(最新整理)汽車車身材料的輕量化應(yīng)用課件

(最新整理)汽車車身材料的輕量化應(yīng)用2021/7/261(最新整理)汽車車身材料的輕量化應(yīng)用2021/7/261汽車材料的輕量化應(yīng)用2021/7/262汽車材料的輕量化應(yīng)用2021/7/262材料輕量化：

材料輕量化，指的是在滿足機(jī)械性能要求的前提下，將材料重量減輕。一般通過采用輕量化的金屬和非金屬材料實(shí)現(xiàn)，主要包括高強(qiáng)度鋼材、鋁鎂合金、工程塑料以及各種復(fù)合材料。輕量化材料中，目前鋼鐵材料仍保持主導(dǎo)地位，但鋼鐵材料的比例逐年下降，鋁合金、鎂合金、工程塑料、復(fù)合材料等材料比例逐漸增加。2021/7/263材料輕量化：2021/7/263主要內(nèi)容輕量化的必要性輕量化途徑輕量化材料應(yīng)用的現(xiàn)狀未來塑料新材料的發(fā)展面臨的問題2021/7/264主要內(nèi)容輕量化的必要性2021/7/264汽車輕量化技術(shù)應(yīng)用的必要性世界鋁業(yè)協(xié)會的報告指出：汽車自重每減少10％，燃油消耗可降低6％～8％。增加承載2021/7/265汽車輕量化技術(shù)應(yīng)用的必要性2021/7/2652021/7/2662021/7/2662021/7/2672021/7/2672021/7/2682021/7/268輕量化材料應(yīng)用的現(xiàn)狀材料輕量化的發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)代汽車中占自重90％的6類材料大體為：鋼，鋁及鋁合金，鑄鐵，塑料，復(fù)合材料，陶瓷及玻璃。用新型板材及輕型材料(如鎂、鋁、塑料和復(fù)合材料等)替換車身骨架及內(nèi)、外壁板原有的鋼材來實(shí)現(xiàn)輕量化是車身輕量化技術(shù)重要途徑之一。2021/7/269輕量化材料應(yīng)用的現(xiàn)狀材料輕量化的發(fā)展現(xiàn)狀2021/7/269隨著汽車材料技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代汽車制造材料的構(gòu)成也在不斷發(fā)生變化。以現(xiàn)代轎車用材為例，按照重量換算，鋼材占汽車自重的55％～60％，鑄鐵占5％～12％，有色金屬占6％～10％，塑料占8％～12％，橡膠占4％，玻璃占3％，其他材料(油漆、各種液體等)占6％～12％。汽車材料在汽車上的應(yīng)用比例2021/7/2610隨著汽車材料技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代汽車制造材料的構(gòu)成也在不斷發(fā)2021/7/26112021/7/26112021/7/26122021/7/2612鎂合金鎂是比鋁更輕的金屬材料，它可在鋁減重基礎(chǔ)上再減輕15％～20％。盡管鎂在當(dāng)前汽車用材中所占的比例不到1％，但是在輕量化的驅(qū)動下，鎂材料技術(shù)開發(fā)的力度不斷加大，它已步入快速發(fā)展階段。到目前為止，汽車上采用鎂合金的零部件至少超過60多種。今后將重點(diǎn)發(fā)展的鎂合金零部件主要有：儀表板骨架、發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、托架、油底殼、格柵加強(qiáng)體、結(jié)構(gòu)支架（座）、后車箱蓋、內(nèi)門框、車頂板、加強(qiáng)板，以及某些抗碰撞零件。2021/7/2613鎂合金2021/7/2613以鋁為首的輕質(zhì)材料在汽車上的措施(1)輕質(zhì)材料發(fā)動機(jī)。

機(jī)體是發(fā)動機(jī)中單件質(zhì)量最大的零件，一般都超過發(fā)動機(jī)質(zhì)量的1/4，甚至接近1/3。降低發(fā)動機(jī)缸體質(zhì)量:采用鋁合金或者鎂合金，變密度設(shè)計。2021/7/2614以鋁為首的輕質(zhì)材料在汽車上的措施(1)輕質(zhì)材料發(fā)動機(jī)。2應(yīng)用實(shí)例2008年2月22日上午8：30分，我國第一款自主研發(fā)的V12發(fā)動機(jī)——CA12GV，在中國第一汽車集團(tuán)公司技術(shù)中心成功點(diǎn)火。這標(biāo)志著我國掌握了頂級轎車發(fā)動機(jī)的開發(fā)技術(shù)。全鋁制輕量化設(shè)計：全鋁缸體、缸蓋、殼體件及支架，通過FE分析拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)達(dá)到輕量化與NVH性能的最佳平衡。2021/7/2615應(yīng)用實(shí)例2008年2月22日上午8：30(2)輕質(zhì)材料變速器殼體變速器殼體、離合器殼體、操縱蓋以及換檔撥叉等零件目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用鋁、鎂合金，鎂合金的密度為1.8g/cm3，是鋁合金的2/3，不足鋼的1/4，大眾汽車公司和奧迪汽車公司啟動了使用鎂合金的戰(zhàn)略，福特汽車公司也在其輕型載貨車的離合器殼體中使用了鎂合金。2021/7/2616(2)輕質(zhì)材料變速器殼體2021/7/2616鎂鋁變速器殼體2021/7/2617鎂鋁變速器殼體2021/7/26172021/7/26182021/7/26182021/7/26192021/7/2619(3)全鋁車身設(shè)計。

Ford·P2000采用沖壓焊接制造的鋁質(zhì)車身骨架，可用現(xiàn)有鋼板的加工方法加工，白車身質(zhì)量135.6kg，整車輕32.8%，市區(qū)百公里油耗減少22.8%。2021/7/2620(3)全鋁車身設(shè)計。2021/7/2620(5)轎車全鋁車身設(shè)計實(shí)例。奧迪A8是大型豪華轎車，但它的整車質(zhì)量，僅相當(dāng)于一輛中型轎車。奧迪A8鋁合金框架支撐著全鋁合金車身的創(chuàng)新技術(shù)被稱為“ASF”———即奧迪空間框架技術(shù)，ASF車身結(jié)構(gòu)由擠壓的鋁部件及壓鑄件組成，該架構(gòu)支撐鋁板元件。2021/7/2621(5)轎車全鋁車身設(shè)計實(shí)例。奧迪A8塑料在汽車上的應(yīng)用汽車用塑料零部件分為三類：內(nèi)飾件、外飾件和功能件。自20世紀(jì)90年代以來，隨著汽車材料國產(chǎn)化的開展，我國汽車用塑料步入了世界發(fā)展的軌道。

2021/7/2622塑料在汽車上的應(yīng)用汽車用塑料零部件分為三類：在我國，塑料件約占汽車自重的7%～10%，舉例來說，在轎車和輕型車中，CA7220小紅旗轎車中的塑料用量為88.33kg，上海桑塔納為67.2kg，奧迪為89.98kg，富康為81.5kg，依維柯0041則為144.5kg；在重型車中，斯太爾1491為82.25kg，斯太爾王為120.5kg。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，我國汽車用塑料的品種按用量排列依次為PP，PVC，PU，不飽和樹脂，ABS，PF，PE，PA，PC，復(fù)合材料。

2021/7/2623在我國，塑料件約占汽車自重的7%～10%

汽車配件塑料化后的輕量化情況

配件名稱原總量/Kg塑料重量/Kg減輕重量/Kg輕量化率/%空調(diào)器支架3.180.912.2771盤式制動器活塞0.820.410.4150發(fā)動機(jī)蓋16.3412.264.125后門20.8812.718.1739座椅架(2座)22.711.3511.3550燃料箱22.718.164.5420輪胎(4只)54.4840.8613.6225驅(qū)動軸10.224.315.958葉片彈簧12.712.0410.6784門粱7.723.184.5459車身209.2994.43114.8655身架128.4893.9834.527車門（4扇）70.8227.6943.1361前后保險杠55.8419.9835.8764車頭43.5813.1730.4270車輪（4只）41.7722.2519.5247合計721.53377.6934447.72021/7/2624

汽車配件塑料化后的輕量化情況

配件名稱原總量/Kg塑料重量其他應(yīng)用2021/7/2625其他應(yīng)用2021/7/26252021/7/26262021/7/2626了解：碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用由于碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料有足夠的強(qiáng)度和剛度，其適于制造汽車車身、底盤等主要結(jié)構(gòu)件的最輕材料。預(yù)計碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用可使汽車車身、底盤減輕重量40％～60％，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)重的1/3～1/6。英國材料系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室曾對碳纖維復(fù)合材料減重效果進(jìn)行研究，結(jié)果表明碳纖維增強(qiáng)聚合物材料車重量僅為172kg，而鋼制車身重量為368kg，減重約50％。并且當(dāng)生產(chǎn)量在2萬輛以下時，采用RTM工藝生產(chǎn)復(fù)合材料車身成本要低于鋼制車身。主要在豪華轎車、跑車上、賽車上應(yīng)用如寶馬、雷克薩斯、蘭博基尼等2021/7/2627了解：碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用由于碳纖維增強(qiáng)聚2021/7/26282021/7/26282021/7/26292021/7/2629該車的整個車身采用了碳纖維材質(zhì)打造，而底盤則由蜂窩式結(jié)構(gòu)的鋁合金制成，使得整車在保證剛度的同時，底盤量僅為70kg，車重僅有1330kg，是超級跑車領(lǐng)域中最輕的車型。另外，新車還設(shè)計了可拆卸式的車頂，車門采用柯尼塞格式的拉開后旋轉(zhuǎn)向下的開方式

最輕量化的超級跑車

—柯尼塞格AgeraR

2021/7/2630該車的整個車身采用了碳纖維材質(zhì)打造，而底盤則由蜂窩式結(jié)構(gòu)的碳纖維還因?yàn)槠洵h(huán)保、耐磨的特點(diǎn)而應(yīng)用在剎車片上，碳纖維制動盤被廣泛用于競賽用汽車上，而且具有非常優(yōu)秀的制動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。應(yīng)用于F1賽車。2021/7/2631碳纖維還因?yàn)槠洵h(huán)保、耐磨的2021/7/263發(fā)展汽車材料應(yīng)注意的問題汽車材料的輕量化要科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，提高安全意識.處理好汽車材料輕量化與汽車配置增加的關(guān)系.處理好汽車材料輕量化與原材料資源和成本之間的關(guān)系制定汽車材料輕量化規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)建立汽車材料輕量化技術(shù)人才培養(yǎng)基地和技術(shù)咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)綜上所述，汽車材料輕量化是大勢所趨，世界各國都在致力研究和發(fā)展汽車材料輕量化。但是汽車制造商在汽車材料輕量化上不能盲目的跟風(fēng)，一定要科學(xué)、合理地進(jìn)行。我國汽車材料輕量化的發(fā)展還落后于歐美等國家，目前正處在發(fā)展階段，所以發(fā)展前景廣闊。中國汽車企業(yè)要抓住機(jī)遇，大力發(fā)展汽車輕量化，為中國汽車產(chǎn)業(yè)的跳躍式發(fā)展作出貢獻(xiàn)

2021/7/2632發(fā)展汽車材料應(yīng)注意的問題汽車材料的輕量化要科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，提高安謝謝觀看！2021/7/2633謝謝觀看！2021/7/26332021/7/26342021/7/2634(最新整理)汽車車身材料的輕量化應(yīng)用2021/7/2635(最新整理)汽車車身材料的輕量化應(yīng)用2021/7/261汽車材料的輕量化應(yīng)用2021/7/2636汽車材料的輕量化應(yīng)用2021/7/262材料輕量化：

材料輕量化，指的是在滿足機(jī)械性能要求的前提下，將材料重量減輕。一般通過采用輕量化的金屬和非金屬材料實(shí)現(xiàn)，主要包括高強(qiáng)度鋼材、鋁鎂合金、工程塑料以及各種復(fù)合材料。輕量化材料中，目前鋼鐵材料仍保持主導(dǎo)地位，但鋼鐵材料的比例逐年下降，鋁合金、鎂合金、工程塑料、復(fù)合材料等材料比例逐漸增加。2021/7/2637材料輕量化：2021/7/263主要內(nèi)容輕量化的必要性輕量化途徑輕量化材料應(yīng)用的現(xiàn)狀未來塑料新材料的發(fā)展面臨的問題2021/7/2638主要內(nèi)容輕量化的必要性2021/7/264汽車輕量化技術(shù)應(yīng)用的必要性世界鋁業(yè)協(xié)會的報告指出：汽車自重每減少10％，燃油消耗可降低6％～8％。增加承載2021/7/2639汽車輕量化技術(shù)應(yīng)用的必要性2021/7/2652021/7/26402021/7/2662021/7/26412021/7/2672021/7/26422021/7/268輕量化材料應(yīng)用的現(xiàn)狀材料輕量化的發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)代汽車中占自重90％的6類材料大體為：鋼，鋁及鋁合金，鑄鐵，塑料，復(fù)合材料，陶瓷及玻璃。用新型板材及輕型材料(如鎂、鋁、塑料和復(fù)合材料等)替換車身骨架及內(nèi)、外壁板原有的鋼材來實(shí)現(xiàn)輕量化是車身輕量化技術(shù)重要途徑之一。2021/7/2643輕量化材料應(yīng)用的現(xiàn)狀材料輕量化的發(fā)展現(xiàn)狀2021/7/269隨著汽車材料技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代汽車制造材料的構(gòu)成也在不斷發(fā)生變化。以現(xiàn)代轎車用材為例，按照重量換算，鋼材占汽車自重的55％～60％，鑄鐵占5％～12％，有色金屬占6％～10％，塑料占8％～12％，橡膠占4％，玻璃占3％，其他材料(油漆、各種液體等)占6％～12％。汽車材料在汽車上的應(yīng)用比例2021/7/2644隨著汽車材料技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代汽車制造材料的構(gòu)成也在不斷發(fā)2021/7/26452021/7/26112021/7/26462021/7/2612鎂合金鎂是比鋁更輕的金屬材料，它可在鋁減重基礎(chǔ)上再減輕15％～20％。盡管鎂在當(dāng)前汽車用材中所占的比例不到1％，但是在輕量化的驅(qū)動下，鎂材料技術(shù)開發(fā)的力度不斷加大，它已步入快速發(fā)展階段。到目前為止，汽車上采用鎂合金的零部件至少超過60多種。今后將重點(diǎn)發(fā)展的鎂合金零部件主要有：儀表板骨架、發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、托架、油底殼、格柵加強(qiáng)體、結(jié)構(gòu)支架（座）、后車箱蓋、內(nèi)門框、車頂板、加強(qiáng)板，以及某些抗碰撞零件。2021/7/2647鎂合金2021/7/2613以鋁為首的輕質(zhì)材料在汽車上的措施(1)輕質(zhì)材料發(fā)動機(jī)。

機(jī)體是發(fā)動機(jī)中單件質(zhì)量最大的零件，一般都超過發(fā)動機(jī)質(zhì)量的1/4，甚至接近1/3。降低發(fā)動機(jī)缸體質(zhì)量:采用鋁合金或者鎂合金，變密度設(shè)計。2021/7/2648以鋁為首的輕質(zhì)材料在汽車上的措施(1)輕質(zhì)材料發(fā)動機(jī)。2應(yīng)用實(shí)例2008年2月22日上午8：30分，我國第一款自主研發(fā)的V12發(fā)動機(jī)——CA12GV，在中國第一汽車集團(tuán)公司技術(shù)中心成功點(diǎn)火。這標(biāo)志著我國掌握了頂級轎車發(fā)動機(jī)的開發(fā)技術(shù)。全鋁制輕量化設(shè)計：全鋁缸體、缸蓋、殼體件及支架，通過FE分析拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)達(dá)到輕量化與NVH性能的最佳平衡。2021/7/2649應(yīng)用實(shí)例2008年2月22日上午8：30(2)輕質(zhì)材料變速器殼體變速器殼體、離合器殼體、操縱蓋以及換檔撥叉等零件目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用鋁、鎂合金，鎂合金的密度為1.8g/cm3，是鋁合金的2/3，不足鋼的1/4，大眾汽車公司和奧迪汽車公司啟動了使用鎂合金的戰(zhàn)略，福特汽車公司也在其輕型載貨車的離合器殼體中使用了鎂合金。2021/7/2650(2)輕質(zhì)材料變速器殼體2021/7/2616鎂鋁變速器殼體2021/7/2651鎂鋁變速器殼體2021/7/26172021/7/26522021/7/26182021/7/26532021/7/2619(3)全鋁車身設(shè)計。

Ford·P2000采用沖壓焊接制造的鋁質(zhì)車身骨架，可用現(xiàn)有鋼板的加工方法加工，白車身質(zhì)量135.6kg，整車輕32.8%，市區(qū)百公里油耗減少22.8%。2021/7/2654(3)全鋁車身設(shè)計。2021/7/2620(5)轎車全鋁車身設(shè)計實(shí)例。奧迪A8是大型豪華轎車，但它的整車質(zhì)量，僅相當(dāng)于一輛中型轎車。奧迪A8鋁合金框架支撐著全鋁合金車身的創(chuàng)新技術(shù)被稱為“ASF”———即奧迪空間框架技術(shù)，ASF車身結(jié)構(gòu)由擠壓的鋁部件及壓鑄件組成，該架構(gòu)支撐鋁板元件。2021/7/2655(5)轎車全鋁車身設(shè)計實(shí)例。奧迪A8塑料在汽車上的應(yīng)用汽車用塑料零部件分為三類：內(nèi)飾件、外飾件和功能件。自20世紀(jì)90年代以來，隨著汽車材料國產(chǎn)化的開展，我國汽車用塑料步入了世界發(fā)展的軌道。

2021/7/2656塑料在汽車上的應(yīng)用汽車用塑料零部件分為三類：在我國，塑料件約占汽車自重的7%～10%，舉例來說，在轎車和輕型車中，CA7220小紅旗轎車中的塑料用量為88.33kg，上海桑塔納為67.2kg，奧迪為89.98kg，富康為81.5kg，依維柯0041則為144.5kg；在重型車中，斯太爾1491為82.25kg，斯太爾王為120.5kg。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，我國汽車用塑料的品種按用量排列依次為PP，PVC，PU，不飽和樹脂，ABS，PF，PE，PA，PC，復(fù)合材料。

2021/7/2657在我國，塑料件約占汽車自重的7%～10%

汽車配件塑料化后的輕量化情況

配件名稱原總量/Kg塑料重量/Kg減輕重量/Kg輕量化率/%空調(diào)器支架3.180.912.2771盤式制動器活塞0.820.410.4150發(fā)動機(jī)蓋16.3412.264.125后門20.8812.718.1739座椅架(2座)22.711.3511.3550燃料箱22.718.164.5420輪胎(4只)54.4840.8613.6225驅(qū)動軸10.224.315.958葉片彈簧12.712.0410.6784門粱7.723.184.5459車身209.2994.43114.8655身架128.4893.9834.527車門（4扇）70.8227.6943.1361前后保險杠55.8419.9835.8764車頭43.5813.1730.4270車輪（4只）41.7722.2519.5247合計721.53377.6934447.72021/7/2658

汽車配件塑料化后的輕量化情況

配件名稱原總量/Kg塑料重量其他應(yīng)用2021/7/2659其他應(yīng)用2021/7/26252021/7/26602021/7/2626了解：碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用由于碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料有足夠的強(qiáng)度和剛度，其適于制造汽車車身、底盤等主要結(jié)構(gòu)件的最輕材料。預(yù)計碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用可使汽車車身、底盤減輕重量40％～60％，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)重的1/3～1/6。英國材料系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室曾對碳纖維復(fù)合材料減重效果進(jìn)行研究，結(jié)果表明碳纖維增強(qiáng)聚合物材料車重量僅為172kg，而鋼制車身重量為368kg，減重約50％。并且當(dāng)生產(chǎn)量在2萬輛以下