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T & M
视 界
汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M
2 0 1 0 年 第 2 期
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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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