当前,我国石油进口依赖度增加,能源、环保压力不断增大。在节能减排被空前重视之时,作为能源消耗大户的汽车行业无疑更令人关注。如何降低汽车耗能,除了小排量、发展新能源汽车等措施之外,有效减轻车重,实施汽车轻量化也是节约能源的重要举措之一。但由于受到技术、企业意识、安全等各方面的限制,实施汽车轻量化对于我国自主品牌汽车来说,依然任务艰巨。
汽车轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染,其主要体现在汽车的车身设计、合金材料及非金属材料应用上。如今,巨大汽车保有量带来的能源、环保、交通等问题日益凸显,对各个厂商来说,更环保的轻量化设计研发、应用在未来发展中举足轻重。
汽车轻量化的主要途径有:汽车主流规格车型持续优化,规格主参数尺寸保留的前提下,提升整车结构强度,降低耗材用量;采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等;采用计算机进行结构设计。如采用有限元分析、局部加强设计等;采用承载式车身,减薄车身板料厚度等。其中,当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。
目前实现汽车轻量化的方法较多,主要为材料、结构和工艺三个方面。其中,轻量化材料的应用是汽车轻量化最基础、最核心的手段。汽车轻量化的主要轻质材料包括铝合金、镁合金和碳纤维。
汽车使用1 kg铝可替代自重2.25 kg钢材,减重比例高达125%,整个使用寿命周期可减少废气排放20 kg。机构预计,到2020年铝合金在汽车覆盖件中的市场渗透率将达到70%,全铝车身达20%,市场空间有望超2500亿元。此外,镁合金相比铝减重40%,近年来镁铝价格持续下降,汽车用镁合金将快速崛起。我国作为产镁第一大国,未来提升空间可期。碳纤维复合材料相比金属材料优势更显著。
未来汽车制造业应打破“同一级别的汽车越重越安全”这一传统观点。通过质量更小强度更大的新材料和零配件模块化促成汽车轻量化。由于车辆轻,起步时加速性能更好,刹车时的制动距离更短。同时,降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性,一次来达到提升安全性的目的。同时,轻量化能带来更好的操控性、提高车速、降低油耗、减少废气排放量。因此,车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。
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