汽车覆盖件及其成形工艺

汽车覆盖件及其成形工艺与汽车轻量化汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘、构成驾驶室和车身的薄板异形体零件。同一般的冲压件相比，它具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和质量要求高等特点。由于汽车覆盖件属于外观装饰性零件，它不仅要满足结构上的功能要求，更要满足表面装饰的美观要求，因此对表面质量要求很高，表面必须光顺，不允许有任何皱裂和拉痕等缺陷。汽车车身约占汽车总质量的30%，空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上，因此车身的轻量化对减轻汽车自重，提高整车燃料经济性至关重要[1]。汽车覆盖件的轻量化与汽车轻量化息息相关。目前，为了实现汽车覆盖件的轻量化，使用的主要技术有:轻质材料技术的应用，如铝合金、镁合金、钛合金[2]、高强度钢、塑料、粉末冶金、生态复合材料及陶瓷等的应用越来越多；汽车覆盖件制造中新的成型方法和连接技术的不断应用。在汽车覆盖件的生产中使用密度小、强度高的轻质材料，像铝镁合金、塑料聚合物材料、陶瓷材料等[3]，在达到使用要求的前提下，减轻覆盖件的自重，对汽车的轻量化有重要意义；使用同密度、同弹性模量而且工艺性能好的截面厚度较薄的高强度钢代替传统汽车覆盖件生产使用的钢材，可以减轻其汽车自重[4]；使用基于新材料加工技术的轻量化结构用材,如连续挤压变截面型材、金属基复合材料板、激光焊接板材等，实现汽车覆盖件轻量化。为了达到进一步减轻质量及降低成本的目的，除了开发高强度钢、铝、镁轻合金材料外，近年来，还开发了一系列适应于这些新材料的新制造工艺，如激光焊接、液压成型、半固态金属加工、注射成型和喷射成型技术。车身激光拼焊工艺具有下列优点；减小结构件质量及材料消耗，减少零件数量，特别是减少垫板及其他一些加强元件；提高车身质量稳定性及结构可靠性，因为这种车身能轻松地在静态负荷、冲击负荷及变负荷下保持强度均衡。由于激光焊接技术可以有效地减小零件搭接边的宽度（如门洞周边的长度可以由原来点焊翻边长度14～17mm减小到10～13mm）或取消焊接翻边（如门前立柱区域），从而达到减重的目的，而车身的刚度却可以得到提高，一般可以减重1.5～2.5kg。常用区域有前风挡下横梁、顶盖与侧围的流水槽、后行李箱盖板、门洞和前门立柱等[5]。液压成型技术是一种先进的生产工艺，目前在欧洲和北美的汽车工业界得到广泛应用。世界各大汽车公司采用这种技术取代传统的生产工艺，以提高产品品质，减少零部件数量，减小汽车质量，降低生产成本。目前，液压成形中的管材液压成形应用于副车架，底盘构件等覆盖件中，可以取得明显的减重效果；板材液压成形工艺不仅可以加工形状复杂的覆盖件，还可以使成形后的零件精度更高，表面质量更好，采用此工艺后，减少了焊接组装的工序，从而降低质量[6]。金属材料从固态向液态或由液态向固态的转变过程中,都要经历半固态阶段。在此阶段,合金内既存在固相又存在液相。半固态加工是将金属或合金在固相线和液相线温度区间进行加工,形成近终形产品的一种新方法。半固态铸造是铝镁合金铸造的革新，提高合金铸造件各方面的性能，使铝镁合金在汽车覆盖件上的应用更加广泛。同样喷射成型技术也是一种合金件成形的工艺，可以大大提高合金件的性能，充分满足使用要求。拼焊板是将2块或2块以上具有不同机械性能、镀层和厚度的板料焊接在一起，从而得到具有理想强度和刚度的板料。通过拼焊板技术的应用，可以实现同一个零件在需要加强处采用厚的材料，不需加强处采用薄的材料从而减少零件数量，优化料厚，达到减重目的。车身的接头一般由3块及以上的板组成，搭接关系复杂，主要是通过点焊连接。点焊连接需要有一定的操作空间，但由于焊装顺序，可能无法为车身上某些接头提供操作空间，一般通过在结构件上设计接近孔来解决。而接近孔所带来的结构薄弱又必须通过增加加强板来弥补，适当应用CO2焊接和结构胶粘接技术可以轻松解决此类问题，而不需要额外增加过多的质量。汽车覆盖件使用的材料及其成形工艺的应用和发展，不仅可以满足覆盖件应有的使用条件和功能，还可以极大的实现汽车的轻量化，降低汽车的油耗，提高其经济性和排放性。随着轻量化材料技术，包括生产工艺、装配、连接、材料性能等的不断发展和成熟，针对不同轻质材料的不同性能,进行多材料混合结构设计，即同一部件的组成零件可由不同材料制造，以实现所用的材料与零件功能达成最佳组合，已经成为未来汽车设计发展的方向[7]。[1]王镝.现代车身设计的轻量化技术[J].上海汽车，2008（1）：15-19.[2]张先鸣.钛合金材料与汽车轻量化[J].现代零部件，2008（9）：70-72.[3]孙景林，郭静.镁合金在汽车轻量化方面的应用[J].轻金属，2008（7）：58-61.[4]刘文华，何天明.高强度钢在汽车轻量化中的应用[D].武汉：武汉理工大学，2008.[5]刘伟燕，王书伟.轻量化技术在汽车车身上的应用[J].汽车工程师，2011,2:50-54.[6]孙永飞，景作军.汽车轻量化技术及其应用[J].知识与研究，2010（23）：32-36.[7]鞠晓锋，陈昌明，吴宪.现代汽车轻量化技术[J].上海汽车，2006(9):31-33.