汽車節(jié)能減排發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策

林松

摘要：文章分析了國內(nèi)外汽車制造業(yè)節(jié)能減排的現(xiàn)狀，從沖壓、焊接、涂裝等工藝角度開展對(duì)比研究，闡述了先進(jìn)制造工藝對(duì)節(jié)能減排的影響規(guī)律，并基于上述評(píng)估結(jié)果，對(duì)未來汽車制造業(yè)節(jié)能減排的方向提出對(duì)策，以推進(jìn)中國汽車制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排;汽車制造;先進(jìn)制造工藝

This article analyzes the current situation of energy saving and emission reduction in automobile manufacturing industry at home and abroad，conducts comparative research from the perspective of stamping，welding，painting and other processes，and describes the influence law of advanced manufacturing technology on energy saving and emission reduction，then，based on above evaluation results，it proposes countermeasures for the future energy saving and emission reduction direction in the automobile manufacturing industry，so as to promote the further development of Chinas automobile manufacturing industry.

Energy saving and emission reduction;Automobile manufacturing;Advanced manufacturing process

0 引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們現(xiàn)代生活中必不可少的交通運(yùn)輸工具。然而，汽車在給人們生活帶來便利的同時(shí)，也在消耗大量的社會(huì)資源并排放大量污染物及溫室氣體。為解決上述問題，節(jié)能減排已成為全世界為謀求生存環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必要措施。近些年，伴隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車制造技術(shù)得到了一定的進(jìn)步，逐漸縮小了與國際領(lǐng)先水平的差距，但節(jié)能減排新工藝與行業(yè)的領(lǐng)頭者仍有明顯差距。由此可見，為推動(dòng)我國汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)汽車生產(chǎn)制造過程中的節(jié)能減排已迫在眉睫。

目前，我國的汽車生產(chǎn)制造企業(yè)眾多，消耗的資源及能源龐大，各企業(yè)之間生產(chǎn)制造技術(shù)、工藝水平、能耗及排放水平也參差不齊。部分汽車制造企業(yè)節(jié)能減排水平已達(dá)到國際領(lǐng)先，但仍然有一些企業(yè)沿用傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造工藝，造成環(huán)境嚴(yán)重污染，這并不符合節(jié)能減排的要求。因此，汽車制造業(yè)必須進(jìn)行自身改造，從傳統(tǒng)制造工藝升級(jí)或引進(jìn)新技術(shù)入手，將節(jié)能減排滲透到汽車生產(chǎn)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)中，從而促進(jìn)節(jié)能減排。

1 沖壓成型與節(jié)能減排

1.1 高強(qiáng)鋼板的沖壓成型工藝

高強(qiáng)鋼板熱成型作為汽車制造領(lǐng)域的熱門技術(shù)，在輕量化、節(jié)能減排和提高安全性等方面發(fā)揮了重要作用，具有很大的潛在研究價(jià)值。在汽車制造上廣泛采用高強(qiáng)鋼板不僅可以為汽車輕量化帶來顯著的節(jié)能減排效果，而且在資源回收再利用等方面也具有明顯優(yōu)勢(shì)。

桂中祥等人[1]通過選擇性冷卻進(jìn)行了超高強(qiáng)鋼板數(shù)值模擬，研究了超高強(qiáng)鋼板在熱成型過程中組織演變規(guī)律并指出該工藝當(dāng)前存在的關(guān)鍵問題，提出了選擇性冷卻或?qū)⒊蔀閷?shí)現(xiàn)汽車輕量化與節(jié)能減排的關(guān)鍵技術(shù)。薛刊[2]開展了汽車車身沖壓成型新技術(shù)研究，從成型技術(shù)、液力拉伸技術(shù)及電磁成型技術(shù)三方面進(jìn)行新探討，提出未來在汽車車身沖壓工藝技術(shù)中，將混合智能新技術(shù)運(yùn)用于其中將有助于解決現(xiàn)在的諸多問題。

1.2 輕質(zhì)合金的沖壓成型

郭玉琴等人[3]認(rèn)為有效減輕車身自重，是實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能減排最直接而有效的手段，而實(shí)現(xiàn)汽車輕量化主要是通過采用輕量化材料和先進(jìn)制造工藝來完成。李落星等人[4]認(rèn)為鋁、鎂合金由于比強(qiáng)度和比剛度高，是汽車輕量化的理想材料，并針對(duì)汽車車身用的高性能鋁、鎂合金擠壓成型和后續(xù)加工困難的問題，系統(tǒng)地開展擠壓變形機(jī)理和精確仿真建模研究，開發(fā)包括基于數(shù)值仿真的等溫?cái)D壓、“擠壓、彎曲、淬火”一體化成型和鎂合金連續(xù)擠壓等一系列高效、短流程擠壓加工新工藝、新裝備，這將有助于為輕質(zhì)合金在汽車制造上的大規(guī)模推廣應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。斯蒂芬·比爾等人[5]從動(dòng)態(tài)生產(chǎn)瞬態(tài)進(jìn)行定量分析，探究汽車制造生產(chǎn)系統(tǒng)中可能產(chǎn)生的節(jié)能減排的機(jī)會(huì)。韓小強(qiáng)等人[6]基于汽車輕量化和節(jié)能減排，深入研究了鋁合金溫成型技術(shù)的工藝特點(diǎn)和發(fā)展方向，重點(diǎn)探討了汽車鋁合金溫成型技術(shù)的研究進(jìn)展及關(guān)鍵成型裝備。

2 增材制造與節(jié)能減排

增材制造技術(shù)，是一種基于離散-堆積原理，由零件三維數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)直接制造零件的科學(xué)技術(shù)。其采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件，具有成型速度快、材料利用率高、生產(chǎn)周期短與數(shù)字化程度高等特點(diǎn)。科布喬[7]研究了3D打印技術(shù)，認(rèn)為3D打印可以導(dǎo)致現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生巨大的變化，通過從制造過程中排除出現(xiàn)的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)利潤最大化，3D打印的應(yīng)用能在制造車間和夾具生產(chǎn)過程中節(jié)約大量原料。袁茂強(qiáng)等人[8]研究了增材制造技術(shù)的分類、工作原理、應(yīng)用領(lǐng)域及其國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，總結(jié)出增材制造主要存在制造效率與精度低、性能尚難滿足要求、設(shè)計(jì)理論與方法不完善等問題，并預(yù)測(cè)在關(guān)鍵問題得到解決后該項(xiàng)技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。祝天安等人[9]研究了增材制造技術(shù)的發(fā)展歷程及應(yīng)用情況，對(duì)光固化成型技術(shù)、選擇性激光燒結(jié)及激光直接熔化制造技術(shù)展開探討，介紹了與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的增材制造技術(shù)與相關(guān)增材制造技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)用方向，其主要可應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的直接制造和發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究。

3 焊接與節(jié)能減排

崔厚學(xué)等人[10]分析了我國轎車行業(yè)的發(fā)展實(shí)際后，研究了鋁合金車身的焊裝技術(shù)，結(jié)合鋁合金焊接過程中出現(xiàn)的強(qiáng)度損失、焊接變形明顯等問題，認(rèn)為MIG焊和攪拌摩擦（點(diǎn)）焊是較為適宜的鋁合金車身焊接技術(shù)，并對(duì)這兩項(xiàng)技術(shù)展開了分析和研究。陳樹君等人[11]研究了硼鋼的焊接電流對(duì)點(diǎn)焊接頭力學(xué)性能及顯微組織的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)熱沖壓硼鋼點(diǎn)焊接頭熱影響區(qū)存在軟化區(qū)，此軟化區(qū)寬度隨焊接電流的增大而增大;點(diǎn)焊接頭的剪切斷裂模式由界面斷裂變?yōu)椴糠趾负税纬鲋笤侔l(fā)展為完全焊核拔出，這種轉(zhuǎn)變由軟化區(qū)寬度變化情況決定。該發(fā)現(xiàn)為超高強(qiáng)鋼板在車身的更好應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。劉軍等人[12]分析了汽車工廠焊接車間生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及焊接煙塵、焊接煙羽產(chǎn)生機(jī)理，將整體通風(fēng)除塵空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，利用計(jì)算機(jī)三維數(shù)字化模擬仿真與工程實(shí)際應(yīng)用的手段，發(fā)現(xiàn)整體通風(fēng)除塵空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能減排效果明顯。

4 涂裝工藝與節(jié)能減排

車身涂裝是汽車制造過程中工藝流程最長、技術(shù)復(fù)雜程度最高的環(huán)節(jié)之一，也是能源消耗最多的環(huán)節(jié)之一。近年來，涂裝新材料、新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用和普及對(duì)涂裝工藝節(jié)能減排、資源利用及工藝設(shè)計(jì)帶來了新機(jī)遇，改善我國汽車工業(yè)涂裝工藝現(xiàn)狀已刻不容緩。方紅燕等人[13]分析了國內(nèi)汽車涂裝能耗現(xiàn)狀與國外的差距，研究了國內(nèi)外先進(jìn)節(jié)能涂裝工藝技術(shù)，包括新一代環(huán)保無磷涂裝前處理工藝（硅烷處理）、“三濕（3WET）”中涂、面漆噴涂及免中涂新工藝，也對(duì)涂裝車間的節(jié)能減排展開了探討，為我國汽車涂裝工藝節(jié)能減排提出了建設(shè)性意見。李旋等人[14]對(duì)汽車涂料車間節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)行研究，闡述了汽車涂裝前處理工藝、電泳工藝、噴涂工藝在節(jié)能減排方面的設(shè)計(jì)理念，從前處理工藝、面漆工藝、RTO熱能的回收利用、涂料車間內(nèi)的微創(chuàng)新這四個(gè)方面展開深入研究，認(rèn)為通過采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備、環(huán)境友好型的新材料及對(duì)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，汽車涂裝所產(chǎn)生的污染勢(shì)必將得到有效的控制?？侣?shù)热薣15]研究了水性免中涂涂裝工藝，這項(xiàng)技術(shù)不僅優(yōu)化了涂裝過程，還實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，受到越來越多汽車制造廠商的采納和運(yùn)用，被認(rèn)為是當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ耐垦b技術(shù)之一。

5 結(jié)語

許多研究學(xué)者針對(duì)汽車先進(jìn)制造工藝與節(jié)能減排從不同角度和層面進(jìn)行了深入的研究，提出了相應(yīng)的對(duì)策，在汽車制造過程中從一定程度上可以起到節(jié)能減排的效果。

但是，學(xué)者們對(duì)我國汽車制造業(yè)的節(jié)能減排的研究并沒有系統(tǒng)化，大多停留在汽車生產(chǎn)過程中的某一個(gè)側(cè)面進(jìn)行研究。由于汽車的制造需要多個(gè)部門協(xié)同參與，涉及到大量制造工藝和流程，這就決定了汽車制造的節(jié)能減排是一個(gè)系統(tǒng)工程。但基于產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新視角，運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)理論研究汽車制造業(yè)節(jié)能減排的文獻(xiàn)較為少見。因此筆者試圖從整個(gè)汽車制造流程出發(fā)，以產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，結(jié)合中國汽車制造業(yè)的實(shí)際，提出實(shí)際可行的汽車制造及節(jié)能減排措施，以促進(jìn)中國汽車產(chǎn)業(yè)更好地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]桂中祥，張宜生，王子健.汽車超高強(qiáng)鋼熱沖壓成形新工藝——選擇性冷卻[J].熱加工工藝，2013，42（1）：108-113.

[2]薛 刊.汽車車身沖壓成形新技術(shù)探索[J].文摘版：自然科學(xué)，2015（8）：47.

[3]郭玉琴，朱新峰，楊 艷，等.汽車輕量化材料及制造工藝研究現(xiàn)狀[J].鍛壓技術(shù)，2015，40（3）：1-6.

[4]李落星，周 佳，張 輝.車身用鋁、鎂合金先進(jìn)擠壓成形技術(shù)及應(yīng)用[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2012，48（18）：35-43.

[5]Chang Q，Xiao G，Biller S，et al.Energy saving opportunity analysis of automotive serial production systems（March 2012）[J].IEEE Transactions on Automation Science and Engineering，2013，10（2）：334-342.

[6]韓小強(qiáng)，戴明華，胡 平，等.汽車鋁合金覆蓋件輕量化溫成形技術(shù)關(guān)鍵問題[J].鍛造與沖壓，2013（12）：38-42.

[7]Cobb，Jon.3D Printing Jigs，F(xiàn)ixtures and Other Manufacturing Tools[J].Manufacturing Engineering，2015（5）：168.

[8]袁茂強(qiáng)，郭立杰，王永強(qiáng)，等.增材制造技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展[J].機(jī)床與液壓，2016，44（5）：183-188.

[9]祝天安，添 玉，李國偉，等.增材制造技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)方面的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2015（4）：138-140.

[10]崔厚學(xué)，鄒恒琪，劉昌雄.鋁合金車身的焊接技術(shù)[J].電焊機(jī)，2013，43（2）：34-37.

[11]陳樹君，王旭平，白立來，等.汽車節(jié)能減排與熱沖壓硼鋼點(diǎn)焊技術(shù)[J].焊接技術(shù)，2013，42（12）：33-36.

[12]劉 軍，王宗林，滕繼東，等.汽車工廠焊接車間焊煙治理與節(jié)能[J].暖通空調(diào)，2012，42（4）：171-181.

[13]方紅燕，茍海平.汽車行業(yè)先進(jìn)涂裝工藝及節(jié)能減排效果分析[J].汽車與配件，2013（45）：36-39.

[14]李 旋，肖其弘.淺析汽車涂料車間節(jié)能減排技術(shù)[J].中國涂料，2015，30（8）：65-67.

[15]柯 聰，董 蓓.汽車涂裝免中涂工藝對(duì)鋼板表面質(zhì)量要求的影響[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，28（4）：27-29.