现代汽车制造金属材料的应用及发展ppt课件

1、现代汽车制造金属资料的运用及开展方向 2021年月日.一、汽车制造的金属资料.现代汽车制造金属资料开展方向概述 随着科学技术的飞速开展，现代汽车制造资料的构成，发生了较大的变化，高密度资料的比例下降，低密度资料有较大幅度的添加，可以说，从90年代开场，汽车资料向轻量化、降本钱、高性能和高功能方向开展。 .指点汽车资料开发和运用的方针 汽车制造的金属资料 长期以来，钢铁不断是构成汽车的主要资料，在汽车用钢中，合金钢比例较高。国外不少汽车采用含Cr、Ni、Mo铬、镍、钼等元素的构造钢和含Co钴量很高的永磁资料，而这些元素的资源都较稀缺，节约合金资源成为指点汽车资料开发和运用的方针。 .钢铁资料及其

2、继续研讨在汽车制造中的重要性各种各样的资料。其中约86%是金属资料，而在金属资料中，钢铁资料占了80%。在90年代日本的消费量中冷轧薄板占37%，热轧薄板33%，特殊钢24%;另外铝铸资料的83%都是用于汽车制造上。 钢铁资料的实际强度约为14000MPa，直径为12m的铁单晶体试棒可接近这个实际强度，而实践运用资料的最大强度只需2000MPa。从宏观上看是由于资料的缺陷，在微观上看是由于结晶的缺陷，所以，为得到强度高而廉价的钢铁资料，应尽量减小这些缺陷，并进展各种各样的研讨。 .汽车资料的轻量化一高张力钢板 构成汽车的零件约有两万多个，在这些零件中，运用了汽车的车体钢板，以前运用的是容易成型

3、的软质钢材。为顺应轻量化的需求，以后开发了高张力钢板。这种钢板具有成型性好、强度高，并可使板厚减薄的优点。 高张力钢板是在原有钢板根底上添加固溶强化型元素(硅、锰等)和析出强化型元素(铌、钛等)，并在钢铁厂退火炉内延续退火而得到。它有着屈服点低的、复合成分多的特点。 车身外板用的钢板运用最多的是加磷的抗拉强度为350400MPa的钢板，特别是轿车上运用的钢板，20%50%都是高张力钢板。.采用高强度钢板，既可以减少汽车车身的分量，又可以提高汽车的平安性和可靠性，含磷深冲压高强度钢板主要运用在车身、驾驶室上的深冲压件，运用得当，可降低资料耗费10，高强度钢板有较低的屈服强度和高的加工硬化才干，比

4、较适宜于制造变形程度大的冲压或拉延深件，根据成形特点，可使零件质量减轻30一60。目前，正在进展研讨将以前铸造的一体成型的发动机气缸体改用高强度钢板冲压成型，可大幅度减轻分量而制成轻量化(约33%)的钢板制气缸体。 .汽车资料的轻量化二铝合金资料 铝合金资料 铝是轻量化首选资料。在轻量化资料中，铝起了特别重要的作用。由于铝的比重只需铁的1/3，由铁向铝转换也比较容易，所以把活塞、进气支管、气缸盖、盘轮等都采用了分量轻的铝合金。 在美国和欧洲，保险杠、油箱也将钢板改用为铝合金。保险杠用的新铝合金也多次被开发。但在日本，主要运用的是钢板和塑料，这是由于欧美等国和日本的铝价钱差别较大。因此，未来汽车

5、的资料构成比例中，欧美地域的铝将成为主要比率。如在德国的实验车中，铝合金运用率已到达全体资料的30%。.汽车资料的轻量化二铝合金资料另外，由于不稳定的铝价钱和强力塑料的推出，每辆汽车中铝运用量的添加势头比以前有所减弱，从精炼铝在价钱来看，铝仍将是轻量化首选资料。 .汽车资料的轻量化二镁合金资料 镁比铝更轻，且资源丰富。对于易氧化的镁，由于已开发出效率高的锻造工艺，使镁的制造本钱下降，但其精炼能源为电力，所以其本钱比铝高。镁能否在汽车零部件上大量运用，镁和铝的价钱差成为关键。镁的比重只需铝的0.64;因此价钱差如能控制在1.7倍以下，才有能够运用镁。据此，从目前轻量化资料的现状出发，还不如把铝改

6、换成塑料。但也存在制造设备的供应才干和再循环问题。而在环境问题上，也将会带来新的问题。 .汽车资料的降本钱一新的铸造法 延续铸造法 驱动系统齿轮由于高功率输出、轻量化、降低噪声等的需求，对驱动系统齿轮提出了严厉的质量要求:强度好，热处置变形小。为到达这一要求，在钢铁资料的制造过程中，采用了延续铸造法。这种方法跟以前的铸锭法相比，具有冷却速度快、成分偏析少的优点，它与制钢时的真空脱气技术组合，可以满足齿轮所要求的强度。进而，为减少对热处置变形影响大的钢的淬透性的偏向，制造出高质量的延续铸造钢，如今铸造的钢可将日本工业规范规定的淬透性规格限制在1/3上。延续铸造法具有提高制钢时的资料利用率和降低制

7、造所耗能源的优点，且由于制造工艺合理化也使本钱有了降低。 .汽车资料的降本钱二常用手段 降低资料本钱减少合金元素的添加量和降低替代资料的本钱。可将价高而且价钱不稳定的含Mo钼的CrMo钢改用钼添加量只需其一半的半Mo钢和硼钢。 .汽车资料的降本钱三常用手段 降低零件制造本钱 在这里为降低零件制造所耗费的能源而采用非调质钢，因非调质钢添加了钒，控制了热锻后的冷却速度，省去了淬火、回火的热处置，故确保了强度。它可在汽车的曲轴、衔接件、车轮等部分运用，其用途可望得到进一步扩展。为提高加工才干，也有采用易切削钢 ，对于易切削且强度降低少而用于齿轮的低铅、易切削钢是一种新的易切削钢材。它可用于小型车的变

8、速器，并具有降低制造本钱的效果。 .汽车资料的降本钱四新资料 新型弹簧钢 新型弹簧钢主要指汽车悬挂系统的弹簧用钢，目前用的最广的钢板弹簧是Si钢，其性能根本上能满足运用要求，近年来，变截面少片弹簧在汽车上的运用越来越多，运用这种弹簧可以节约l/3左右的资料，并使汽车的平顺性等性能得到改善，同时有显著的技术经济效益，但其消费工艺发生了相应的变化，含Si硅量较高的弹簧钢具有较高的脱碳倾向，故应开展低Si或无Si的弹簧钢，以满足消费的需求。 .汽车资料的降本钱五新资料 微合金非调质钢 在钢中参与微量V、Ti、Nb钒、钛、铌等元素、经锻造或轧制冷却后在铁素体、珠光体中析出碳化物或碳氮化物而到达强化，不

9、需求调质，可以减少热处置工序和设备，防止热处置变形和淬火裂纹呵斥的废品，降低能耗和消费本钱。 .高性能和高功能汽车资料一镀覆钢板 镀层钢板和钢管的研制与运用，是为了改善耐腐蚀性等性能。国外在汽车上大量运用覆层钢板。镀铝或渗铝钢管主要用来制造消声器，排气净化安装的接触容器和反响器部件。镀锌钢板用来制造车身、车架、驾驶室、油箱等零件。含锌、铬的高分子化合物涂层钢板，主要用于防腐蚀要求高和不便于涂装的车身、驾驶室零件。 .高性能和高功能汽车资料二 传动系资料 齿轮是汽车的重要根底零件，应按其模数和工况选用不同级别的齿轮钢。在我国目前变速器和后桥齿轮大都运用2OCrMnTi，需仿制国外成熟的先进钢种，

10、构成汽车齿轮用钢系列化。.高性能和高功能汽车资料三 粉末冶金合金 烧结金属，是以金属粉末为原料，作金属模具内紧缩成形，后烧结而成的，无需加工，资料的成分配制能自在控制，它已运用于轴承、排气门座、凸轮、齿轮、支架上。这种资料也可以用来制造连杆、消声器、离合器、转向系及制动系部件。 .高性能和高功能汽车资料三 粉末冶金合金随着粉末冶金工艺和技术新开展，高强度、高耐磨性、耐热、外形复杂的烧结构造零件和高性能减摩资料将大量运用于汽车制造中。所以，高强度烧结合金钢、烧结不锈钢等构造资料、低噪声轴承资料、高温高真空减摩资料、半金属减摩资料等将进一步得到开展和运用，这将对汽车制造产生宏大的影响。 .二、汽车

11、金属资料 的运用和开展 .汽车板料成形的开展趋势 为满足较高的平安规范及乘坐的温馨性，就必需添加轿车的质量，但轿车的质量又极大地影响着轿车的油耗及尾气的排放量，因此，汽车工业正努力采用轻型构造来减轻汽车质量。这就涉及到对资料及消费工艺的战略决议。而占整车质量2025的白车身无疑具有很大的减轻质量潜力。为不同的车身构造对减轻车身质量的潜在才干起决议性的作用，这些方法一类为分开的消费方式(自支撑底盘及独立车身和承载构架及独立车身)，另一类为集成式的加工方法。(金属板材整体式车身和无车架车身)。.汽车板料成形的开展趋势如今金属板材整体式车身在大批量消费中已广泛运用。 中型车质量经5060由钢组成，车

12、身中铝的构造比仅限于37(质量)、集中于发动机及底盘消费中。塑料约占1015(质量)。在当今大批量消费中，白车身的主要资料是钢，但其他资料如铝合金及塑料正显得愈加重要，过去白车身体料采用常规低碳钢，然而为了减轻质量及添加构造性能，高强度钢(HSS)已变得愈加有前景了。 在可靠的消费工艺下，采用高强度钢可减轻质量。在大多数情况下，构造板件要求更大的拉深深度以及更加复杂的负载。大批量消费中，屈服强使高达42OMPa的微合金钢和含磷合金钢，在构造部件中(防撞击部件)，如车体内侧板、内侧柱等，已广泛的运用。 .汽车板料成形的开展趋势在金属车身面板和构造面板的消费成形中，深冲压为主要的消费工艺。然而在资

13、料成形方面依然可以进一步改良。消费工艺必需根据消费规模划分。白车身内面板和外面板的大规模消费通常由冲压线和多工位压机消费，由于这些消费方式可以满足批量的要求。而资料(尤其是超高强度钢)对压力机最大答应压力和单位工件消费时间有很大影响。 .泡沫金属在未来汽车中的运用 制造从泡沫塑料在建筑中广泛运用中得到启发，科学家们思索在汽车业中运用“泡沫金属。目前汽车工业是耗费金属最多的工业之一，金属制造业虽然能消费2500多种性能各异的钢材和千百种有色金属，但依然满足不了汽车制造业的特殊需求。假设“泡沫金属能研制出来，它将成为未来汽车的最正确资料，这种泡沫金属零件的构造是:外表用薄钢制成，中心那么用泡沫金属

14、填充。 .泡沫金属在未来汽车中的运用目前德国科学家曾经胜利地研制出“泡沫铝-将铝粉和钛氧化合物粉末相混成，填放到钢皮制成的模型中，然后再把这充溢混合物的模型加热到铝的熔点，这时，氢气会从氢化合物中分解而逸出，从而使熔化的铝产生泡沫，当钢皮模型完全冷却后，便构成了固体“泡沫铝。这种“泡沫铝具有整体构造，其质量轻而均匀，强度比铝更高，其外覆的钢皮模型更加强了部件的强度和刚度。 .新型钢质构造资料 报载欧洲目前曾经研制出一种新型钢质构造资料，它比普通钢质资料轻10。主要是靠粘结钢质零件和采用减震资料新构造而制成。同时还研制出“准确钢坯组合新构造，能使一切部件相互巧妙配合。这样，在汽车制造中，就可以机动而广泛地选用应力强度恰好适宜的组合部件，如在车门铰链部位，其零件除外形合理、美观外，还需具备构造稳定性。 .未来对汽车性能的要求为了提高汽车的平安性和可靠性，需求从设