第一篇：汽车用塑料的现状和发展趋势
汽车用塑料的现状和发展趋势
一、车身塑料使用现状
商用车塑料产品发展的最新特点是产品大型化和装配集成化。目前车身塑料制品中，1m以上的产品已经非常普遍，部分塑料产品长度已经达到2m以上。同时，产品集成化程度提高，像仪表板这样的总成已经集成为一体进行线下装配，也导致塑料配件具有更加复杂的结构。这样，不仅仅要求材料具有高流动、高刚性等基本性能要求，材料的颜色也必须有很好的稳定性。应用先进的加工工艺用于保证制品性能，降低扭曲等现象。下面仅仅就几种使用量较大的材料，介绍目前车身塑料使用现状。
1、改性PP材料
车身塑料材料中，目前使用最多的是改性PP系列材料。使用部件包括仪表板、车门护板、装饰面板等大型内饰部件和保险杠、水箱面罩、挡泥板等外装部件。以改性PP为主的聚烯烃材料已经占到车用塑料使用量的50％以上。改性PP材料目前在使用中，特别注重以下特点：
1．1 高流动性。目前改性PP材料的熔融指数往往达到20～30g/10min。以提高产品的熔接痕强度，降低表面熔接线。为了保证材料制品表观颜色的要求，对PP基料的选择也有更严格的要求，使用专门合成的PP材料满足改性要求。1．2 性能要求合理化。对于不同部位的产品，材料性能要求更为合理。例如，仪表板使用的改性PP有的已经达到了2G的弯曲模量和25KJ/M2的冲击强度，而门护板则要求在5KJ/M2左右的冲击强度即可。
1．3 密度成为重要指标。为了有效降低材料成本，在材料性能严格要求的同时，材料密度也成为一项重要的指标。目前，国内商用车塑料材料的价格已经占到塑料零部件价格的1/2，因此材料密度对于制品成本控制具有重要的作用。上述几个方面的要求往往是相互限制，因此对于材料的配方设计、制品加工等都提出了比以前更为严格的要求。同时，随着材料合成技术和加工技术的进步，部分内饰产品也开始用纯PP材料，进一步降低了材料成本。
2、ABS类材料
ABS的品种多，由于表面处理效果好。因此在车身材料中一直广受欢迎。由于ABS耐候性差，目前商用车中已经广泛使用高耐候的AES、ASA等材料作为ABS的补充。当产品需要表面处理时，例如水转印膜、喷涂时，采用ABS；不需要表面处理时，选用ASA、AES等。
3、SMC等玻纤增强材料
SMC综合性能远超过其他工程塑料、并且是可以在线喷漆的材料，在商用车车身开发中一直占有重要的位置。目前车用SMC的弯曲模量一般超过10GPa，冲击强度高达60KJ/m2以上，可以制备保险杠、支柱、发动机面罩、各类挡板等大表面积的制品。其他热塑性玻纤增强工程塑料也由于强度高，在实际使用中得到了广泛的应用，例如PC/PET-GF10、PP-GF30等材料。
二、车身塑料材料的使用趋势
车身塑料的使用除了性能要求和工艺要求等客观条件，还受到材料使用趋势等影响。这种趋势往往会形成强制的要求。目前在车身用塑料材料中，下面几个趋势正在成为现实。
1、材料统一性
这种统一包括基础材料和填料使用类型统一，用来方便回收增值。目前，内饰用塑料材料已经向着聚烯烃材料的方向统一，主要是改性PP、PE材料、聚烯烃弹性体等。外装材料目前仍然有多种材料在不同的车型中使用，目前主要的使用品种为改性PP、SMC、ABS类等。车用材料的回收已经成为一项法规性项目，塑料材料由于回收方便，可以在这方面做出一定贡献。
2、车身内饰空间的环境保护
目前，由于内饰附件已经基本塑料化，塑料制品在加工装配过程和使用过程中，会挥发出大量的有机物（VOC）。有效降低VOC已经是内饰材料的一个重大课题。目前，国内外许多材料厂商都在致力于低味道、低挥发性改性材料和环境友好型粘接剂等材料，满足车身内饰的环境保护要求。对于抗菌面料的研究也在努力推进中。
3、低成本材料方案
塑料制品的价格优势主要表现在加工装配简单。但是塑料本身是一种高价材料，并且材料价格对制品价格的影响较大。塑料材料的价格已经占到塑料零部件价格的1/3～1/2，这也说明车用塑料制品加工技术相对落后、制品功能性差导致增值过程太低，限制了车用塑料制品采用更优异的加工技术提高产品性能。低成本方案现在主要有两种方式。
第一是采用更低廉的材料，比如回收材料等。这种低附加值创新只能进一步恶化国内零部件环境，但不失为目前的一个有效方法。
第二是采用性能更优异的材料，通过降低产品用料来降低材料成本，同时提高加工技术。这种创新型低成本材料方案是塑料供应商和制品加工厂商一直在从事的方向，但是目前仍然收到价格限制而进步缓慢。
三、车身塑料应用的饱和性分析
目前，车身附件的塑料材料使用已经达到了一个很高的水平。塑料材料要扩大在商用车车身的应用，在可以预见的一段时间内，仍受到技术限制。分析车身附件塑料的饱和性，对于材料的进一步使用和发展都有重要的意义。
1、材料使用部位的饱和性分析
目前，车身内饰和外部装饰中，大表面积零件的塑料使用也已经得到了饱和程度。仅仅有部分零件尚未塑料化。主要包括各类支撑固定板、仪表板梁及其支架总成、座椅支架等各类支架等。这些部位由于收到一定的拉、压、弯等应力，往往采用金属部件。事实上，象座椅支架这样的产品，已经开始尝试塑料材料。目前，长玻纤增强塑（LFT）已经广泛使用在国外轿车领域，对于这些支架产品是非常合适的一类材料，由于新材料的成本和加工技术的不断进步，车身内饰外装部件实现全部塑料化已经非常接近。对于轿车上不断推进的全塑车身，商用车目前并不具备可比性。但是像车门这样的大型制件，采用塑料成型有一定的可行性。部分车身部件也已经采用SMC等作为成型部件使用多年。全塑车身发展过程中研究的高级加工技术，也推动了其他车身塑料部件进步。
2、材料使用类型的饱和性分析
同一制品使用的塑料材料中，往往可以采用不同的塑料类型。一般说来，任何一个制品都可以有2～3种材料满足使用要求。例如，发动机面罩可以采用SMC、ABS喷涂、改性PP、AES等材料，保险杠材料也可以采用金属、SMC、改性PP、PC/PBT等多种材料。目前已经形成了多材料相互竞争的局面。在设计初期，考虑成本、产量、车型配置，并预测后续产品改进等因素，进行合理的选择。随着新材料的不断进步，有更多的材料供车身产品选择。
3、塑料制品的问题与解决方案
虽然车身附件中塑料制品得到了广泛的使用，但是在使用中仍然存在许多问题。这些问题会导致客户对塑料制品的满意度下降，设计人员怀疑塑料制品的性能。一般来说，这种满意程度下降的直接反应就是改换为金属制品或者采用更高等级的塑料制品，从而增加了产品成本。例如，对于PP材料而言，无论如何改性，总是存在着低温脆性和高温刚性的矛盾，后结晶现象也造成尺寸稳定性相对较差。虽然针对不同制品采取了不同的材料方案和设计方案，外部装饰件的部分改性PP制品总不是令人满意。目前，新开发的商用车身（特别是中高档商用车）在重要外装件的使用中，明显降低了改性PP产品，而使用SMC作为保险杠、AES作为面罩等。从设计人员的反馈来看，改性PP的外装制品已经是低挡产品的别称。通过加工技术的进步来提高改性PP制品满意度的工作作为一个相对落后的领域，应该给予相当的注意。
塑料制品使用过程中的高维修费用也是一个问题，特别是保险杠这样的重要产品。虽然塑料保险杠可以在发生事故时可以起到保护对方的作用。但是绝大部分用户对塑料保险杠使用过程中的易损坏性和高维修费用总是不满意。从产品设计角度看来，目前最重要的依然是基于装配的设计（DFA），设计重点在于装配和运动干涉等信息，车身设计人员关注制品最后使用状态，却往往在设计初期无法预测塑料产品在制造过程中带来的潜在风险。塑料材料的使用都是通过制品制造体现出来，所有的零部件必须制备合格，才可以满足设计和使用要求。在材料选择和性能匹配已经相对完善的今天，基于制造的设计（DFM）就成为塑料应用的新课题。从现有发展看来，车身塑料制品的DFM主要表现在产品成型新工艺和CAE模拟两个方面。
在成型工艺方面，低压成型技术一直是塑料产品成型加工中大力发展的领域。气体辅助成型、注塑－压制工艺、模内装饰工艺等，都是低压成型技术的具体应用。其中气体辅助成型已经得到了广泛的使用。新工艺的实行，可以突破塑料制品原有设计限制，给车身塑料制品带来质的提高。
CAE模拟技术包括应力分析CAE和模流模拟CAE，也已经在生产中得到了应用。CAE技术有助于对制品强度和加工过程中出现的问题预测。目前，车身塑料制品的质量控制已经达到了量化阶段。CAE模拟可以有限控制开发风险，降低产品试制次数。
当成型加工和CAE模拟都用于产品开发阶段时，材料、制品设计、加工形成了三位一体的高级阶段。目前国内的商用车车身塑料产品设计正在向这方面迅速发
第二篇：汽车用塑料燃油箱
汽车用塑料燃油箱
一、引 言
汽车是陆地上主要的灵活交通运输工具,汽车工业是国民经济中极为重要的基础工业之一.随着汽车的大量生产,由此产生了如何节能省油、提高功能、节约用材、简化生产工序和降低成本等问题[1-3].汽车塑料化是大势所趋,它是基于三个主要理由,一是节能,二是提高功能,三是简化制造工序与工艺.汽车燃油箱是汽车部件中重要的机能件和安全件之一.传统的燃油箱是用金属制作的,由于金属加工的特殊性,成型较困难,且焊接缝处的强度也低,生产合格率较低,在使用中经常出问题.近年来,为了减轻汽车的重量以及降低成本,从金属材料到塑料树脂的转化已引起研究者的广泛兴趣.二、塑料燃油箱的特点
塑料燃油箱则可以较好地解决金属燃油箱出现的问题,因为:
(1)塑料的成型加工性好,易规模生产,简化生产制造工艺,改进了安全工作状况.(2)塑料有极好的耐化学腐蚀性,塑料燃油箱有抵御水、污物及其他介质的侵蚀作用并免去维修的麻烦.(3)塑料燃油箱的重量较金属轻,塑料相对密度仅为金属的1/8～1/7,所以与同体积的金属燃油箱相比较,其重量可大大降低,从而有利于减轻车重,提高车速,节省燃料.据资料统计,车重每减轻1kg,则1L汽油可使汽车多行驶0.1km.(4)塑料燃油箱形状设计自由度大,空间利用率高,可以加工成各种复杂形状,有利于充分利用车体的空间,从而可以增加燃油的载重量,提高汽车的续航力,例如PASSAT塑料燃油箱重3.5kg,容量51L加安全系数7 L,同金属燃油箱相比容量大6L,重量轻1.5kg.(5)塑料燃油箱有较好的热绝缘性,在车辆着火时汽油柴油不会很快升温,可延迟爆炸而使乘员在意外事故中增加生存的希望.(6)塑料燃油箱耐久性能优异,例如用高分子量聚乙烯材料长期稳定性能好,从而可使燃油箱的使用寿命达10年之久.在欧洲,塑料燃油箱首先由德国大众汽车工业公司于1973年开发成功并大规模生产,车种由PASSAT开始,之后,塑料燃油箱在汽车工业发达的国家,从原料到加工生产设备,发展得极为迅速,成为一门专门的加工行业.三、目前汽车塑料燃油箱成型工艺
目前,汽车塑料燃油箱的使用受到广泛关注,进而其加工成型工艺得到广泛的研究和开发.概括起来塑料燃油箱的成型工艺有以下几种.1.回转成型
轻的金属模可安装在回转成型机的机架上进行三维方向旋转,塑料粉加入热模具内,当旋转时,塑料粉不断熔融粘贴在热模具内壁,待完全塑化达到要求厚度后,往模具夹套内注入冷水进行冷却,然后脱模得制品.该法不足之处是很难保证转角处和狭窄断面处壁厚的均匀性.该法所需材料要求受热后在模具内壁形成紧密又均匀的融体.但是具备上述条件的材料却不能符合汽车燃油箱对性能的要求.2.阳离子聚合(单体浇铸)
阳离子聚合法是用己内酰胺单体注入受热回转模具内,阳离子聚合,冷却脱模.其优点是模具造价低,易于喷漆.由于此法只限于浇铸尼龙,不能完全满足汽车燃油箱要求的条件,故通常不采用此法.3.注塑
由于脱模受到限制,采用注塑生产燃油箱需分成两半件,然后再用粘合剂或热熔焊接将两半件粘合成整体.粘合强度往往随材料品种不同而有强弱,又注塑模具要承受高压(60～130MPa)注射,模具结构复杂,制造费用昂贵,以上是缺点.注塑的优点在于获得的成品壁厚易于控制,非常均匀,又在注塑模具内可以装配所需要的嵌件,可将燃油箱箱体与附属零部件注射组熔成一体.4.真空吸塑成型
将塑料板材加热用真空吸塑成型制成燃油箱两半件,然后再用粘合剂或热熔焊接将两半件粘合成一整体.它与注塑不同处:前者不能制成形状结构复杂的箱体,而且无法在成型时装配各种嵌件,又模具多为铝合金材料,强度要求相对低,结构简单,因而造价也低.缺点是也存在粘合问题.5.中空吹塑
探索和比较各种塑料燃油的成型工艺,中空吹塑成型是制造燃油箱最佳成型方法.目前塑料燃油箱主要采用此法.燃油箱中空吹塑成型时,物料连续加热熔融挤出,送进蓄料器中储存,再通过模芯模套由上往下挤出形成型坯,用两半片(哈夫)模具将型坯夹紧,然后往型坯内鼓气吹胀贴牢模腔内成型,经冷却脱模得成品燃油箱.该方法是最佳成型方法,既可以大规模生产,又简化了生产工序,也不存在粘接问题.四、目前常用的阻隔性塑料、塑料燃油 箱用料及加工工艺
不是所有的塑料都适宜于制造汽车燃油箱,首先材料必须能长时间承受高温与低温交变负荷,甚至能承受-40℃下的骤然变形,经测试必须符合安全技术条件和政府颁布的标准,还要有非常好的阻渗性.按照国际标准,现在汽车油箱的渗油量每天不超过2g,以后逐年减少,所以必须选用有阻隔性的塑料来作汽车燃油箱.常见的阻隔性树脂[4-7]有:聚偏氯乙烯(PVDC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、聚酯(PET)、新型尼龙(MXD6)、液晶(LCP)和含氟塑料等,其中液晶和含氟塑料不仅成本高而且加工也比较困难;聚偏氯乙烯虽然具有高度的阻气性、耐蒸煮性、透明性、耐化学腐蚀性,热收缩性小,安全卫生和成本低等优点,但其熔点(200℃)与分解温度(210℃)相近,成型加工十分困难,经济价值不大;EVOH虽然在干态和常温下有比PA和PVDC好的阻隔性,但是由于其韧性不够而不具备单独作为包装材料或容器的物性,必须与其他塑料复合;尼龙和其他阻隔性聚合物相比,具有低温和高温使用性能优异、力学性能好,在高温、高湿度下其阻隔性优于EVOH和PVDC的特点,因此作为高分子阻隔材料越来越得到广泛应用.考虑阻隔性、加工性及成本,通过一系列试验与尝试,高分子量、高密度聚乙烯非常适宜于制造汽车燃油箱,但其阻隔性不好,渗油率比尼龙高得多.其优点是:在低温甚至-40℃下仍不失其韧性,易于吹塑成型,易于摩擦焊接、热元件焊接、高频焊接、以及热空气焊接,由于密度小,所以塑料燃油箱重量远轻于金属.但是聚乙烯的阻油性差,使其受到了限制.目前,常用的聚乙烯塑料燃油箱主要采用以下生产方法[8-10]来提高和改善中空容器阻隔性:(1)内壁进行表面处理的单层塑料燃油箱的方法,常用方法: ① 环氧喷涂法,此法较落后,效果也差,现已基本被淘汰;② 磺化(SO2气体)处理法,该法较成熟,美国、日本等国家迄今仍在使用;③ 氟气(F2)处理法,该方法是在吹塑成型过程中,同时向油箱内部吹入含有1%氟的氮气,使其油箱内层形成防燃油渗透的含氟层.氟化处理是在整个正常吹塑成型周期内实施的,通过由氟原子取代聚合物链上的氢而使容器的内表面发生化学变化,即在极性、内聚能、密度和表面张力方面发生变化,这种变化降低了湿润、扩散和最终的非极性液体的挥发.由于这种变化仅发生在表面(深度为5～10nm),所以抗张、冲击强度均没有发生明显变化.经氟化处理后,油箱的渗透汽油量降低效果比较显著,可由16g/24h降至0.5g/24h.但是,上述三种方法中的后两种方法,均要造成公害,引起环境污染,不宜采用.(2)聚乙烯与阻隔树脂共混改性使阻隔树脂在基体树脂中形成层状的方法.一般认为层状共混阻隔改性的机理是:起阻隔作用的阻隔树脂(尼龙或乙烯-乙烯醇共聚物即EVOH)分散相呈层状分布于连续相机体树脂中,阻隔层与基体组成多层结构,使得容器中溶剂分子穿透途径变得迂回曲折,增加了途径的长度,因而增加了容器的阻隔性能,为了得到这种层状结构,原料必须满足下列条件: ① 基体树脂必须易于加工,并在特定的设备内加工,它必须具有较低的流动活化能,其粘弹特性应与阻隔树脂相匹配;② 阻隔树脂应与基体树脂不相容,它在加工温度下有较高的熔点和粘度,并应具有足够的熔体拉伸性,以至受到剪切而形成大的片状;③ 必须加一定量的相容剂,控制阻隔树脂与基体树脂间的界面张力.为了使阻隔树脂能以层状分散于基体树脂中,还必须选择合适的加工工艺条件.在加工过程中,如果流场较弱,阻隔树脂没有被足够拉伸,而以较大颗粒状分布于基体树脂中,共混物的阻隔性能不好;反之,流场过度,阻隔树脂由于受到过强的剪切而被破裂成微粒,不形成片状,共混物的阻隔效果同样得不到改善.例如在高密度聚乙烯中加入7%阻隔尼龙片,可以使材料对燃油的渗透性比纯HDPE燃油箱减少97%,该产品已用于LousElan车上,但制备工艺复杂,成本高.(3)另一种途径是采用多层共挤技术,即HDPE层、粘结层、阻隔层(PA或EVOH)、粘结层、HDPE层5层共挤出成型,其中阻隔层用的是具有阻隔性的树脂如尼龙或乙烯-乙烯醇共聚物等;粘结层用的粘结剂对阻隔材料和HDPE有较强的粘结力、良好的粘结耐久性能和加工性能;HDPE作为内层和外层,起成型、强度、骨架等作用.该方法的优点是:成品质量优良,特别是抗燃油渗透性能优异.但这一方法对设备要求高,工艺控制困难,要求专用的多层中空吹塑成型机.现在,塑料燃油箱已广泛用于汽车上,国产与国外同类产品的性能比较见表1.五、目前塑料燃油箱的检测
把原料吹塑成型制成塑料燃油箱成品,根据实物对燃油箱进行检测,美国和欧洲对汽车塑料油箱制订了严格的技术标准.目前常用的检测项目如表2.表1 国产塑料燃油箱材料与国外同类产品的性能比较
项 目单 位齐鲁石化DMDY1158德国GM7746中科院化学所OXU-1中科院化学所OXU-2中科院化学所OXU-3MI(190℃,2.16kg)g/10min 0.0170.0210.050.060.06熔融温度℃138.7136.2137138138拉伸强度MPa47.528.828.827.628.3断裂伸长率%2850809493弯曲强度MPa24.122.623.024.725.0弯曲模量MPa689.5603715724862.0缺口冲击强度J/m***燃油渗透量g/24h 2.65 2.30 2.06 1.75
表2 常用的汽车燃油箱检测项目
检测项目要 求 指 标
坠落试验箱体内注满冷冻液,在-40℃环境中和常温放置12h,由10m高度自由落下,箱体不破裂,不泄漏摆锤冲击箱体内注满冷冻液,在-35℃环境中放置12h,用1t重的摆锤,冲击能量为4kJ,冲击后箱体不出现裂纹,不泄漏尖锤冲击箱体内注满冷冻液,在-40℃环境中放置12h,用14.7N尖锤,冲击能量为30J,冲击后箱体不出现裂纹,不泄漏燃烧试验箱体内注满50%燃油,置于直接、间接火焰上120s,箱体不破裂和爆炸耐热性试验在95℃的环境中加热1h,无泄漏变形耐冷热交变循环试验按80℃(16h)→室温(1h)→-40℃(6h)→室温(1h)为一个循环,共14个循环后无泄漏变形耐老化性试验大气中暴露一年半后,性能无显著下降耐压试验箱体内注满液体,在0.03MPa的压力,53℃下,加压5h,箱体不破裂、不泄漏耐振动性试验常温、振动加速度28.4m/s2、振动频率33.3Hz,振动方向和时间:上下(4h),左右(2h),前后(2h),不破裂、不泄漏气密性试验常温,充以0.03MPa(表压)的气压,持续30s不得有任何渗漏现象产生渗透试验箱体内注入50%含芳香烃的燃油,在+40℃温度环境中8周,按西欧、日本标准平均泄漏<20g/d;北美、美国标准泄漏<2g/d
六、汽车用塑料燃油箱的现状及前景
汽车用塑料燃油箱始于20世纪70年代的欧洲,开发得最早的国家当属德国和美国,多用于轿车中,但客车和载货车上的用量也不断扩大.国外,塑料燃油箱已步入成批规模化生产.近年来,由于我国汽车的迅速发展,引进了多项整车及零部件制造技术,大大地促进了我国汽车工业的发展和轿车制造技术的进步,缩短了同世界先进国家汽车工业的差距.就塑料燃油箱而言,均已逐渐采用塑料燃油箱代替金属燃油箱,并在国产化的工作中取得了较好的成就.但是,同国外先进水平相比,我们的汽车用塑料燃油箱还存在较大差距.为了适应汽车国际市场的竞争,大力开发和推广塑料燃油箱的技术,已成为我国汽车工业发展中必须引起重视和亟待解决的课题.随着世界汽车的迅猛发展,以及防止大气污染等,美国环保局提供了新的严格的对烃的渗透极限,要求碳氢化合物的排放量低于0.2g/24h,预达此要求必须采用具有高阻隔性的燃油箱,鉴于油箱的生产情况,多层共挤出的塑料燃油箱比较好.展望未来,塑料燃油箱在汽车上的应用有着广阔的前景,广泛使用多层复合塑料燃油箱替代金属燃油箱和单层塑料燃油箱将成为21世纪世界汽车工业发展的趋势.1 丁浩.塑料工业实用手册,1996:859-913 2 我国汽车用材料的现状及发展(国家教委蓝皮书)3 颜发清.汽车研究与开发,1999;5:36-43 4 何祚云,熊远凡,杨月辉.中国塑料,1996;10:17-24 5 陈鸣才.高分子材料科学与工程,1987;3:46-49 6 杜强国.高分子材料科学与工程,1991;7:28-30 7 雷景新,徐僖.高分子材料科学与工程,1998;14:97-99 8 J.P.62201956 9 J.P.58181642 10 J.P.63238756
第三篇：汽车零部件的现状和发展趋势
西南科技大学城市学院毕业设计
第一章 汽车零部件市场的现状......................................................................I
1.1 汽车零部件市场面临的形势...........................................................II 1.2 汽车零部件市场存在的问题...........................................................II 第二章 汽车零部件产业发展趋势...............................................................III 第三章 汽车零部件的制造方法...................................................................IV 3.1 铸造工艺..........................................................................................IV 3.1.1 金属型铸造............................................................................V 3.1.2 压力铸造................................................................................V 3.1.3 低压铸造...............................................................................VI 3.1.4 离心铸造...............................................................................VI 3.1.5 熔模铸造...............................................................................VI 3.2 锻造工艺..........................................................................................VI 3.2.1 自由锻与模锻（含胎膜锻）...............................................VI 3.2.2 锻造的特点及适用范围.....................................................VII 3.3 焊接工艺........................................................................................VII 3.4 冲压工艺.......................................................................................VIII 3.5粉末冶金工艺................................................................................VIII 第四章 中国汽车零部件发展目标...............................................................IX
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第一章 汽车零部件市场的现状
1.1 汽车零部件市场面临的形势
真正意义的中国汽车业和中国汽车配件业是在改革开放以后发展起来的。汽车配件作为一个产业是伴随着汽车业的发展于九十年代初确立。目前我国汽车工业正处于快速发展的关键时期，汽车业新一轮购车热潮掀起，一批整车厂汽车公司销量连续高速增长，在汽车市场火爆的带动下，以离合器、汽车底盘、汽车前后桥以及汽车零部件制造加工、汽车改装、汽车修理等相关行业的汽配市场呈现出快速发展之势。汽车工业的发展为汽车配件工业的发展带来了极大的机会。中国汽车工业产业目前每年对零配件的需求量达到八百亿元人民币左右，而每年从一级市场到区域经营再到零售商的汽车零配件三级流通至少要完成二千四百亿元人民币的交易额。1999年全国零配件的总供求量为700亿人民币，进口汽车配件的总需求量近7亿美元，而且将以每年11％—20％的速度增长。从总量和趋势来看，中国汽配市场都呈现出巨大的发展空间。
1.2 汽车零部件市场存在的问题
在汽车产业高速发展的带动下，近年来汽车零部件出现了迅猛发展之势，但也应该看到，中国汽车零部件在全球供应链中的地位还很脆弱，在众多发展机遇的同时，零部件发展的滞后问题日益凸显：
1、产业结构不合理目前中国汽车零部件企业总体上还处于一个较低的层次，几万家汽车零部件企业遍布全国各地，但真正达到规模要求的却很少。由于力量分散，所以整体优势难以体现出来，导致产品开发投入少，手段落后，数据积累少，无法形成较强的开发能力，难以满足外商大批量采购的需要。
2、自主开发能力弱，缺乏名牌产品中国虽已基本形成了为国内汽车配套的完整体系，但汽车零部件企业产品趋同、规模小，抗风险能力低；产品技术含量较低，缺乏可持续发展能力，尤其缺乏轿车主要总成和关键部件的核心技术。企业普遍缺乏自主开发能力，绝大多数企业研发投入目前只占销售收入的1.4%左右，远远低于跨国公司平均5%的水平。
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3、企业规模小、专业化程度低目前中国有几万家汽车零部件企业，但达到经济规模要求的很少，大型企业比例不到1%，大中型企业比例不到15%，零部件企业总体上“弱、小、散”局面没有得到根本改善。地方、部门、企业自成体系，急功近利，不能从战略角度进行审慎投资，故雷同化严重。这样，就很难进入利润丰厚的高端市场。由于力量分散，所以整体优势难以体现出来，多数企业未进入整车配套市场，而只是单一的社会维修服务配件供应商。
4、产品标准化、系列化、通用化程度较低企业品牌经营意识较差，产品标准化程度低。由于中国汽车整车，特别是乘用车主要车型来源于不同国家、不同公司，产品采用的标准不同，系列也不同，这为汽车零部件产品的标准化、系列化、通用化工作带来较大困难，严重制约了零部件产业的进一步发展。
5、生产成本控制压力较大中国零部件的发展环境面临上下游的成本压力，特别是零部件的成本控制的压力依然很大，利润空间日益狭小。
6、出口结构“三低一高”中国汽车零部件出口结构不合理，过多依靠材料密集型、劳动密集型产品出口，表现为“三低一高”，即低附加值、低科技含量、低价格、高能源消耗的产品，出口效益差，竞争能力不强，且各自为战、恶性竞争严重。人民币的不断升值对汽车零部件出口的影响也是与日俱增。
第二章 汽车零部件产业发展趋势
中国汽车零部件产业要想取得进一步发展，就必须纳入世界汽车零部件产业的发展轨道，顺应世界汽车零部件产业的发展潮流。
1、全球化经济全球化就是以科学技术迅猛发展为动力，以信息化网络服务为平台，以跨国公司的全球运作为载体，而进行的一场全球范围内的产业结构调整。资源由仅仅依靠一个国家内部资源开始向全球配置。零部件全球化涉及采购、生产、研发、销售、服务等许多环节，具体表现为零部件采购全球化、生产外包化、合作研发全球化和售后服务网络化等。
2、专业化、规模化经济全球化对零部件产业的发展产生了巨大的影响，由于整车与零部件企业的结构关系正在发生改变，致使零部件产业出现了两
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个非常重要的变化：零部件区域化向全球化转变，在零部件企业总数大幅减少的同时，全球化专业性集团公司越来越多；劳动密集型产业向低成本国家和地区转移，并与大跨国公司形成层级供应关系。产生的后果是零部件产业全球资源的再配置和全球采购范围的扩大。
3、技术高新化世界各大汽车零部件厂商纷纷把航天、航空、电子和信息等高新技术应用于汽车零部件和总成上，使安全、节能和环保技术得以广泛应用，高新技术的应用使汽车的动力性、经济性、可靠性和舒适性不断提高，使汽车自动化、智能化、电子化、信息化发展加速。尤其是以电子信息技术为代表的高新技术，不仅在汽车零部件产品中广泛应用，而且还延伸到开发设计、试制、生产、检测以及售后服务等若干方面。
4、精益化精益生产、准时供货、零库存、及时服务的要求，使得零部件供应厂商要承担起产品的设计开发、制造检验、质量保证、及时供货以及市场服务的全部责任，需要零部件企业对自身进行准确的市场定位，实行系统化设计、模块化供货，各环节都要精益化，以提高企业的竞争力。
5、本土化由于新兴市场具有潜力巨大、成本低的特点，跨国公司在实施全球化战略的同时，积极推行本土化策略，即利用本土资源、在本土生产适合当地消费者需求的车型和零部件产品，同时提供营销和金融服务，形成本土化的竞争力，以实现贴近本土客户和市场的目标。
6、与整车企业合作更密切国内一些汽车零部件企业，应当从发展战略角度认真审视自己，抓住战略发展机遇，主动靠前，同整车企业结成合作伙伴关系；作为整车企业，更应该转变自己的经营理念，积极调整同零部件企业之间的关系。只有形成合力，才能提升市场的竞争能力。
第三章 汽车零部件的制造方法
3.1 铸造工艺
将熔化的金属液浇注到铸型中，待其凝固冷却后, 获得一定形状的零件毛坯或零件的成形方法。铸造的毛坯或零件称为铸件。
铸件材质：铸铁、铸钢、铸铝、铸铜 铸铁：白口：C以FeC形式存在 灰口：C以片状自由态存在
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球铁：C以球状自由态存在 可锻：C以团絮状存在 蠕墨：灰口铁中添加稀土元素
图3-1 砂型铸造的工艺过程
特种铸造：指与砂型铸造不同的其他铸造方法。
方法种类：金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、熔模铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造等等。3.1.1 金属型铸造
概念：借助重力将熔融金属浇注入金属铸型获得铸件的方法。
特点：“一型多铸”，铸件精度和力学性能高。尺寸精度IT12-IT16，表面粗糙度Ra6.3-12.5 应用：用于形状不复杂的中、小铸件的大批量生产中。如汽车中的铝合金缸盖、进气管及活塞等。3.1.2 压力铸造
概念：指将熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。特点：高压、高速充型（压力：5-150MPa，时间：<0.15s，充填速度：5-100m/s），无流动性问题，生产率很高，适用于大批量生产（设备、铸型投资大）。组织细密，精度高：力学性能比砂型铸造提高20%-40%。精度：IT11-IT13，Ra1.6-6.3。排气困难，这可导致铸件表皮下产生含气体的微孔，容易引起压铸件变形。因此，压力铸造铸件不能进行热处理。
应用： 在汽车上的压铸件上百种，如铝压铸件缸体、缸盖等。
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3.1.3 低压铸造
概念：在20-60kPa的压力下，使金属液自下而上热压入铸型并在压力下结晶凝固的铸造方法。
特点：压力可控，压力下凝固，组织致密，无缺陷。成品率高，金属利用率高(可达95%)。铸件表面粗糙度可达IT14-lTl2，最小壁厚为2-5mm。
应用：适用于各种材料的铸型(金属型、砂型、壳型和熔模铸型)。可以生产铝、镁、铜合金和少量钢制薄壁壳体类铸件，例如发动机的缸体和缸套，高速内燃机的活塞、带轮、变速箱壳体等。3.1.4 离心铸造
概念：将熔融金属浇入绕轴回转的铸型中，在离心力的作用下凝固成形的铸造方法。
特点：在离心力作用下结晶，铸件组织致密，但内表面质量较差，尺寸不够准确。
应用：主要用于制造铸钢、铸铁、有色金属等材料的各类管状零件的毛坯。常用于铸造要求壁厚均匀的中空铸件。3.1.5 熔模铸造
工艺过程：蜡模—结壳（涂挂耐火材料）—脱蜡—焙烧（硬化）—填砂—浇注—破壳取件
特点：没有任何分型面，精度较高。
应用：形状复杂的零件（如叶片）、难以切削加工的零件（如刀具）
3.2 锻造工艺
锻造：利用金属材料的可塑性，借助外力和模具的作用,使坯料或铸锭产生变形并形成所需要的形状、尺寸和一定组织性能的零件的加工方法。锻造加工的主要形式有：
3.2.1 自由锻与模锻（含胎膜锻）
自由锻的主要设备：锻锤、压力机
模锻的主要设备：模锻锤、模锻压力机（锻模固定在锤头、砧座上）胎膜锻：自由锻设备+锻模（不固定在锤头上）模锻按成形温度又可分为：
热锻：锻造过程结束时，锻件温度高于材料的再结晶温度。（通常，对
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钢铁材料，要加温至1200度左右）。热锻无加工硬化现象，但要经历再结晶过程，即锻后变形大，属非精密成型，所需压力小。
冷锻：在室温或经软化退火处理后进行的锻压，所需压力较大，锻后变形小，是一种精密成型技术，在汽车的小型零件加工中有广泛应用，主要用于中低碳钢。
温锻：介于前两者之间的加热锻造，也是一种精密成型技术，具有前两者的优点。
3.2.2 锻造的特点及适用范围
(1)可改善金属组织，细化晶粒，提高材料力学性能。(2)不需要切除金属，材料利用率高，工件强度高。(3)锻压件力学性能好、表面光洁、精度高、刚度大。(4)实现机械化、自动化，生产率高。
(5)金属变形不能太大, 工件形状不能太复杂, 设备投资大。锻造的适用范围：
汽车中锻造的主要应用如下：
(1)发动机：曲轴、连杆、连杆盖、凸轮轴、进排气门等。
(2)前悬架：上悬臂架、下悬臂架、转向横拉杆球铰头等。
(3)前桥：转向节、转向节臂等。
(4)转向：转向扇形轴、转向摇臂等。
(5)后桥：后车轴、外壳末端。
(6)驱动轴：驱动轴、十字轴、轴叉、变速齿轮。
(7)差速器：主动小齿轮、环齿轮、凸缘叉。
(8)等速万向节、半轴齿轮轴、轴承外座圈、内轴承座圈。
3.3 焊接工艺
焊接：通过加热或(与）加压，并且用(或不用)填充材料,使工件达到结合的一种方法。
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图3-2 基本焊接方法及分类
3.4 冲压工艺
冲压：在常温条件下利用模具和冲压设备对金属板料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和性能零件的加工方法。常用于汽车覆盖件、密封件的加工。
冲压工艺：分离工序和成形工序。最常用四个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形。
冲裁：将板料分离成零件与废料两部分。分落料与冲孔两种，前者落下的是所要的工件；后者落下的是废料。
弯曲：使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度。拉深：使（板型）坯料变成中空型零件。成型：翻边、胀型等。
在汽车生产中，这几种工艺通常是共同使用的。
3.5粉末冶金工艺
粉末冶金： 以分割成很细小的金属或非金属粉末颗粒做原料，通过固结
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使其成为具有一定形状制品的工艺过程。
图3-3 粉末冶金工艺过程
第四章 中国汽车零部件发展目标
最后我介绍一下中国汽车零部件行业的“十一五”规划（2006年至2010年)的发展目标：
到2010年，形成面向国际国内两个市场、层次分明、比较稳定的专业化和规模化汽车零部件配套体系，为汽车产业成为国民经济支柱产业提供强有力的支撑，为把中国建成世界零部件制造基地打下坚实基础。
到2010年，汽车零部件总产值目标为13000亿元，其中整车配套产值为7300亿元，社会维修配件产值为1700亿元，出口为4000亿元(即500亿美元)。出口平均年递增27.5%。力争进入国际配套市场的零部件比例为30%左右，技术和资金密集型产品出口比例要有明显增加，并建成一批零部件出口基地。
到2010年，形成跨地区、面向国际国内两个市场的若干家拥有自主开发能力、能够与整车同步开发，实现系统化设计、模块化供货、具有国际竞争力的零部件供应商；形成层次分明、关系稳定、专业化、规模化明显、效益良好的零部件配套体系。
到2010年，初步形成一批关键零部件开发中心，形成与整车同步发展的关键零部件开发能力；关键零部件强势企业要基本形成产品开发能力；汽车零部件行业力争为国内联合开发的汽车新产品承担20%以上的开发任务，为国内以我为主开发的汽车产品承担30%-40%以上的开发任务。
现在，中国汽车零部件产业正处在新一轮的发展高峰期。中国经济的持续稳定发展，汽车市场的连续兴旺，国际采购商对中国汽车零部件的青睐，为中国汽车零部件的发展带来了大好机遇。中国企业只有加强行业交流，努力办好企业，才能开创一个有竞争力的和谐发展的汽车零部件行业的新局面！
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参考文献
[1] 田光辉，林红旗.磨具设计与制造.北京大学出版社，2015 [2] 巩云鹏、田万禄等主编.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版，2000 [3] 高泽远，王金主编.机械设计基础课程设计.沈阳：东北工学院出版，1987 [4] 任玉田等．机床计算机数控技术［M］．北京:北京理工大学出版社，2002
第四篇：汽车材料的应用现状与发展趋势探讨
http://www.feisuxs 得到无间隙原子的材料组织[9]。IF钢是目前世界最先进的汽车用钢之一。由于没有间隙原子，IF钢具有优越的深冲性能，近年来由于冶炼技术的提高，钢材强度也进一步提高，目前其最高强度已经达到了440MPa[10]。高强度的IF钢广泛用于制造车身结构件和“开合件”，能使汽车构件减轻、变薄，因此，发展、应用前景很广阔[11-13]。
BH钢（Bake Hardenable Steel）,即烘烤硬化钢。这是一种低碳、低屈服强度和较好成形性的钢。在其成形过程中产生应变硬化，随后通过油漆烘烤（约170℃）或高温处理，产生烘烤硬化，能很好的解决钢板的成形性和抗凹陷性的矛盾，还能获得良好的表面质量[14]。世界多家汽车公司均已掌握了BH钢的相关工艺技术，诸如特殊的冲压工艺技术、激光焊接技术等，使BH钢的应用范围向制造汽车外覆件，如发动机罩、行李箱盖板、车门等发展[15]。
DP钢（Dual Phase Steel），双相钢。双相钢最早发展于20世纪70年代，其组织中主要由铁素体和马氏体组成。马氏体为强化相，以小岛状形式分布于铁素体上，其体积分数通常随强度的增加而增加；软相铁素体是连续的，从而使这类钢具有极好的延展性。但是，当发生形变时，应变主要集中在被岛状马氏体包围的强度相对较低的铁素体上，产生高硬化速率且具有高延伸率[16]。因此，与具有相同屈服强度的普通钢相比，DP钢具有更高的抗拉强度，是一种高成形性、高强度的钢材，制造工艺和方法比较简便。它主要用于需要高强度、高抗碰撞吸收能且对成形要求严格的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统等[17]。如美国通用和福特公司用双相钢制造汽车轮辐，质量减轻约14%，而疲劳寿命可达普通碳素钢的2倍[18]。
TRIP钢（Transformation Induced Plasticity Steel）,相变诱导塑性钢。此种钢是由贝氏体、奥氏体和铁素体组成的一种低碳型高强度钢。因其应变诱发残余奥氏体发生马氏体转变，提高了钢材的强度和延性而得名[19]。TRIP钢比具有同样强度的钢材有更高的疲劳强度。这是由于在钢材变形时形成的疲劳裂纹的尖部，局部的残余奥氏体转变为马氏体产生了显著的加工硬化，并伴随相变产生的压应力阻碍了疲劳裂纹的扩展，因而改善了疲劳性能[20]。在汽车制造中选用TRIP钢制成车架横梁件或者其他构件上，可以充分发挥这种钢既有高强度、又有高塑性的特点，达到轻量化和降低油耗、减少排放的目的，而且可以改善整车的安全性能，提升该车的性能等级[21]。
镀锌板因其具有良好的可焊性、成形性、镀层附着能力，特别是优良的耐蚀性，近年来发展和应用非常迅速，现在已开发出很多产品[22]。早期镀层多为纯锌镀层，近年来又开发出了热镀Zn10%-Fe20%合金镀层板、电镀Zn-Ni合金镀层板等新产品，其镀层结合力、防腐性能、成形性能以及综合性价比等更好。目前，围绕汽车轻量化、高安全性、绿色环保等因素，大量新的镀层钢板正在研发当中，原有产品也正在进行性能改进。
超细晶粒钢是当前世界汽车用钢铁材料研究的热点。超细晶粒钢是21世纪先进高性能结构材料的代表。其强化思路具有明显的特点，即通过晶粒的超细化同时实现强韧化，完全
http://www.feisuxs 具有高的弹性变形能力；②其密度约为钢的1/3，纯铝的密度仅为2.68g/cm3;③具有良好的导热性，导热性比钢大3倍，仅次于铜；④机械加工性能比钢高4.5倍；⑤单位质量导电率为铜的2倍；⑥其表面具有良好的耐蚀性，可形成致密的氧化膜，即使在酸性介质中也具有良好的耐蚀性；⑦加工性能好，可铸造，容易和一些金属融合形成性能优异的铝合金，可锻造、焊接、轧制、冲压成形，类同于钢，以满足不同的使用个加工要求；⑧无磁、无毒、无火花放电[32-34]。
汽车用铝合金主要有变型铝合金和铸造铝合金两大类[35]。变型铝合金主要用于制造汽车散热系统、发动机罩、车身等。铸造铝合金主要用于制造变速箱壳体、发动机缸体、轮毂等。未来汽车材料构成比例中，铝合金的比例还会进一步增加。如在德国的试验车中，铝合金使用率达到了全部材料质量的30%。可以预言，未来若干年铝合金仍旧是汽车轻量化选材的首选材料[36]。
除了铝合金外，镁合金也是车用轻质合金材料之一。虽然镁合金的用量远不如铝合金，在汽车上的应用比例约占0.3%，平均质量约5KG，但是，近年来镁合金的用量正在迅速增加[37]。
镁合金材料具有密度小、可回收、比刚度接近铝合金和钢材、比强度高于铝和钢材、易切削、尺寸稳定性好、优良的阻尼减震性能、抗EMI电磁波等优点[38]。
研究汽车用镁压铸件并将镁合金材料应用于汽车制造是汽车轻量化的热点。镁合金用于制造座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车安全性和舒适性，制造发动机气缸盖、离合器壳、变速器壳等在降低噪声方面优于一般金属材料。此外，镁合金还被大量应用于制造汽车仪表、车门框架、转向盘等元件。欧盟、日本、美国等用镁合金以制造零部件为主，占汽车用镁合金用量的80%以上[39-40]。
除了常用镁合金外，各种新型镁合金相继问世，据2007年第1期《现代材料动态》报道，一种耐热、抗蠕变稀土镁合金汽车材料由瑞格镁业研发成功，并用于制造多个汽车部件。
钛合金属于新型结构材料。钛合金具有优异的综合性能，密度小，密度仅为钢的60%左右，比断裂韧性和比强度高，抗腐蚀性能优异，在较高的温度下仍能保持较高的强度和其他机械性能，可在450℃~500℃的温度环境下长期工作而不失效。钛合金还有较好的低温性能，如间隙元素极低的钛合金TA7，在—253℃还具有一定的塑性[41-42]。
随着科学技术的日渐成熟和低成本钛合金的开发，钛合金在汽车材料上的应用得到了不断的发展。日本正在用Ti-5Al-2Cr-Fe合金试制曲轴。宝马、法拉利、本田、通用等世界著名汽车厂家已经将钛制连杆、气门、气门弹簧等应用于发动机。通用、大众公司底盘系统中悬挂系统的加速器、制动踏板、紧固件等也采用了钛制零件。此外，钛制轮毂、阀、螺栓、中控台面板等零件在通用、福特等汽车产品中亦可见[43-44]。
4.车用陶瓷
陶瓷是一种具有独特的力学、热学性能的无机非金属材料。它具有高温强度高、耐腐蚀、5
http://www.feisuxs [11] WANG Zhaodong, Guo Yanhui,Xue Wenyang,etal.Effect of Coiling Temperature on the Evolution of Texture in Ferritic Roolled Ti-IF Steel[J].J.Mater.Sci.Technol.,Vol.23 No.3:337-341,2007。[12] 李文彬,高强度汽车用钢板的生产和研究[J].重型汽车,2005.4:20-22。
[13] 傅世枢,当代汽车用钢和超轻钢制汽车技术的开发[J].汽车工艺与材料,2008年,第2期：39-48。[14] 谭善锟,潘兴旺,李明,等.奇瑞轿车用钢板[J].汽车工艺与材料,2004年,第6期:59-64,74。[15] 徐津津.新型轻质材料在汽车发动机罩上的应用[J].上海汽车,2008.3:44-46。
[16 ]V.Abousi,H.Saghafian,Sh.Kheirandish etal.A Study on the Wear Behaviour of Dual Phase Steel[J], J.Mater.Sci.Technol.,Vol.23 No.1: 107-120,2007.[17] 冯伟卿，双相钢在汽车行业中的应用[J].上海汽车,2008.4：39-42。[18] 陆匠心,王利.高强度汽车钢板的生产与应用[J].世界汽车,2003.7:47.[19] 王利,陆匠心.宝钢冷轧汽车板的发展和应用[J].世界钢铁,2002年,第6期：2-6。
[20] 姚贵升,塑性变形诱导相变钢TRIP钢的性能和应用[J].汽车工艺与材料,2006年,第6期:13-18。[21] 叶平,张梅,苏钰,等.TRIP钢在汽车地盘结构件中的应用[J].汽车工艺与材料,2006年,第9期:23-25,27。[22] 杨键.汽车镀锌板的发展[J].中国冶金,1997年,第6期:40-42。
[23] 张富强,朱心昆,梅东生.微米级超细晶粒钢细化工艺的研究进展[J].汽车工艺与材料,2007年,第8期:39-41。
[24 ] 周建军,谢小梅.超细晶粒钢的应用研究[J].汽车工艺与材料,2005年,第5期:22-24.[25] 叶天汉,黄光伟,韦民,等.汽油发动机合金化优化设计[J].装备制造技术,2008年,第5期:12-14。[26] 晓青.现代汽车发动机材料发展新动向[J].金属世界,2004年,第4期:39-44。[27] 王忠诚,孙向东.《汽车零部件热处理技术》[M],北京:化学工业出版社,2007年。[28] 肖燕.现代车用金属材料及其发展趋势[J].金属世界, 2005年,第4期:48-51。[29] 李鸿鹏,轿车车身技术的新发展[J].汽车实用技术,2003年,第9期:41-43。[30] 张孝福,汽车用不锈钢[J].上海金属,2000年7月,第22卷,第4期：3-7。
[31]陆刚.铝、镁、钛合金材料在汽车工业中的应用和发展[J].上海有色金属,2006年6月,第27卷,第2期:43-48。[32] 廖君,车用铝合金轻量化材料[J].汽车工艺与材料,2008年,第2期:8-10。
[33] 马鸿图,李志刚,易红亮,等.汽车轻量化及铝合金的应用[J].世界有色金属,2006年,第10期：10-14。[34] 武仲河,战中学,孙全喜,等.铝合金在汽车工业中的应用与发展前景[J].内蒙古科技与经济,2008年5月，第9期,总第163期:59-60。
[35] 尹晓辉,刘静安.汽车用铝材的现状、发展趋势与重点研发方向[J].铝加工,2007年,第5期，总第177期:10-17。
[36] 倪德明.铝、镁合金材料在汽车工业中的应用[J].上海汽车, 2007.08:39-41。[37] 彭岳华,镁合金材料在汽车中的应用[J].汽车与配件,2008-20:46-47。
[38] 徐津津,新型轻质材料在汽车发动机罩上的应用[J].天津汽车,2008年,第4期:42-44。[39] 果玉芝.镁及镁合金在汽车制造方面的发展前景[J].农机使用与维修,2007年,第1期:68。
[40] 孙全喜,战中学,李进军.汽车用镁合金的现状与发展前景[J].内蒙古科技与经济,2008年5月,第9期,总第163期:73-74，76。
[41] 肖永清.诠释现代汽车用钛合金的应用及前景[J].铝加工, 2008年第1期：41-43。
[42] 张大杰,张凤杰.钛合金在汽车轻量化中的应用[J].Ti钛工业进展,2007年2月,第24卷,第1期：32-35。[43] 余洪.金属钛及其合金[J].汽车工艺与材料, 2004年,第12期:6-9。
[44] 陈元华,杨沿平.镁合金在汽车轻量化中的应用[J].桂林航天工业高等专科学校校报,2008年,第1期（总第49期）:20-22。
[45] 符锡仁.汽车用陶瓷材料[J].汽车工艺与材料,1992年,第9期:34-36。[46] 冯波.特种陶瓷在汽车上的应用及发展状况.湖南农机,2007.03:129-130。[47] 庾晋,车用陶瓷前景[J].江苏陶瓷,2002年12月,第35卷,第4期:24,28。
[48] 朱则刚.车用塑料的发展和未来[J].化工科技市场, 2006年7月,第29卷,第7期:16-20。[49] 马鸣图,杨洪,魏莉霞.汽车轻量化和塑料复合材料的应用[J].新材料产业, 2007年,第9期:34-38。[50] 朱建芳 编译.塑料和复合材料为汽车飞机节能助力[J].国外塑料,2008年,第26卷, 第2期:46-50。[51] 周绍荣.塑料在汽车工业中应用的发展趋势[J].商用汽车杂志,2005年,第10期:94-96。
第五篇：汽车用高强度钢板发展趋势-图文.
高强度钢板发展趋势
一百多年来, 钢铁一直是汽车工业的基础, 虽然汽车制造中塑料和铝镁合金 的用量不断增加, 但钢铁材料仍是汽车用材的主体。选择低厚度的高强度钢板取 代传统的低强度钢板是汽车轻量化的一个有效的方法。与铝、镁合金和复合材料 相比较, 高强度钢板的原材料和制造成本较低, 使其在汽车新材料的应用中更加 具有竞争力。
1.高强度钢的定义、分类与特点 1.1 定义与分类
对于高强度钢和超高强度钢, 目前并没有一个统一的定义。有人认为抗拉强 度超过 340MPa 的称为高强度钢。瑞典将钢板强度级别分为普通强度钢(MS、高 强度钢(HS和超高强度钢(EHS。
一般有两个分类的依据:屈服强度和抗拉强度。我们总结了目前对于高强度 钢板分类的几种方法和依据,如表 5-7所示。
表 5-7高强度钢板的分类方法
ULSAB — A VC 联合会认为对钢种分类的规范化非常重要,按习惯定义屈服 强度(YS和抗拉强度(TS,将钢种标记为 XX aaa/bbb。其中, XX 为钢种类型, aaa 为最低屈服强度(MPa, bbb 为最低抗拉强度(MPa。钢种的标志符号统一如 下: 传统钢种:低碳钢、无间隙原子钢、各向同性钢、烘烤硬化钢、碳-锰钢、低合金高强度钢。
先进高强度钢钢种:双相钢、复相钢、相变诱发塑性钢、马氏体钢。例如,钢种 DP500/800是指双相钢,其最低屈服强度为 500MPa ,最低抗 拉强度为 800MPa。按照 ULSAB 所采用的术语,将屈服强度为 210~550MPa 的 钢定义为高强度钢(HSS,屈服强度为 550MPa 的钢定义为超高强度锕(UHSS, 而先进高强度钢(AHSS的屈服强度覆盖于 HSS 和 UHSS 之间的强度范围。下图 给出了钢板的分类情况及其屈服强度和延伸率的对应关系。
1.2
2、高烘烤硬化性能;
3、能量吸收率较高;
4、高的疲劳强度和长的疲劳寿命;
5、高的防撞和抗凹性能。
尽管高强度钢有上述诸多优点,但其在其使用过程中也存在一定的瓶颈问 题。一是由于屈服强度高,增加了塑性变形的不均匀性,冲压成形性差,起皱、开裂、塑性变形不足等缺陷更难解决;二是由于高强度钢板屈服强度高, 致使高 强度钢板的冲压回弹量加大, 使零件的成形精度更加难以控制。有效地解决这两 个瓶颈问题的
方法:一是传统的基于经验、类比的试冲和试做的方法。二是基于 冲压仿真技术的高强度钢板冲压成形性改进和成形精度控制方法, 由于其快速反 应和低成本日益成为板成形领域的研究热点。
IF – 无间隙原子钢 LC – 低碳钢 BH – 烘烤硬化钢 HSLA – 刚强低合金钢 DP – 双相钢
FB – 铁素体-贝氏体钢 TRIP – 相变诱导发塑性钢 MP – 复相钢
2.高强度钢板在汽车上的应用
目前, 国外汽车公司在相当比例的轿车零件上应用了高强度钢板, 日本五家 最大的汽车公司轿车零件高强度钢板的应用比例 80年代为 15%, 90年代超过 30%,在本世纪初新开发的车型高强度钢板使用比例最高达 52%。图 5-2为欧洲 和日本某汽车公司 1980~2000年高强度钢在白车身中的应用比例。由图可以看 出,两家公司所采用的高强度钢均呈现逐年上升的变化趋势。
1994年,由世界主要钢板制造厂家支持的 ULSAB-A VC(Ultra Light Steel Auto Body-Advance Vehicle Concept 项目启动,该项目是从整体上研究和开发 新一代钢铁材料的汽车结构车身。其更是把整个车身 90%的冲压件使用高强度钢 板和超高强度钢板作为目标,通过使用高强钢(HSS和先进高强钢(AHSS,向人 们展示了降低汽车重量的巨大潜力。ULSAB 项目除了研究高强度钢板在汽车上 的应用外还研究
了新的制造技术(如激光拼焊技术等 ,以便在汽车制造中灵活 地使用高强度钢。下图为 ULSAB-A VC 项目组统计出的未来汽车材料的组成结 构。
图 5-2 高强度钢在白车身中的比例
a 按屈服强度级别 b 按钢种
图 5-3 未来汽车材料的组成
在日本, 车身零件实际应用高强度钢板始于 20世纪 70年代。二次石油危机 后, 高强度钢板的使用率越来越高。最早应用于车身外表件, 然后才用到内部零 件和结构件。目前,日本悬架结构件和支撑件的抗拉强度已达 800~1000MPa。抗拉强度 410MPa 的高强度钢板多用于内部件。日本 NKK 公司开发了汽车外壳 用 45kg 级高强度钢板,已在新车型上采用。该钢种是通过钢结晶微细化获得高 强度的。日本川崎制钢公司最近开发了 TS980MPa 级高强度钢板 CHLY980。该 公司对提高延伸率的金相组织进行了研究, 通过优化钢的成分、热轧和退火工艺, 生产出硬质低温相变组织为第二相、铁素体为主相的复合组织钢板.目前已应用 于挡泥板、冲击梁等高安全性要求的零件。日本神户制钢公司开发了双相组织的 590~780MPa 级合金化热镀锌钢板和 590MPa 级残余奥氏体钢板。
在欧洲,高强度钢板也得到广泛的应用。德国的欧宝(Opel、大众(V olkswagen、宝马(BMW ,法国的标致(Peugeot 等汽车厂家的产品都不 同程度用上了高强度钢板。
图 5-4 某款 VOLVO 的材料构成示意图
上图为欧宝某型汽车的高强度钢的应用情况。围绕高强度钢板的研发也在不 断地进行中,瑞典 SSAB 钢板有限公司开发出铁素体 +马氏体组织的特高强度冷 轧薄钢板,其屈服强度达到 700MPa。
目前,北美汽车工业和钢铁产业正在积极推进高强度钢(HSS和超高强度钢(UHSS的研究与应用。并在 ULSAB 的基础上,积极推进 ULSAB — A VC 计划, 成为与铝、镁轻金属合金分庭抗礼的一大亮点。近几年在 PNGV 计划的驱动下, 高强度钢在北美汽车用材中得到迅速发展。高强度钢的应用已由 1997年 6%的 比例上升到 2002年的 45%。预计在今后几年中将会得到更进一步的发展。北美
汽车零部件应用钢的趋势情况见 表 5-8。表 5-8 汽车零部件钢的应用趋势
随着国外轿车车身零件上的高强度钢板应用日益增加, 国内轿车车身零件应 用高强度钢板也呈现上升趋势。为了适应这种趋势,近年来宝钢自主开发了一批 高强度钢板,三期工程又引进了一批高强度钢板品种,除 DP 钢、TRIP 钢等, 品种已相对比较齐全。在上海大众 POLO、一汽海南普利马、风神、长安铃木以 及天津丰田的一些零件也在应用高强度钢板。从这些车型的情况看, 高强度钢板 应在外覆盖件和内板件的梁、立柱、加强件等零部件上。根据目前国内外的汽车 高强钢板的现状,总结各类高强度钢板在汽车上的应用趋势大致如表 5-9所示。
为满足减轻车体重量和提高冲撞安全性能的需要, 扩大高强度钢板的使用无 疑是最佳的方法之一。由于先进高强度钢在强度、抗腐蚀具有一定的相对优越性 能, 随着先进高强度钢应用技术的进一步成熟, 其必将有利于进一步提高汽车的 安全性、环保性及节能性。因此, 先进高强度钢将会在部分汽车零部件上应用有 着比铝、镁合金更大的优势等。
材料工作的方向也将围绕“更安全、更节能、更环保”的造车理念展开。高 强度钢板使用将对提高整车安全性能、降低能耗和排放等方面都将有重要的意 义。
此外,随着公司的发展壮大,汽车结构将趋于合理,中、高级轿车的比例将 进一步增加, 高强度钢板的应用比例即将进一步提高。因此, 公司需加大对高强 钢板应用开发的投入, 积极联合高校和科研机构、原材料厂商和零部件厂商, 共 同开发,产生连锁效应,有利于集中力量攻克难关,节约开发成本,做必要的技 术储备,提高产品的市场竞争力。
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