上海文通大￥ 汽车轻量化制造 对材料及材料加工技术的挑战 上海交通大学材料科学与工程学院 王敏 2018.10.27
汽车轻量化制造 对材料及材料加工技术的挑战 上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏 2018.10.27
报告提纲 上海充通大￥ SHLANGILAI AO TONG UNIVERIITY 1、汽车轻量化制造进展及需求 2、汽车用材料的分类及发展 3、汽车材料加工技术及发展 4、汽车轻量化制造中的材料加工新技术 5、结语 上海交通大学材料科学与工程学院王敏 2
报告提纲 1、汽车轻量化制造进展及需求 2、汽车用材料的分类及发展 3、汽车材料加工技术及发展 2 5、结语 4、汽车轻量化制造中的材料加工新技术 上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏
报告提纲 上海充通大￥ SHLANGILAI AO TONG UNIVERIITY 1、汽车轻量化制造进展及需求 上海交通大学材料科学与工程学院王敏 3
报告提纲 1、汽车轻量化制造进展及需求 上海交通大学 材料科学与工程学院 王敏 3
上海充通大学 SILANGIAI DLAO TONG UNIVERIITY 我国汽车工业步入高速增长阶段 时 恒 汽车 1953年-1992年 100 年镇位：行两 1992年-2000年 100-200 2000年-2002年 200-300 2008年 900 2010年 1800 2016年 ~3000 我国气车工业发漏的加速彩势 爱斗来源：中国气车工业物会会 2009年中国已超过“生活在汽车轮子上”的国家一美国，成为世界汽车产销第一大国， 预计2020年中国汽车产量能达到4000万辆。 材料科学与工程学院王敏
材料科学与工程学院 王敏 4 2008年 900 1800 2016年 ~3000 2010年 2009年中国已超过“生活在汽车轮子上”的国家——美国，成为世界汽车产销第一大国， 预计2020年中国汽车产量能达到4000万辆。 1953年-1992年 1992年-2000年 2000年-2002年 100 100－200 200－300
汽车轻量化制造途径 上海久通大学 SILANGIAI LAO TONG UNIVERIITY ①整车设计 2材料优化 3 新能源汽车 空气动力学 B柱区域 Passat B5 Passat B6 国家环保和节能的要求 低阻轮胎 汽车整车质量每降低 低阻轮毂 虾 PHEV 100KG 动力总成优化 空调压缩机优化 不需要再加加强梁，B柱得到了极大的简化， 节省的重量：4,6kg 百公里油耗可降低 中央通道 0.3-0.6L BEV 不需要再加加强梁，减少零件的数量，减 少的重量：5,1kg 参考文献：车身铝合金及其制造技术的发展与应用一韩立军 5
汽车轻量化制造途径 参考文献：车身铝合金及其制造技术的发展与应用 —— 韩立军 5
车身材料 (轻量化)发展历程 —一汽大众 上海久通大学 SHANGILAI AO TONG UNIVERIITY 黑钢板 镀锌钢板 热成型 铝合金 碳纤维 1992 Jetta 1999 Bora : 2004 迈腾 2011新A6L F1赛车 : Q3/Q5 : 1994 AudiA8 : Audi TT AudiR8 参考文献：车身铝合金及其制造技术的发展与应用 韩立军 6
车身材料（轻量化）发展历程 —— 一汽大众 参考文献：车身铝合金及其制造技术的发展与应用 —— 韩立军 6
70年代至今世界各国实施汽车轻量化材料项目 上海充通大学 SILANGIAI LAO TONG UNIVERIITY 美国 PNGV (Partnership for a New Generation of Vehicles )1993- 欧洲 Super Light-Car,2005- 国际钢铁协会组织 ULSAB-AVC(Ultra-Light Steel Auto Body-Advanced Vehicle Concepts),1994- 阿赛洛钢厂 ABC(Arcelor Body Concept),2004- 日本ABS(铝车身薄板项目) 生产车身及热交换器的铝板材料，2013年总产能达200kt/a,后还在美 丰田通商+神户制钢等 国等地建厂。 美国铝业 2013年开始扩建田纳西州汽车级铝板工厂，产能150kt/a,此铝板用于 生产发动机盖、车门和其他车身冲压件。 中国 截至2015年已建成投产的ABS项目2个，在建6个，生产能力总计 1425kt/a,占世界总生产能力4405kt的32.35% 宝马汽车 2007年率先开启CFRP在汽车领域的应用模式，在宝马汽车车身、车架、 车门、保险杠等30多种零部件使用了CFRP。 奥迪、戴姆勒、 福特汽车 从2009年开始分别与福伊特、日本东丽、陶氏等公司合作开发汽车用 CFRP 中国 “中国制造2025”规划要求，到2020年通过高强度钢、铝镁合金及复合 材料在汽车上的应用，实现平均整车减重目标5%至20%
7 70年代至今世界各国实施汽车轻量化材料项目 美国 PNGV（Partnership for a New Generation of Vehicles ），1993- 欧洲 Super Light-Car ，2005- 国际钢铁协会组织 ULSAB-AVC(Ultra-Light Steel Auto Body-Advanced Vehicle Concepts)，1994- 阿赛洛钢厂 ABC(Arcelor Body Concept) ，2004- 日本ABS(铝车身薄板项目） 丰田通商+神户制钢等 生产车身及热交换器的铝板材料，2013年总产能达200kt/a，后还在美 国等地建厂。 美国铝业 2013年开始扩建田纳西州汽车级铝板工厂，产能150kt/a，此铝板用于 生产发动机盖、车门和其他车身冲压件。 中国 截至2015年已建成投产的ABS项目2个，在建6个，生产能力总计 1425kt/a，占世界总生产能力4405kt的32.35% 宝马汽车 2007年率先开启CFRP在汽车领域的应用模式，在宝马汽车车身、车架、 车门、保险杠等30多种零部件使用了CFRP。 奥迪、戴姆勒、福特汽车 从2009年开始分别与福伊特、日本东丽、陶氏等公司合作开发汽车用 CFRP 中国 “中国制造2025”规划要求，到2020年通过高强度钢、铝镁合金及复合 材料在汽车上的应用，实现平均整车减重目标5%至20%
汽车轻量化制造— 高强及超高强钢的应用 上海充通大学 SHANGILAI AO TONG UNIVERIITY 高强钢板在汽车上的应用 16% 19% 13% 25% 27% Percentage by weight ▣≤140MPa ▣180-240MPa▣260-320MPa ▣340-700MPa▣≥1000MPa
汽车轻量化制造——高强及超高强钢的应用
汽车轻量化佛制造 高强及超高强钢的应用 上海久通大学 SILANGIAI LAO TONG UNIVERIITY 70 LOW STRENGTH HIGH STRENGTH ULTRA HIGH STRENGTH STEELS (270MPa STE包LS STEELS P700MPa) 3% ■软纲■一股HSS口AHSS口其它钢 0% 60 26% 6% 28% 35% 40% 50 CONVENTIONAL HSS 4430 MILD AHSS 9% 15% 23% 24% 20 CMn TRIP 1975 2012 2025 HSLA 10 DP-CP MART 北美汽车用钢板发展情况(1975-2025) 0 300 600 900 1200 1700 Tensile Strength (MPa) Misc 2% -BH210/3404% Mat1250/15201% BH260/3706% 25r 21.7 Mart950/12003% 20 20 CP700/8001% 1F300/4204% 15 TRIP450/8004% HSLA350/4501% 113 10 8.8 DP280/6007% DP700/1000 30% DP300/5008% 奥迪A3 沃尔沃V40 奥迪A6 福特福克斯 凯迪拉克ATS 本田思域 奔驰B级 DP500/80022% DP3506003% -DP400/7004% 车型 ULSAB一AVC概念车采用的钢种情况 部分欧洲车型中热成型钢占车身重量比例 (100%采用高强度钢板，其中74%是双相钢) 0
9 ULSAB－AVC概念车采用的钢种情况 （100%采用高强度钢板，其中74%是双相钢） 北美汽车用钢板发展情况（1975-2025） 汽车轻量化制造——高强及超高强钢的应用 部分欧洲车型中热成型钢占车身重量比例
汽车轻量化制造中—铝合金的应用 国 上海通大擎 SILANGIAI LAO TONG UNIVERIITY 5083系列 85% 超塑性变形铝 80 6000系列 73% 6000系列 5754系列连铸 6000系挤压型 60a3、6061、 5182系5列 60 6N01 设塑性变形铝 48% 46% 40 33% 5000系5列 5083系列 28% 30% 超塑性变形铝 27% 26% 24% 19% 高强度 20 18% 铝真空压铸件 7% 9% 5083系列 6% 6% 4% 4% 超塑性变形铝 0 引擎盖挡泥板 车门 后车箱 车顶 整车身 2015 2020 2025 轻金属（铝合金） 轻量化设计 2015至2025年铝合金在车身和覆盖件上的使用率 轻量化结构设计
汽车轻量化制造中——铝合金的应用 轻量化设计 2015至2025年铝合金在车身和覆盖件上的使用率 轻金属(铝合金) 轻量化结构设计