汽車的輕量化工藝指的是以整車輕量化設計為基礎,在綜合考慮所采用輕量化材料的特性和產品控制成本要求前提下而采用的制造技術。目前廣泛使用的主要有激光焊接技術、液壓成形技術、高強度鋼熱成形技術、高強度鋼輥壓成形技術和電磁成形等先進的成形技術及連接技術、表面處理技術和切削技術等。
激光焊接以可聚焦的激光束作為焊接能源,它是將經不同表面處理、不同材質、不同厚度的鋼板通過激光焊接組合成一個毛坯件,然后再將其沖壓成所需的零部件。當高強度激光照射在被焊材料表面上時,部分光能將被材料吸收而轉變成熱能,使材料熔化,從而達到焊接的目的。激光焊接可焊材質種類范圍大,也可相互接合各種異質材料。激光焊接的焊接應力和變形小,焊接工藝穩定,焊縫表面和內在質量好,性能高,
液壓成形技術是指把管狀或板狀材料放在密封的模具中,再把流體介質(水、油等)引入管件的內腔或板件與模具的內腔,通過增加液體的壓力,使工件在常溫下變形,經過膨脹、壓縮和成形三個階段,最終成為所需零部件形狀。液壓成形技術有很多優點,包括可減少零件數量和模具數量、結構完整性好、強度高和使用壽命長等,并可在保證零件剛度和強度的前提下有效降低構件重量和成本。使用液壓成形方式制造的零件,可將原來因加工工藝所不能及而必須分割成數個部件進行加工的零件改為以單一的零件代替,減少了零件組合的工作,同時也增加了車體的剛性,從而達到減輕重量、降低成本的目的。據統計,液壓成形件比沖壓件平均成本可降低15%~20%、模具費用降低20%~30%。成形后的零件可減重30%。
熱成形技術是解決超高強度鋼成形問題的關鍵工藝技術之一。它是將板材加熱到奧氏體溫度后,然后在模具中進行熱成形,經通水冷卻,在保持零件良好形狀的前提條件下得到高強度的馬氏體組織。其優點包括:可提高零件強度;減小零件壁厚或截面尺寸,節約材料消耗;材料塑性和成形性好,能一次成形復雜的沖壓件;可減少模具數量和成形工序;可消除回彈影響,零件精度高成形質量好。超高強度熱成形技術主要用于B柱、防撞梁、保險杠等安全結構件的生產,起到了為滿足高碰撞條件要求使車身局部結構得到加強的作用。
三維輥壓成形是以輕量化和一體化為特征的一種三維空心變截面輕體構件的新型輥壓成形技術。采用高強度鋼輥壓成形技術加工出的變截面車身零部件,可大幅度提高承載能力,充分發揮材料的利用率,減輕結構重量,降低零件生產成本,提高生產效率。
連接技術也是輕量化制造技術發展的關鍵技術之一,它關系到被連接結構的性能、重量、加工工藝、裝配、安全與回收等諸多方面。傳統的連接技術主要有電阻點焊和情性氣體保護焊接/活性氣體保護焊接(MIG/MAG)。但隨著越來越多材料輕量化設計的需要,激光焊接、鉚接與自沖鉚接、粘接及復合連接等新的連接技術逐步發展并得到越來越多的應用。
機械連接技術包括壓焊、鉗鉚、自沖鉚接、盲鉚和折疊等。采用機械連接技術代替電阻點焊其優點在于:可用于多種材料組合或夾層材料,允許表面帶有涂層,投資少,不需加熱(變形小、不改變材料性能),不需預處理及加工。
粘接技術是指利用適宜的膠黏劑作為工藝材料,采用適當的接頭形式和合理的粘接工藝而達到
連接目的。粘接連接產生連續的連接,應力分布更加均勻,因而與點焊和機械連接的局部的、斷續的連接相比,提高了連接剛度。
復合連接是將兩種連接方法組合在一起使用的連接技術,如鉚接-粘接、點焊-粘接、激光焊接-MIG等。復合連接的主要優點是可以使不同連接方式的優勢互補,接頭扭轉剛度和疲勞強度高,密封性好,并可改善汽車的噪聲、振動與聲振粗糙度(NVH)性能。