问题40 汽车轻量化工艺主要有哪些？

汽车的轻量化工艺指的是以整车轻量化设计为基础，在综合考虑所采用轻量化材料的特性和产品控制成本要求前提下而采用的制造技术。目前广泛使用的主要有激光焊接技术、液压成形技术、高强度钢热成形技术、高强度钢辊压成形技术和电磁成形等先进的成形技术及连接技术、表面处理技术和切削技术等。

激光焊接以可聚焦的激光束作为焊接能源，它是将经不同表面处理、不同材质、不同厚度的钢板通过激光焊接组合成一个毛坯件，然后再将其冲压成所需的零部件。当高强度激光照射在被焊材料表面上时，部分光能将被材料吸收而转变成热能，使材料熔化，从而达到焊接的目的。激光焊接可焊材质种类范围大，也可相互接合各种异质材料。激光焊接的焊接应力和变形小，焊接工艺稳定，焊缝表面和内在质量好，性能高。

液压成形技术是指把管状或板状材料放在密封的模具中，再把流体介质（水、油等）引入管件的内腔或板件与模具的内腔，通过增加液体的压力，使工件在常温下变形，经过膨胀、压缩和成形三个阶段，最终成为所需零部件形状。液压成形技术有很多优点，包括可减少零件数量和模具数量、结构完整性好、强度高和使用寿命长等，并可在保证零件刚度和强度的前提下有效降低构件重量和成本。使用液压成形方式制造的零件，可将原来因加工工艺所不能及而必须分割成数个部件进行加工的零件改为以单一的零件代替，减少了零件组合的工作，同时也增加了车体的刚性，从而达到减轻重量、降低成本的目的。据统计，液压成形件比冲压件平均成本可降低15%～20%、模具费用降低20%～30%。成形后的零件可减重30%。

热成形技术是解决超高强度钢成形问题的关键工艺技术之一。它是将板材加热到奥氏体温度后，然后在模具中进行热成形，经通水冷却，在保持零件良好形状的前提条件下得到高强度的马氏体组织。其优点包括：可提高零件强度；减小零件壁厚或截面尺寸，节约材料消耗；材料塑性和成形性好，能一次成形复杂的冲压件；可减少模具数量和成形工序；可消除回弹影响，零件精度高，成形质量好。超高强度热成形技术主要用于B柱、防撞梁、保险杠等安全结构件的生产，起到了为满足高碰撞条件要求使车身局部结构得到加强的作用。

三维辊压成形是以轻量化和一体化为特征的一种三维空心变截面轻体构件的新型辊压成形技术。采用高强度钢辊压成形技术加工出的变截面车身零部件，可大幅度提高承载能力，充分发挥材料的利用率，减轻结构重量，降低零件生产成本，提高生产效率。

连接技术也是轻量化制造技术发展的关键技术之一，它关系到被连接结构的性能、重量、加工工艺、装配、安全与回收等诸多方面。传统的连接技术主要有电阻点焊和惰性气体保护焊接/活性气体保护焊接（MIG/MAG）。但随着越来越多材料轻量化设计的需要，激光焊接、铆接与自冲铆接、粘接及复合连接等新的连接技术逐步发展并得到越来越多的应用。

机械连接技术包括压焊、钳铆、自冲铆接、盲铆和折叠等。采用机械连接技术代替电阻点焊，其优点在于：可用于多种材料组合或夹层材料，允许表面带有涂层，投资少，不需加热（变形小、不改变材料性能），不需预处理及加工。

粘接技术是指利用适宜的胶黏剂作为工艺材料，采用适当的接头形式和合理的粘接工艺而达到连接目的。粘接连接产生连续的连接，应力分布更加均匀，因而与点焊和机械连接的局部的、断续的连接相比，提高了连接刚度。

复合连接是将两种连接方法组合在一起使用的连接技术，如铆接-粘接、点焊-粘接、激光焊接-MIG等。复合连接的主要优点是可以使不同连接方式的优势互补，接头扭转刚度和疲劳强度高，密封性好，并可改善汽车的噪声、振动与声振粗糙度（NVH）性能。