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视界

汽车工艺与材料 AT&M

2 0 1 0 年第 2 期

车身的力学结构性能，并应用现代优化技术对车身结

构进行优化。

当前主流轻量化结构优化设计技术有拓扑优化设

计、零部件整合、汽车小型化、形状优化等。

2.4 环保型连接技术

环保型连接技术要求以自然资源的保护和生产

过程的优化为目标，替代传统连接方式，且符合经济

性、环保性、安全性的基本要求。当前，主流环保型

连接技术有冲铆、激光焊接、迭边压接、超塑性扩散

连接等。

3 汽车轻量化技术对节能环保的贡献

（１）新环保材料

汽车使用新环保材料以后，整车质量随之减轻。

带来的好处不仅是性能更好，操控更灵活。除此以

外，耗油量也会大幅下降。更重要的是铝合金、镁合

金都是可以不断循环再造的金属，虽然首次铸造铝合

金和镁合金比钢所用的能源增加，但轻量化汽车行驶

时所省能源很快便弥补了铸造时的能源。在循环使用

时，铝合金所需的能源亦远比再造钢铁为少。从长远

看，镁合金、铝合金的轻量化、100%循环再制造等

特性，都是发展环保事业中不可不使用的金属材料。

以塑代钢的塑料零部件可减轻整车质量，是汽车

轻量化的重要轻质材料，其中75%塑料还可以循环再

利用，可以大幅降低能源消耗和推动环保进程。

（２）轻量化绿色制造技术

轻量化绿色制造技术如激光拼焊板技术、液压成

形技术、高强钢热成形技术等简化了模具，缩短产品

周期，能制造出其他工艺无法实现的复杂结构，不但

对提高汽车性能，减少零件数量和汽车轻量化有十分

重要意义，而且能降低制造零部件能源消耗，减少环

境污染。

（３）轻量化结构

结构优化技术能从根本上促进汽车轻量化发展。

可以广泛采用现代优化技术对车身结构进行优化，在

确保车身的功能、性能和质量的前提下，去除冗余材

料，使车身部件精简化、小型化、薄壁化和中空化，

以达到减轻整车质量的目的，从而降低整车运行过程

中的能耗和排放。

（４）现代连接技术

现代连接技术如激光焊接、锁铆连接、压力连接

等除了在节能、环保、安全上比传统的焊接工艺具有

其先天的优势外，同时在不同特性材料连接、合金材

料连接、镀层材料连接等方面具有绝对优势。

4 汽车轻量化技术节能环保的LCA评
估

全生命周期分析（Life Cycle Analysis, LCA）是

一种用于评价产品在其整个生命周期中，即从原材料

的获取，产品的生产、使用直至产品使用后的处置过

程中，对环境产生影响的技术和方法。这种方法被认

为是一种“从摇篮到坟墓”的方法。按国际标准化组

织的定义（ISO 14040），生命周期分析是对一个产

品系统的生命周期中的输入、输出及潜在环境影响的

综合评价。根据全生命周期分析方法，对汽车轻量化

的4种主流技术进行分析和比较如下。

（1）新环保材料不仅本身具有环保性和可回收

性，可以减轻整车质量，而且减少材料使用和浪费，

降低整车运行过程中的能耗和排放。

（2）绿色制造技术不但简化了模具结构，缩短了

产品的生命周期，而且可以制造出其他方法所不能制

造的复杂工件，这对提高汽车性能、减少零件数量和

减轻汽车自身质量有十分重要的意义，在制造过程中

可实现节能环保。

（3）先进的结构设计理念可从根本上杜绝资源

浪费，可以使资源达到合理配置，不但提升整车性

能，还可以优化零部件结构，是减轻整车质量的重

要手段。

（4）现代连接技术以经济性、环保性、安全性为

基本要求，以轻量化连接为目标，可以从根本上降低

能耗和减少污染物排放。

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