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鋁合金材料在現代汽車制造業的應用分析

2014-10-10 04:06:34劉成榮
機電信息 2014年33期
關鍵詞:變形汽車系統

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。

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