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        1. 深圳市泰立儀器儀表有限公司

          輕量化鋁合金在汽車(chē)上有哪些應(yīng)用?

          時(shí)間:2017-2-20閱讀:6159
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          輕量化鋁合金在汽車(chē)上有哪些應(yīng)用?

          20 年來(lái),世界性能源問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重,這使得減輕汽車(chē)自重、降低

          油耗成了各大汽車(chē)生產(chǎn)廠提高競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)介紹,汽車(chē)重量每減

          50kg,每升燃油行駛的距離可增加 2km;汽車(chē)重量每減輕 1%,燃油消耗下降

          0.6%1%。鋁具有密度小、耐蝕性好等特點(diǎn),且鋁合金的塑性優(yōu)良,鑄、鍛、沖

          壓工藝均適用,汽車(chē)零部件生產(chǎn)的壓鑄工藝。從生產(chǎn)成本、零件質(zhì)量、材

          料利用等幾個(gè)方面比較,鋁合金已成為汽車(chē)生產(chǎn)*的重要材料。目前,美

          國(guó)、日本、德國(guó)是汽車(chē)采用鋁合金zui多的國(guó)家,如德國(guó)大眾 AudiA8、A2,日本

          NXS 等車(chē)身用鋁合金量達(dá) 80%。我國(guó)汽車(chē)除上海桑塔納、一汽奧迪和捷達(dá)(均

          為引進(jìn)生產(chǎn)線)用鋁合金外,國(guó)產(chǎn)以紅旗較多,約 80100kg。有資料表明,用

          鋁合金結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼結(jié)構(gòu),可使汽車(chē)質(zhì)量減輕 30%40%,制造發(fā)動(dòng)機(jī)可減輕

          30%,制造車(chē)輪可減輕 50%。采用鋁合金是汽車(chē)輕量化及環(huán)保、節(jié)能、提速和運(yùn)

          輸?shù)闹匾緩街?。因此,研究開(kāi)發(fā)鋁合金汽車(chē)目前顯得十分必要。

           

          輕量化鋁合金在汽車(chē)上有哪些應(yīng)用?

          鋁合金在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用背景

          zui早把鋁材運(yùn)用到汽車(chē)上的是印度人,據(jù)記載,1896 年印度人用鋁制

          做了汽車(chē)曲軸箱。進(jìn)入 20 世紀(jì)早期,鋁在制造豪華汽車(chē)和賽車(chē)上有一定的應(yīng)用,

          鋁制車(chē)身的汽車(chē)開(kāi)始出現(xiàn),如亨利²福特的 Model T 型汽車(chē)和二、三十年代歐洲

          賽車(chē)場(chǎng)上法拉利 360 賽車(chē)都是鋁制車(chē)身。

          汽車(chē)用鋁合金可分為鑄造鋁合金和變形鋁合金。鑄造鋁合金在汽車(chē)上的使用

          量zui多,占 80%以上,其中又分為重力鑄造件,低壓鑄造件和其它特種鑄造零件。

          變形鋁合金包括板材、箔材、擠壓材、鍛件等。各國(guó)工業(yè)用鋁合金材料的品

          種構(gòu)成雖然有一定的差異,但大體是相同的。其品種構(gòu)成:鑄件占 80%左右,鍛

          件占 1%3%,其余為加工材。美國(guó)汽車(chē)工業(yè)中變形鋁合金占較大比例,達(dá) 36%。

          1 1.1  鑄造鋁合金的應(yīng)用

          鑄造鋁合金具有優(yōu)良的鑄造性能。可根據(jù)使用目的、零件形狀、尺寸精度、

          數(shù)量、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械性能等各方面的要求和經(jīng)濟(jì)效益選擇適宜的合金和合適的

          鑄造方法。鑄造鋁合金主要用于鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、離合器殼體、后橋殼、轉(zhuǎn)向

          器殼體、變速器、配氣機(jī)構(gòu)、機(jī)油泵、水泵、搖臂蓋、車(chē)輪、發(fā)動(dòng)機(jī)框架、制動(dòng)

          鉗、油缸及制動(dòng)盤(pán)等非發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件。

          1.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)用鋁合金

          汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)用鋁合金制造輕量化zui為明顯,一般可減重 30%以上,另外,發(fā)

          動(dòng)機(jī)的氣缸體和缸蓋均要求材料的導(dǎo)熱性能好、抗腐蝕能力強(qiáng),而鋁合金在這些

          方面具有非常突出的優(yōu)勢(shì),因此各汽車(chē)制造廠紛紛進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)鋁材化的研制和開(kāi)

          發(fā)。目前國(guó)外很多汽車(chē)公司均已采用了全鋁制的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體和氣缸蓋。如美國(guó)

          通用汽車(chē)公司已采用了全鋁氣缸套;法國(guó)汽車(chē)公司鋁氣缸套已達(dá)*,鋁氣缸

          體達(dá) 45%;日本日產(chǎn)公司 VQ 和豐田公司的凌志 IMZ-FEV6 均采用了鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)油

          底殼;克萊斯勒公司新 V6 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體和缸蓋都使用了鋁合金材料。

          1.1.2 輪轂用鋁合金

          鋁輪轂因?yàn)橘|(zhì)輕、散熱性好,并具有良好的外觀,而逐漸取代了鋼輪轂。在

          過(guò)去的 10 年,鋁合金汽車(chē)輪轂以 7.6%的年增長(zhǎng)率增長(zhǎng),根據(jù)分析,到 2010

          年時(shí),汽車(chē)輪轂鋁化率可達(dá) 72%78%[4]A365 是一種鑄造鋁合金,它具有良好

          的鑄造性能又具有高的綜合力學(xué)性能,各國(guó)的鑄造鋁合金輪轂都是此類(lèi)合金

          生產(chǎn)的。我國(guó)西南鋁加工廠與日本輕金屬株式會(huì)合作開(kāi)發(fā)了 A6061 鋁合金輪轂。

          1.2  變形鋁合金的應(yīng)用

          變形鋁合金在汽車(chē)上主要用于制造車(chē)門(mén)、行李箱等車(chē)身面板、保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)

          機(jī)罩、車(chē)輪的輪輻、輪轂罩、輪外飾罩、制動(dòng)器總成的保護(hù)罩、消聲罩、防抱死

          制動(dòng)系統(tǒng)、熱交換器、車(chē)身構(gòu)架、座位、車(chē)箱底板等結(jié)構(gòu)件以及儀表板等裝飾件。

          1.2.1 車(chē)身板件用鋁合金

          板材在轎車(chē)上的應(yīng)用比重不斷上升,如經(jīng)熱處理(如:T4、T6、T8)的 6000

          系(AI-Mg-Si 系)鋁合金板材,能夠很好的滿足汽車(chē)對(duì)殼體的要求,可用做車(chē)

          身框架材料。Audi A8 的車(chē)身鈑金件,即采用了本系合金鋁材。另外,2000

          AI-Cu-Mg 系)、5000 系(AI-Mg 系)和 7000 系(AI-Mg-Zn-Cu 系)鋁合金也

          可應(yīng)用于車(chē)身材料。近幾年,采用6000系和7000系高強(qiáng)度鋁合金開(kāi)發(fā)了“口”、

          “日”、“目”、“田”字形狀的薄板和中空型材,不僅質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗裂

          性能好,而且成型性能好,在汽車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用。

          1.2.2 其它鋁合金結(jié)構(gòu)件

          鋁合金也被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)的其他部位,如:美國(guó)通用汽車(chē)公司用 7021

          板制造 Smure 轎車(chē)保險(xiǎn)杠增強(qiáng)支架,福特公司用 7021 鋁板制造 Lincoln Town

          轎車(chē)保險(xiǎn)杠增強(qiáng)支架[7]。汽車(chē)懸掛件也應(yīng)用了鋁合金材料,有效減輕了相應(yīng)零

          部件的質(zhì)量,提高了汽車(chē)行駛的平順性、穩(wěn)定性,如用 6061 鍛件生產(chǎn)的盤(pán)式制

          動(dòng)器卡爪、動(dòng)力傳動(dòng)框架等。此外,鋁合金也廣泛用于汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng),如日本用

          6595 鋁合金做汽車(chē)散熱器和冰箱散熱器。

           

          輕量化鋁合金在汽車(chē)上有哪些應(yīng)用?

          新型鋁合金在汽車(chē)上的應(yīng)用

          2.1  快速凝固鋁合金

          快速凝固條件下(冷速達(dá) 104109/S,材料將引起一些組織結(jié)構(gòu)上的新

          特征:超細(xì)化的微觀組織;提高合金的固溶度極限;成分的高度均勻、少偏析或

          無(wú)偏析;形成新的亞穩(wěn)相等。基于這些特征,快速凝固鋁合金必然會(huì)在汽車(chē)行業(yè)

          得到應(yīng)用。Sumitomo 電器公司利用快速凝固 PM AI-Si-X 高硅鋁合金代替燒結(jié)鋼,

          大批量制造汽車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子和葉片,使轉(zhuǎn)子重量減輕 60%,整個(gè)壓縮機(jī)重量

          減輕 40%;雅馬哈汽車(chē)制造公司生產(chǎn)的快速凝固高硅鋁合金活塞也投入市場(chǎng),這

          種活塞與普通鑄鐵相比,重量減輕了 20%,壽命提高了 30%,而且顯著降低了噪

          音,減少污染;馬自達(dá)汽車(chē)公司利用噴射沉積 Al-Si-Fe-Cu-Mg 合金制造了一種

          新型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子,提高了發(fā)動(dòng)機(jī)效率,能節(jié)油 20%。

          2.2  鋁基復(fù)合材料

          以陶瓷纖維、晶須、微粒等為增強(qiáng)材料,生產(chǎn)鋁基復(fù)合材料,其比強(qiáng)度、比

          彈性模量、耐熱性、耐磨性等大幅度提高,可用做發(fā)動(dòng)機(jī)零件,如用粉末冶金法

          研制成功的 Al2O3 SiC 顆粒(晶須)增強(qiáng)的 Al-Si 系合金活塞,在保留 Al-Si

          合金活塞優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),可進(jìn)一步改善活塞的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性和抗疲勞性能,

          用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上;此外,顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料還可用于制造車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的汽

          缸體、活塞和連桿等部件。

          2.3  泡沫鋁合金

          泡沫鋁合金是一種在金屬基體中分布有無(wú)數(shù)氣泡的多孔材料,這種材料的質(zhì)

          量更輕、強(qiáng)重比更高,并具有高的吸能特性、高的阻尼特性和吸振特性。將泡沫

          鋁填充于兩個(gè)高強(qiáng)度外板之間制成的三明治板材,在用于車(chē)身頂蓋板時(shí),可提高

          剛度、輕量化并改善保溫性能,用在保險(xiǎn)杠、縱梁和一些支柱零件上時(shí),可以增

          加撞擊吸能的能力,在輕量化的同時(shí),提高了撞擊安全性。

          鋁合金在汽車(chē)上的發(fā)展前景

          在輕量化金屬中,鎂合金密度雖比鋁合金小,但鎂錠成本較高,且零件制造

          過(guò)程中還有許多技術(shù)障礙,如缺少高溫壓鑄合金和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),表面處理技術(shù)粗劣,

          結(jié)合水平低等,所以目前在汽車(chē)上的使用量相當(dāng)有限;而航空航天用的鈦合金雖

          有高的機(jī)械強(qiáng)度,但制造工藝?yán)щy和制造成本昂貴,導(dǎo)致鈦合金無(wú)法大批量的應(yīng)

          用于汽車(chē)生產(chǎn)。鋁合金在成本、制造技術(shù)、機(jī)械性能、可持續(xù)發(fā)展(地殼中鋁含

          量zui多,占 8.1%)等方面綜合性能好,因此鋁合金是現(xiàn)在及將來(lái)汽車(chē)工業(yè)中的

          輕金屬材料。

          目前,我國(guó)汽車(chē)生產(chǎn)量繼美國(guó)、日本、德國(guó)之后,居*四位。而在汽車(chē)

          鋁化率方面,我國(guó)的技術(shù)還相對(duì)比較落后。當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)上鋁材的使用已達(dá)

          138kg,鋁化率達(dá) 12%,而我國(guó)汽車(chē)上鋁材的使用與國(guó)外差距很大,平均用鋁量

          僅為 60kg,鋁化率不到 5%[9]。因此,我國(guó)汽車(chē)用鋁合金市場(chǎng)的發(fā)展前景非常廣

          闊。(來(lái)源:程力汽車(chē))

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