì)量,也絕不是將汽車小型化。
據(jù)實驗表明,汽車的質(zhì)量降低一半,燃料的消耗也會降低接近一半。
據(jù)數(shù)據(jù)報告顯示,到2020年,中國商用車自重若能比2007年的水平平均降低20%-35%,則每年可節(jié)油2500萬-3000萬噸。從上述數(shù)據(jù)來看,節(jié)油降耗是汽車輕量化主要的目的。同時,對于新能源汽車來說,自重減少意味著可以少裝電池,降低成本。因此汽車輕量化有利于節(jié)能減排、降低消耗,符合世界提倡環(huán)保的大趨勢。
汽車輕量化技術(shù)有哪些?
現(xiàn)今的汽車輕量化方式主要包括輕量化工藝、輕量化材料和輕量化設(shè)計三種。
輕量化工藝主要分為制造工藝和連接工藝,目前比較先進的制造工藝主要有液壓成型技術(shù)、TRB技術(shù)和熱沖壓成形技術(shù),連接工藝主要有激光焊接技術(shù)、結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)技術(shù)等。
輕量化材料主要包括高強度鋼、鋁合金、鎂合金和復(fù)合材料等,通過對高新材料用量的增加來達到輕量化的目的。
輕量化設(shè)計主要指的是對車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計以及對汽車整體的集成優(yōu)化。
復(fù)合材料與改性塑料在汽車輕量化中的應(yīng)用
復(fù)合材料指的是由先進材料技術(shù)將兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料優(yōu)化組合而成的新材料,具有比重小、比強度高、比模量大和易塑加工等優(yōu)良特點。在汽車輕量化的應(yīng)用中,復(fù)合材料主要有玻璃纖維增強塑料(GFRP)和碳纖維增強塑料(CFRP)兩種。
目前在汽車制造中所使用的玻璃纖維增強塑料(GFRP)主要有片狀模壓復(fù)合塑料(SMC)、玻璃纖維氈增強熱塑性材料(GMT)和樹脂傳遞模塑料材料(RTM),而碳纖維增強塑料(CFRP)因其質(zhì)量輕、強度大、耐腐蝕和易成型等特點極為符合汽車輕量化材料需求備受關(guān)注與研究。
隨著改性塑料技術(shù)的不斷深入研究與發(fā)展,改性塑料在汽車制造用量上的用量也逐漸增加,許多汽車零部件都達到了塑料化的需求,包括儀表板、門內(nèi)板、車身覆蓋件、底盤、保險杠、燃油箱、發(fā)動機進氣岐管和離合器執(zhí)行系統(tǒng)等。
在歐洲,汽車用改性塑料量已經(jīng)成為衡量汽車設(shè)計和制造水平高低的一個重要標志,據(jù)統(tǒng)計,1kg改性塑料可以替代2-3kg鋼等密度較大的材料,而汽車自重每下降10%,油耗可以降低6%-8%。在確保汽車整體性能的前提下,增加塑料類材料的使用量,可以有效減少整車重量,降低汽車排放,提高燃油經(jīng)濟性,同時降低汽車制造成本。世界上汽車塑料單車用量*的是德國,塑料用量占材料總用量的15%。而我國目前單車塑料用量距發(fā)達國家水平還有很大差距,有較大的提升潛力。
政策扶持,行業(yè)助力汽車輕量化
2016年10月中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》旨在細化和明確實現(xiàn)《中國制造2025》汽車強國目標的路徑和具體措施,識別未來15年汽車技術(shù)的重點發(fā)展方向、關(guān)鍵技術(shù)及其優(yōu)先程度,提出協(xié)同推進汽車技術(shù)創(chuàng)新的行動指南,促進新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,引導(dǎo)創(chuàng)新資源的優(yōu)化配置,并為相關(guān)企業(yè)開展技術(shù)研發(fā)活動提供指引。
結(jié)語:據(jù)預(yù)測,到2020年我國汽車將突破1.5億輛,年耗油量將突破2.5億t。我國汽車的二氧化碳(CO2)排放量大約占總排放量10%,再加上其他有害氣體和顆粒物,汽車與環(huán)境之間的矛盾也在加劇。汽車質(zhì)量降低10%,燃油效率可提高約7%。因此,汽車輕量化是面對環(huán)保與節(jié)能需求環(huán)境下的大勢所趨。同時,隨著近兩年來《中國制造2025》、《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》、《十三五交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》等國家重大戰(zhàn)略和規(guī)劃的支持,汽車輕量化技術(shù)也得到了一定的提高。在汽車“新四化:電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化”的發(fā)展趨勢下,汽車輕量化勢在必行。