材料测试助力于汽车制造领域产品质量提升

包括大众、奥迪，保时捷和斯柯达等品牌在内的大众汽车集团预计将在2018年前成为世界上最大的汽车制造商，其位于美国田纳西州查塔努加市的大众汽车制造工厂主要专注于生产该品牌下的帕萨特车型，并利用材料测试作为控制、管理汽车产品质量的一种常用方法。...

包括大众、奥迪，保时捷和斯柯达等品牌在内的大众汽车集团预计将在2018年前成为世界上最大的汽车制造商，其位于美国田纳西州查塔努加市的大众汽车制造工厂主要专注于生产该品牌下的帕萨特车型，并利用材料测试作为其控制、管理汽车产品质量的一种常用方法。（图片来源：volkswagen）

根据德国汽车产业数据与预测公司的调查数据显示，2011年全球汽车产量达到了创纪录水平，总产量超过8000万辆，研发投资经费超过了500亿欧元。促使汽车产量、质量、性能以及成本不断优化的驱动力主要来自于大多数原始设备制造商和一些重要零部件、关键材料及设备供应商之间形成的战略联盟作用，例如德国乌尔姆的Zwick / Roell AG公司（一个材料和零部件测试解决方案供应商）和德国沃尔夫斯堡的大众汽车集团（VW）之间建立起的关系。

汽车行业已经开展了部分重大举措，以对汽车机体，底盘和动力传动等系统采用的材料（包括复合材料和金属材料等）进行更好的测试表征。此外，混合动力汽车和其他动力总成技术的发展引入也促成了一些旨在验证电池安全性和新型传感器功能的测试程序。

汽车制造商正从几个不同的角度审视、管理汽车质量问题。其中就包括一些经典的质量管理措施，其主要侧重于新材料和零部件的资格认证，以及对新供应商提供的组件进行验证的重视。随着汽车轻量化等重大举措继续延伸，预计制造商将加大对于汽车组件验证的重视程度。而材料测试将在这个领域起着非常重大的作用。大众汽车集团通过使用一种独特的制造策略，也即MQB或称之为横置发动机模块化平台，极大的推动了其规模经济的发展。该策略能够有效降低单位成本，每辆车的生产工程时间，并不断朝着支持轻量化，燃料消耗和排放显着减少的趋势发展。

材料测试是MQB策略中一个非常关键的组成部分，因为它涉及到各种具有特定机械性能、可用于许多独特应用方面的特殊材料的选择。例如，奥迪A3采用了四种不同等级的钢材，结合铝材来制造车身，车架和底盘。具有可变壁厚的材料框架使得可以对组件进行精确的优化——对重量、成本或者两者的组合来进行优化。

采用一些新型种类的钢材和铝合金（其中有些还结合了聚合物材料或者纤维复合材料），是用来实现汽车轻量化和降低制造成本非常可行的一种方法。 材料测试系统则能够帮助获取很多测试数据，以便于工程师们对产品质量的好坏做出关键性的判断。结合大众汽车集团的技术规范，还可以利用这些数据来判断生产的零部件是否满足要求。

有时候在某一个设备上测试得出的数据与在其他设备上得出的数据会有所偏差，了解并理解这一现象也很重要。此外，对于一些采用了新材料或者新工艺的组件，原始设备制造商部署了一些测试程序，目的是了解为什么其价值与原有材料有所差别。

旨在减少排放和燃料消耗的措施已经推动了几种替代性动力系汽车的产生，例如基于电力、混合燃料和燃料电池技术的电力汽车。这些新型技术都是依赖于新材料和新工艺所支持的。

预计到2020年，使用电动驱动系统的车辆将占到新汽车总产量的20%。新兴的电动汽车市场所需的新型零部件，包括轻量化的电池和小尺寸的传动系组件，需要进行有效的测试以在降低成本的同时使其满足相关的质量要求以及国家标准。

锂离子电池，一般至少由七个部件组成，包括从外包装到机电组件等，这些部件都需要进行材料测试以确保其重量、成本、耐用性和安全性能都能够满足要求。除了这些各种各样的电性能和热性能的测试，电池单元的测试要求还包括对电池的冲击性能，弯曲性能，压碎、渗透性能等进行测试。此外，连接器，电缆、外壳、电线、弹簧和电路板也必须经过测试，以验证其是否满足安全要求。在实际条件下准确的捕捉到这些性能测试的数据是非常重要且必要的，这有利于确保每个部件都符合性能和质量要求。随着汽车制造商正在不断的追求提升燃油效率，他们对于一些零部件质量认证的需求也在不断上升。测试效率也越来越被重视，以便于能够及时的对汽车生产和设计团队遇到的问题做出响应。现在，许多公司的测试实验室都在不断的寻找新方法来优化测试效率，使得测试时间尽可能的缩短。因此，能够快速、方便的对各种测试进行重新配置将有利于节省大量时间，尤其是对于生产部门而言。尽管有一些测试是专门针对特定的汽车制造商所用，但是大多数的测试都是基于国际标准之上。这些标准都是由ASTM国际委员会E28就材料机械测试开发的。该委员会的11个子委员会还维持了其他55个标准，这些标准包括延展性、成形性、硬度、冲击和残余应力测试等。

依据ASTM标准，拉伸测试为供应商们测量单轴拉伸下材料的强度和延展性提供了一个非常有价值的参考。测试获取的信息可用于不同材料比较、合金材料研发、质量控制和材料设计等方面。

汽车材料另一个重要的考虑指标则是回弹性，也即一旦形成力得到释放，材料倾向于部分回弹到原来的形状。因此ASTM国际委员会E28制定了ASTM E2492测试标准主要用于评估材料的回弹性能，该标准主要是通过对拉伸成形过程进行模拟从而有效提供对金属回弹性能的测试。

译者：Vince

译自：qualitymag

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