【正文】 狀加強筋構成，每扇門的凈質量比傳統的鋼制車門輕10kg，且剛度極高。隨著壓鑄技術的進步，已可以制造出形狀復雜的薄壁鎂合金車身零件，如前、后擋板、儀表盤、方向盤等。泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成，其特點是密度小，～／cm3，彈性好，當受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復原料形狀。泡沫合金板種類繁多，除了泡沫鋁合金板外，還有泡沫鋅合金、泡沫錫合金、泡沫鋼等，可根據不同的需要進行選擇。由于泡沫合金板的特殊性能，特別是出眾的低密度、良好的隔熱吸振性能，深受汽車制造商的青睞。目前，用泡沫鋁合金制成的零部件有發(fā)動機罩、行李箱蓋等。蜂窩夾芯復合板蜂窩夾芯復合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據夾芯材料的不同，可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強樹脂蜂窩、鋁蜂窩等；面板可以采用玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等材料。由于蜂窩夾芯復合板具有輕質、比強度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點，故在汽車車身上獲得較多應用，如車身外板、車門、車架、保險杠、座椅框架等。英國發(fā)明了一種以聚丙烯作芯，鋼板為面板的薄夾層板用以替代鋼制車身外板，使零件質量減輕了50%~60%，且易于沖壓成型。工程塑料與通用塑料相比，工程塑料具有優(yōu)良的機械性能、電性能、耐化學性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等特點，且比要取代的金屬材料輕、成型時能耗少。二十世紀七十年代起，以軟質聚氯乙烯、聚氨酯為主的泡沫類、襯墊類、緩沖材料等塑料在汽車工業(yè)中被廣泛采用。福特公司開發(fā)的LTD試驗車，塑料化后的車身取得了輕量化方面的明顯成果（見表2）。中國工程塑料工業(yè)普遍存在工藝落后、設備陳舊、規(guī)模小、品種少、質量不穩(wěn)定的狀況，而且價格高，缺乏市場競爭力。工程塑料在汽車上的應用僅相當于國外上世紀八十年代的水平。，而日本轎車平均為14kg/輛，寶馬則更高。但這種局面將很快被打破，由上海普利特復合材料有限公司投資新建、國內最大的汽車用高性能ABS工程塑料生產基地日前在上海建成投產。此項目引進了世界先進的工程塑料生成線和試驗檢測儀器等設備，形成了年產15,000噸高性能ABS工程塑料的能力。高強度纖維復合材料高強度纖維復合材料，特別是碳纖維復合材料（CFRP），因其質量小，而且具有高強度、高剛性，有良好的耐蠕變與耐腐蝕性，因而是很有前途的汽車用輕量化材料。碳纖維復合材料在汽車上的應用，美國開展的最好。二十世紀八十年代后期，復合材料車身外覆件得到大量的應用和推廣，如發(fā)動機罩、翼子板、車門、車頂板、導流罩、車廂后擋板等，甚至出現了全復合材料的卡車駕駛室和轎車車身。據統計，在歐美等國汽車復合材料的用量約占本國復合材料總產量的33％左右，并繼續(xù)呈增長態(tài)勢，復合材料作為汽車車身的外覆件來說，無論從設計還是生產制造、應用都已成熟，并已從車身外覆件的使用向汽車的內飾件和結構件方向發(fā)展。圖2為法國SORA公司為雷諾汽車公司開發(fā)的全復合材料轎車車身和重型卡車駕駛室。上海通用柳州汽車公司和東風公司計劃推出全復合材料車身的家庭用小轎車。車身新材料應用的現狀目前，國內外車身輕量化的研究方向是開發(fā)具有較高強度的輕質高性能新材料及設計新的輕量化結構。通過多年的探索，已取得了新的進展。德國大眾九十年代末開發(fā)的路波TDI車型就是采用新設計、新材料、新工藝的綜合成果。TDI所有車身部件都是輕質金屬制成的，包括前擋泥板、車門、發(fā)動機罩和尾門，其中尾門的金屬外層是鋁質，內板是鎂制成的。汽車的內部設備許多也是輕質金屬制成的，如，座椅的框架由鋁制成，方向盤的內骨架是鎂制成。乘客艙和發(fā)動機室之間組合隔板是鋁質的。支撐結構通常也是由高強度的薄板金屬制成的。為解決新材料的防腐蝕保護和連接，大眾采用創(chuàng)新的沖孔鉚接法、迭邊壓接、激光釬焊等技術。路波TDI的自重為830kg，包括417kg（％）的鋼、136kg輕質金屬（％，）、116kg塑料（％）。在保證車身抗扭剛度、使用壽命和安全性的前提下，車身的重量減輕了50kg，汽車的總重減輕了154kg。由于汽車自重大幅度減輕，總能量消耗只是傳統汽車的一半。這意味著二氧化碳的排放量也將減少一半，碳氫化合物的排放量降到四分之一，是典型的環(huán)保型轎車，也是世界上批量生產的最經濟轎車之一。新材料應用的發(fā)展趨勢新材料回收再用性的研究研究汽車新材料的最終處置問題至關重要，從某種程度上講，關系到它的生存與發(fā)展。目前，汽車上約占自重25％的材料無法回收再用，其中三分之一為各種塑料，三分之一為橡膠，還有三分之一為玻璃、纖維。鑒于這種情況，世界各國都花費大量的人力、物力進行材料的回收再生問題的研究?，F在可以通過三種途徑進行回收：顆粒回收，重新碾磨；化學回收，高溫分解；能源回收，將廢棄物作為燃料。德國在回收塑料等材料的法規(guī)是世界上最為完善的，其管理方式非常明確，即首先是避免產生，然后才是“循環(huán)使用”和“最終處理”。1991年規(guī)定回收塑料中的60％必須是機械性回收，另有40％可以機械回收，也可以采用填埋或能量回收的方式。通過十年的努力，現在的回收率已高達87％。日本是循環(huán)經濟立法最全面的國家，其目的是建立一個資源“循環(huán)型社會”。為此，日本對廢舊塑料的回收利用一直保持積極態(tài)度。此外，日本還大力支持以廢塑料為主的工業(yè)垃圾發(fā)電事業(yè)。計劃到2010年在全國建立150個廢塑料發(fā)電設備。減少材料的品種未來汽車在工程塑料類型的選擇上將會發(fā)生巨大的變化。目前汽車使用的塑料由幾十種高分子材料組成，當前世界各大汽車公司致力于減少車用塑料的種類，并盡量使其通用化。這將有利于材料的回收再生和生態(tài)環(huán)境的保護。降低成本制約汽車車身新材料應用的重要因素是價格。作為主要新材料的高強度鋼、玻璃纖維增強材料、鋁和石墨增強，、3倍、4倍和20倍。所以只有大幅度降低這些新材料的制造成本，才可能使諸多新材料進入批量生產。如玻璃纖維增強材料將在成本上成為鋼材的有力競爭者，雖然它的重量減輕有限，但價格卻能為用戶接受。石墨合成材料盡管性能良好，但因其成本居高不下，目前它在汽車工業(yè)上很難有所作為。先進的制造工藝的研發(fā)采用新材料與先進的制造工藝是相輔相成的，汽車工業(yè)正在努力開發(fā)新的制造方法，對傳統的工藝進行更新。例如：適用于輕量化設計的連接工藝今年來有所發(fā)展，如德國某汽車公司在大批生產的轎車上采用CO2激光束焊接，與傳統的焊接工藝相比，焊接成的高強度鋼板車身的強度提高了50％。又如，一些復合材料的SMC殼體的材料較厚，～3mm，限制了輕量化的幅度。法國雷諾公司采用新的A級表面精度的SMC模壓技術和低密度填料，減薄了零件厚度，使轎車殼體重量比普通SMC工藝下降了30％。車身設計方法的革命據歐洲汽車界人士預測，在今后十年中，轎車自身質量還將減輕20％，除了大量采用復合材料和輕質合金外，車身設計方法也將發(fā)生重大變化。由于大量采用新型材料，傳統的車身結構及其設計方法可能不再適用，取而代之的是一種基于生物學增長規(guī)律的形狀優(yōu)化設計法，這種設計方法即能減少零件質量，又延長了零件的使用壽命。此外，采用新的設計方法還能使車身零件數大幅度減少。如某車型的零件數已由400個減少到75個，質量減輕30％。美國克萊斯勒汽車公司尚未投放市場的概念車由于采用了創(chuàng)新的優(yōu)化設計法，使整車自重降至544kg。這說明輕量化設計具有極大的潛力。第 23 頁 共 23 頁