整车厂培训PPT(汽车轻量化材料与工艺

高强度钢板特点
优点
与有色金属相比： 价格低，经济性好； 强度高, 刚性好； 直接利用现有生产线装配, 节约设备投资成本。
汽车工程研究院材料部
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三、汽车轻量化材料与工艺简介 3.1 高强度钢板
VOLVO车身材料示意图
2007年国外典型轿车车身高强度钢板应用比例
NISSAN QASHQAI车身结构 图
美国
1.PNGV
The Partnership for a New Generation of Vehicles： “新一代汽车合作伙伴计 划”，1993年，美国克林顿政府。主要技 术路线包括整车轻量化应用技术。
PNGV-Class Body Structure
2.Freedom CAR
Cooperative Automotive Research： “自由合作汽车研究”。 2002年，美国布什政府，2003年改为the FreedomCAR and Fuel Partnership Plan，也把汽车轻量化都是其中的核心技术路线之一。
2008年3.7亿吨，2009年3.9亿吨，石油的对外依赖度已超过50%； 预计我国汽车保有量2020年将达到1.3亿。 汽车工程研究院材料部
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一、汽车轻量化的意义与国内外现状 1.2汽车轻量化的必要性
日益苛刻的整车安全、环保要求； 消费者对汽车越来越多的功能需求，舒适性、 可靠性、智能化等要求。
轻量化设计中的CAE技术
钣金件成形分析
模态分析
结构强度分析
பைடு நூலகம்
F F F
刚度分析
整车安全性分析
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二、汽车轻量化的实现途径与要求
2.2 汽车轻量化的要求
应在保证汽车整体性能不受影响的前提下，最大 限度地减轻各零部件的质量。
轻量化汽车必须满足耐撞安全性、NVH 等性能。
ULSAC-Ultralight Steel Auto Closure，超轻量化钢汽车覆盖件项目 ULSAS-Ultralight Steel Auto Suspensions，超轻量化钢汽车悬架项目 ULSAB-AVC (Advanced Vehicle Concepts)，超轻量化钢先进汽车项目
减排
氮氧化物 车的使用寿命 按50万km计 粉煤灰等 用户减少 的油费 车企原材料 消耗节省 汽车工程研究院材料部
增效
一、汽车轻量化的意义与国内外现状
1.1 汽车轻量化的意义
汽车轻量化对新能汽车的 续航里程的影响
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一、汽车轻量化的意义与国内外现状 1.2汽车轻量化的必要性 交通 运输 用油 占石 油消 费总 量的 41%
45%
7%
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三、汽车轻量化材料与工艺简介 3.2 铝合金 一. 特点
密度约为钢的1/3，单件可轻量化50％左右； 比强度高； 耐蚀性耐候性好； 可100％回收；
二. 发展趋势及典型案例 AUDI A2
Tiguan
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三、汽车轻量化材料与工艺简介 3.2 铝合金
奇瑞存在的不足：
1.超高强钢板用量少，高强钢主 要集中在210-340MPa之间； 2.热压成型和滚压成型等轻量化 新工艺受成本的制约，推广力 度不够，影响公司整体轻量化 水平。
Fiat 500车身材料屈服强度分布 5% 8%
35%
<180MPa 200MPa-320MPa 340MPa-450MPa 450MPa-700MPa >1000MPa
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一、汽车轻量化的意义与国内外现状 1.5 国内汽车轻量化现状
国内外轻量化技术指标的的比较-车身轻量化系数和刚度
国内车身轻量化技术水平相对较低，与国外主要存在的差距：
1）结构优化设计能力的不足，制约了轻量化技术的广泛应用； 2）受制成本的压力，高强轻质材料的应用还有待提升。
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三、汽车轻量化材料与工艺简介
3.1 高强度钢板
汽车用高强钢定义————INTERNATIONAL IRON & STEEL INSTITUTE
The define of HSS for auto by tensile strength
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三、汽车轻量化材料与工艺简介
.30. 铝合金发盖内板
三、汽车轻量化材料与工艺简介
3.3 镁合金 一. 特点
密度约为钢的1/4，单件轻量化50％以上； 可100%回收； 减震性能好，抗冲击，降噪； 尺寸稳定性好，装配精度高； 产品高度集成化，节省布置空间； 生产率高，模具寿命长；
二. 镁合金发展趋势
三. 典型应用案例
汽车轻量化必须兼顾质量——性能——成本。
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三、汽车轻量化材料与工艺简介
汽车轻量化材料与工艺简介
材料
….. 高强度钢板 铝合金 镁合金 静音钢板 塑料及复合材料
工艺
激光拼焊 热压成型 液压成型 辊压成型 连接技术
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内外饰
以塑代钢 镁合金 生物纤维材料
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二、汽车轻量化的实现途径与要求 2.1 汽车轻量化途径
轻量化结构优化技术
应用于汽车零部件轻量化：刚度不变前提下的体积最小化；体积不变前提 下的刚度、模态或强度等性能的最大化。
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二、汽车轻量化的实现途径与要求 2.1 汽车轻量化途径 轻量化结构优化技术
载重货车： 载质量利用系数＝
装载质量（最大允许装 载质量＋额定乘员质量） 整备质量
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一、汽车轻量化的意义与国内外现状 1.3 轻量化技术指标
车身单位体积重量
BIW重 量 长 宽 高
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一、汽车轻量化的意义与国内外现状 1.4国外汽车轻量化现状
三点弯曲
抗凹性
1
1
0.6
0.6
0.3
0.5
0.2
0.3
0.4
0.3
注：m1为替换前零件的重量，m2为替换材料后零件的重量。
在保证原有零部件使用性能的前提下，轻量化材料表现出很大的减重潜力；
实际的零件往往是不同受力状态的综合，因此轻量化结构优化分析是必须的。
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二、汽车轻量化的实现途径与要求 2.1 汽车轻量化途径
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二、汽车轻量化的实现途径与要求 2.1 汽车轻量化途径 车身
高强度钢的应用 热成形 激光拼焊板 变形铝合金（型材 和板材） 零件部件化 以塑代钢
底盘
高强度钢的应用； 轻合金(镁铝)替代钢 液压成型 零件部件化
整车各系统轻 量化的思路
动力系统
轻合金替代铸铁 高强铸铁替代传统铸铁 以塑代钢
e.抗凹性
Aluminium
各种受力状态下，保持原有性能不变，轻量化材料与传统材料的重量比
B340LA
DP500/800
BTR165
6061-T6
受力状态
弯曲（悬臂） 拉伸 扭转(开口) 扭转(封闭)
m/m
21
1 1 1 1
1 0.6 1 1
1 0.3 1 1
1 0.2 1 1
0.5 0.4 0.5 1
奇瑞铝合金的应用现状
锻铝转向节
奇瑞铝合金的应用，目前以铸件为主，比例
约占整车备重的10％左右；
锻造铝合金在底盘零部件得到批量应用，减
重效果达到50%以上。 成本增加2倍；
铝合金发盖内外板完成试制，重量降低30%，
铝板未能批量应用原因分析
锻铝上控制臂 铝合金发盖外板

成本高；
冲压、翻边性能欠佳； 连接技术障碍； 涂装不易实现，尤其主机厂混线生产； 汽车工程研究院材料部
汽车工程研究院材料部
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一、汽车轻量化的意义与国内外现状 1.3 轻量化技术指标
汽车行业：车身轻量化系数（Light Weight Index）
L=
M kg Nm/degm2 10 CT A
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国内正在研究的一些指标
乘用车：
K
燃油经济性 ＝ 比功率脚印面积
百公里油耗 功率 轮距轴距 整备质量
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一、汽车轻量化的意义与国内外现状 1.4国外汽车轻量化现状
世界钢铁联盟的ULSAB系列项目 WorldAutoSteel联盟成功开展了著名的ULSAB项目（UltraLight Steel Auto Body，超轻量化钢汽车车身项目），1994年启动，1998年结束。期间 及随后开展的系列项目还包括：
项目的目标：
比基准参照车减重200 kg

NCAP碰撞安全等级 燃油经济性: 3,2/4,5 l/100 km 环保性能：CO2 = 86-108 g/km 制造经济性： USD 10 000
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一、汽车轻量化的意义与国内外现状
1.5 国内汽车轻量化现状
汽车轻量化技术创新战略联盟 由科技部推动的首个汽车技术联盟，是由汽车工程学会、一汽、东风、 奇瑞、吉利、长安、哈工大、宝钢和西南铝业等12家单位共同参与。于 2007年12月27日在宁波成立，为中国汽车轻量化技术的发展提供交流的平 台，也促进了中国汽车轻量化技术的推广与应用。
排放量减少10%
轿车重量 减轻10％ 制动距离减少 5% 制动距离减少 5% 轮胎寿命提高 7% 轮胎寿命提高 7% 转向力减小 6% 转向力减小 6% 原材料成本降低 原材料成本降低 。。。 。。。