鋁合金材料在現代汽車制造業的應用分析

劉成榮

(江蘇省南通華特鋁熱傳輸材料有限公司，江蘇南通 226314）

鋁合金材料在現代汽車制造業的應用分析

劉成榮

(江蘇省南通華特鋁熱傳輸材料有限公司，江蘇南通 226314）

主要分析了鋁合金材料的特點以及汽車制造業的鋁合金應用現狀，在此基礎上闡述了鋁合金在現代汽車制造業的具體應用情況。

鋁合金材料；汽車制造業；應用

0 引言

隨著現代汽車制造業的不斷發展，汽車制造材料更加強調安全性、美觀性以及可回收性。而鋁合金憑借其良好的性能，逐漸成為現代汽車制造業的“寵兒”。鋁合金在現代汽車制造業的應用十分廣泛，其在汽車的諸多部件中都有應用，并取得了良好的效果。下面，筆者將以鋁合金材料的特點為切入點，分析新時期鋁合金材料在汽車制造業的具體應用情況及發展前景。

1 鋁合金材料的特點

在現代社會的發展進程中，鋁成為了工業制造的常用輕金屬。一般情況下，鋁合金的強度與合金結構鋼相當。但是，隨著鋁合金技術的不斷發展，一些高性能鋁合金的強度、韌性已遠遠高于一般的合金結構鋼。所以，鋁合金具有諸多顯著的優越性，具體如表1所示。

表1 鋁合金的優越性及應用性

2 汽車制造業的鋁合金應用現狀

從全球來看，用于汽車工業制造的鋁合金占到全球耗鋁量的13%左右。在歐美、日本等地，鋁合金在汽車制造業的使用量更多，占到26%之多。據不完全統計，2003年，每輛汽車所用鋁合金量平均在102 kg左右；而到了2014年，這一用量已增加至120 kg左右，足見鋁合金對于現代汽車制造業的重要性。

當前，用于汽車制造業的鋁合金主要分為兩種:一種是變形鋁合金，另一種則是鑄造鋁合金。其中，汽車上的鋁合金多以鑄造鋁合金為主，主要有低壓鑄件、重力鑄件、某些特種鑄件。而在變形鋁合金方面，鍛件、箔材等都是其主要用途。表2所示為現代汽車制造業采用鑄造鋁合金的主要部件系統。從表2可知，鑄造鋁合金在汽車的諸多關鍵部件系統中有著廣泛的應用，并且具有良好的應用效果。

表2 鑄造鋁合金在汽車部件系統的應用

此外，相對于鑄造鋁合金，變形鋁合金用途比較少。但是在車身系統、熱交換器系統等方面，變形鋁合金有著廣泛應用，且應用效果良好。表3所示為變形鋁合金在汽車部件系統的應用情況。從表3可知，變形鋁合金主要用于汽車車身等部件的制造，占到36%之多。

3 鋁合金在現代汽車制造業的具體應用

鋁合金在汽車的諸多部件系統均有廣泛的應用，不同的鋁合金零件，在汽車制造中的應用不同。對此，筆者針對汽車主要零部件，闡述鋁合金在這些方面的具體應用情況。

3.1 鋁合金材料在氣缸體及氣缸蓋上的應用

對于汽車而言，其發動機所用的氣缸體，強調金屬材料不僅要具有良好的導熱性，而且耐腐蝕性要強。基于這些需求，鋁合金無疑是汽車氣缸體最好的選擇。所以，在現代汽車制造業中，汽車發動機的氣缸體多采用全鋁型。例如，在美國通用等汽車公司，其汽車鋁氣缸套已達100%，并且采用全鋁鋼套。此外，在汽車的活塞及連桿等方面，也廣泛應用了鑄造鋁件。這樣一來，不僅有效減輕了零件的重量，而且有助于減輕汽車發動機的振動和噪音，符合現代汽車綠色環保的發展理念。

3.2 鋁合金在汽車散熱器上的應用

在現代汽車制造業中，汽車的蒸發(冷凝）器、暖風設備等幾乎都是鋁合金制造。鋁散熱器的制造有一個顯著的難點，即散熱能力和耐久性的問題。關于耐久性，主要是出現腐蝕并且漏水，進而導致耐久性問題比較突出。一方面，冷卻液可以引起內部腐蝕問題的出現；另一方面，一些鹽類也可以引起外部腐蝕。所以，需要在冷卻液中添加一定的防銹劑，以便防范內部腐蝕問題；而對于因為鹽類導致的外部腐蝕問題，一般采用耐腐蝕的合金來有效防范。

3.3 鋁合金在車輪上的應用

在汽車制造中，車輪是重要的器件，而且其對質量、安全性的要求較高。當前，轎車多已使用鋁合金車輪，具有較高的安全性。在車輪車輞方面，其所使用的鋁合金要求具有較高的疲勞強度、良好的鑄造性、輥軋鋼成型性等。在20世紀80年代，我國開始使用鋁合金車輪。鋁合金車輪既有應用鑄造鋁合金材料制造的，也有應用變形鋁合金材料制造。其中，變形鋁合金中的鍛鋁、防銹鋁等都有所應用。據不完全統計，目前有60%的車輪使用鋁合金材料。隨著現代汽車 制造業的發展，汽車制造更加強調輕量化，所以，為滿足現代汽車制造業的發展要求，鋁合金車輪正朝著形態更加復雜、厚度更薄、安全性能更高的方向發展。與此同時，在加工制造中，鋁合金車輪的尺寸精度更高，這有助于提高汽車行駛中的舒適性。

3.4 鋁合金在車身上的應用

現代汽車制造業不僅強調汽車制造的質量，也強調汽車外形的美觀。所以，在汽車制造中，車身制作占了大部分時間。一般情況下，車身質量是一部汽車總質量的32%左右，而汽車的輕量化發展強調降低車身質量。當前，用于汽車車身制造的鋁合金主要有5000系、6000系及7000系。日本的豐田、美國的通用、韓國的現代等，都著力于鋁合金車身零部件的研發。也就說，鋁合金材料將成為諸多車型的車身材料。

3.5 鋁合金在底盤零件上的應用

對于減輕汽車的質量，底盤系統的輕量化設計更具有潛力。在美國的通用汽車公司，其懸掛系統使用了鋁合金部件，并且還加大了懸掛系統轉向節的制造中以鋁替代鑄鐵的規模。此外，美國的福特公司、克萊斯特公司都使用了鋁合金的制動盤。鋁合金制動盤不僅質量輕，而且使用壽命長，符合現代汽車制造業的發展需求。

4 結語

綜上所述，在現代汽車制造業中，鋁合金的使用量逐漸增加，并已廣泛應用于汽車諸多重要部件系統。隨著鋁合金制造技術的不斷發展，相信未來會有更多的新型鋁合金材料研發成功，并應用于汽車制造業，從而推動現代汽車制造業又好又快發展。

[1]苗景國.鋁合金材料在現代汽車制造業的應用[J].黑龍江冶金，2009(6）

[2]永清.金屬材料在現代汽車制造中的應用及發展方向[J].金屬世界，2004(2）

[3]王孟君，黃電源，姜海濤.汽車用鋁合金的研究進展[J].金屬熱處理，2006(9）

[4]楊婻，王鏑，胡健，等.鋁合金材料在汽車車身結構上的應用[J].上海汽車，2014(8）

[5]劉靜安，項勝前，劉煜.鋁材在汽車上的開發應用及重點新材料產品研發方向[J].鋁加工，2012(10）

2014-10-24

劉成榮(1964—），男，江蘇海門人，工程師，研究方向:鋁合金新材料。