汽车车身材料技术发展动态.ppt

1、汽车车身材料技术发展动态 东风汽车公司 敖炳秋 2009.10,一. 汽车车身材料技术发展动态 与趋势 二. 轻量化车身材料技术的应用,（1）. 节能、环保、安全是促进 车身材料 技术进步 的主动力,车重减少100Kg，每升油多行驶1km,典型轿车的重量构成/presentation/slide6.html,典型轿车的重量构成,若车1质量比车2质量分别小10、20 车1死亡人数将分别高于车2 的45.8和122 轻量化会使车辆的安全性能大大下降,Magnesium Alloy：AM30、AZ31、AM50,Aluminium Alloy：5754、6063

2、,High strength Steel：HSLA350、DP600,Significant Vehicle Mass Saving,Safety ？,镁质车体前端结构研究与开发进展 加拿大-中国-美国合作项目 研究进展（防撞性）,（2）. 轻量化是车身材料技术的发展方向,高强度钢 铝合金 镁合金 工程塑料 非金属基 复合材料,（3）. 多材料轻量化结构设计 的选材理念将得到进一步发展,多材料组合的轻量化结构（Lightweight construction by multi material ） 合适的材料用于合适的部位（The right material in the right pla

3、ce ） 寻求轻量化效果、工艺性、性能、安全性、成本的总体上最优化 多材料的理念能较好地兼顾各方面的要求，因而受到了广泛的关注 欧洲正在应用于超轻混合汽车（Hybrid vehicle concepts）和多材料的最优化车辆（Multi-attribute vehicle optimisation）,车身结构材料的发展趋势,12,全钢、全铝、全镁及多种材料的车身骨架技术 现已发展到能够进行工业化批量生产的程度,(4).与轻量化材料技术相关的新制造技术不断涌现,Hydro formed profiles,Bent rollformed profiles,Tailored Blank,hot fo

4、rming process,钢板连续柔性轧制技术（Flexible Rolling） TRB（Tailor Rolled Blanks） 慕贝儿 (全球唯一) 7万吨/年 2001年投产TRB 2003年TRP,在车身、底盘中的应用实例,(5). 成本是新材料推广应用的重要因素,成本与重量的关系,汽车轻量化新材料开发与应用,轻量化新材料开发,新材料应用支撑技术,零件制造技术,回收再生技术,高强度钢,铝合金,镁合金,塑料,复合材料,材料评价方法,性能数据库,零件设计指南,成形技术,连接技术,表面处理技术,(6). 轻量化材料技术的内涵不断深化,北美轿车高强度钢应用的增长趋势,(7). 钢板仍将保

5、持相对稳定的主导地位 高强度钢用量将有较大的增长,23,商用车驾驶室与车箱（厢）轻量化技术动向,高强度钢 塑料 轻合金,高强度钢 塑料,发展方向,全铝结构,自卸车、厢式车、 挂车车箱，高档客 车车身，罐装车油 罐、气罐等,(8) . 行业、企业、高校、院所联盟是推动 汽车材料技术进步的有效组织形式,美国的新一代汽车合作项目（PNGV） 欧盟超轻车身联合研发项目(ER Collaborative R&D Project -SuperLIGHT-CAR) 美国汽车材料合作项目U.S. Automotive Materials Partnership（USAMP） 新型钢车身项目New Steel

6、Body（NBS） 国际钢铁协会超轻钢汽车车身项目Ultralight Steel Auto Body（ULSA） 世界各大铝业公司结成了汽车铝材联盟 （Auto Aluminum Alliance）,中国汽车轻量化产业技术联盟 工作任务 典型车型轻量化技术 轻量化材料的共性技术研究 汽车轻量化材料的开发和研究 轻量化联盟的主要成员单位 中国汽车工程学会、一汽、东风、吉利、奇瑞、长安、 重庆汽车研究院、吉林大学、哈工大、宝钢、西南铝业、 中国石油天然气股份有限公司、石油化工科学研究院,镁质车体前端结构研究与开发,中、美、加三国镁合金在汽车上的应用项目 2005年10月在美国底特律确定 为期6年

7、（2007.12012.12) 研发内容: 防撞性能 NHV(噪音、 振动、平顺性） 疲劳耐久性 腐蚀与表面处理,欧盟 SuperLight-Car 项目,坚持多材料及先进工艺理念，满足性能，实现白车身减重30% 成本5 / , 即每减重1 ，成本增加 5 车身材料包含高强度钢，热成形钢，铝板，铝铸件，铝挤型材，镁板，镁铸件，纤维增强塑料 超轻量化白车身制造技术亮点:,32,铝合金板材在汽车车身上的应用,汽车车身约占汽车总重的30%，而在汽车内外板上用铝合金来代替传统钢板就可使白车身减重约40%-50%，进而使整车减重10%左右,亨利福特Model T 型汽车 福特Prodigy、Jaguar

8、 new XJ 法拉利360等赛车 DaimlerChrysler Prowler 大众 3L Lupo、奥迪A2、A8 本田混合动力轿车 Insight、 NSX 均采用铝制车身,铝合金车顶盖和发动机罩盖,汽车后门盖内板,莲花汽车公司建立了名为“通用汽车构造”的铝平台 用于其中小批量（5万台左右）的SUV、MPV和运 动车的开发 底盘由压铸铝合金铸件、铝冲压件和型材构成， 车身板也是铝件 铝零件之间采用了自铆和先进的粘结工艺进行连接,莲花汽车公司的铝合金底盘,典型的镁合金汽车零件,镁密集轻量化车身结构,Daimler-Chrysler-Benz轿车 镁合金门内板 AM50 重量：2.5kg,

9、Ford Jaguar轿车 镁合金仪表板 AM50 重量2.07 kg,Audi PP-GM40:3.8 kg (2/3), 2.8 kg (1/3),Nissan Murano,GMT,以连续玻纤毡为芯材,与热塑性树脂改性聚丙烯复合而成的片材。成型快，压力低，密度低，韧性好，可再生利用。绿色环保复合材料。 用于座椅骨架可以显著减重，降幅可达50成本可降低1020,PP-GM40GMTexTM :10.5 kg,长玻璃纤维增强聚丙烯（LGF-PP） STAMAX公司最近开发了一种高弹性模量复合材料LGF-PP，玻璃纤维的长度为1225毫米 LGF-PP可取代现有的材料，用于仪表板托架、保险杠梁

10、、防溅板、车门等零件 图为用LGF-PP制造的福特Fiesta后车门，同钢车门相比，其重量减少了50,LGF-PP制造的 福特Fiesta后车门,长玻纤材料用于高度集成的前端系统福特 Fusion 车型-集成了超过10个传统金属部于一个塑料部件,把多个金属零部件的功能集成 在同一塑料零件上，如前端模块 支架 减轻重量40% 降低制造成本,欧洲和美国 SMC 汽车部件用量最多 应用领域包括悬架零件、车身及车身部件、发动机盖下部件、车内装饰部件等 尤以保险杠、车顶、发动机罩、发动机隔音板、前后翼子板等部件用量最大,奔驰驾驶室,MAN驾驶室,结构泡沫实际上是一种泡沫材料聚氨酯、环氧树脂和尼龙玻璃纤维

11、复合材料作为加强内衬用于轿车前端、摆梁（Rocker）、后侧骨架和保险杠，A型柱铰链柱结合部、车顶纵梁B型柱结合部等关键部位结构泡沫能吸收更多的冲击能量,碳纤维增强聚合物基复合材料。适于制造车身和底盘零部件 减重幅度通常可达5065% 欧盟最近采用树脂传递模塑成型(RTM)工艺成功地试制出某轿车碳纤维底板 零件的数量由28个减少到8个，重量较钢约减轻50，而白车身的性能达到了原钢车身水平材料 美国除低成本碳纤维制备技术开发外，还在进行碳纤维增强树脂的开发，探索碳纤维增强塑料零部件的大规模制造工艺,VW公司的1-L概念车， 采用碳纤增强 复合材料车身外壳， 车身质量: 290 Kg,试制的轿车

12、碳纤维底板,在2005年JEC展会中展出的复合材料车身结构,一款A级轿车轻量化工作： 高强度钢目前现生产车型应用的品种有：烘烤硬化钢、加磷钢、低合金高强度钢、双相钢及TRIP钢 在个别车型中，为了达到轻量化设计要求，满足碰撞法规，在设计中使用了780MPa和980MPa 高强度钢应用研究： 双相钢980Y原从日本进口，现与宝钢合作试制；将在一车型中研究成形性及回弹补偿工艺 完成TRIP钢与HSLA钢点焊工艺研究 进行门防撞梁（强度1200MPa）冷成形工艺研究,一汽 高强度钢应用技术,一汽卡车大量采用抗拉强度340MPa级烘烤硬化钢板、含磷钢板代替普通强度钢板生产CA1092车身及驾驶室零件，

13、使零件厚度减薄 BH340烘烤硬化钢板共有23种零件，BIF340钢板共有18种零件，两种钢板每车用量228kg，单车降重约21kg 高强度冷轧钢板BIF340、BH340在商用车驾驶室上41种零件的应用，使高强度钢板占整车用冷轧钢板的用量由原来的8提高到当前的57.6,一汽与韩华综化（北京）合作完成了V221车型GMT材料保险杠加强板的开发,一汽热冲压成型轻量化制造技术研究,高强度钢板防撞梁等零件成形工艺研究 与大连理工大学合作在长春建生产线 现为一汽大众试制部件，逐渐为一汽集团配套生产,一汽 滚压成型技术应用研究,滚压设备模型,车门窗框、前后保险杠骨架采用了滚压成型技术； 高强度钢板纵梁的成形试验研究； 北方工业大学试制一种柔性滚压设备，生产变截面零件；正协商一种零件的柔性滚压技术，已发去数模。,滚压成型窗框,滚压成型窗框断面,奇瑞轻量化材料的应用,长安轻量化材料技术,白车身高强度钢应用示意图,吉利 NL-1车型已采用的轻量化技术 大量应用高强度钢板 241.1/445.6=54.2%， 车身减重39.3 Kg (39.3/484.3=8.1%),采用激光拼