鋁合金焊接在汽車輕量化上的應用

丁常棟

摘 要：隨著時代的發展和進步，汽車輕量化已經成為發展趨勢和方向。而這其中離不開鋁合金復合材料的應用，并通過材料的優化達到更好的應用效果。基于此，本文就鋁合金焊接在汽車輕量化上的應用進行分析，希望可以為汽車輕量化的優化提供借鑒。

關鍵詞：鋁合金焊接；汽車輕量化；應用分析

一、汽車輕量化的意義

隨著節能、環保意識逐漸深入人心，汽車生產也朝著綠色化、節能化以及輕量化的方向發展。汽車輕量化是企業行業發展的必然趨勢，符合現代生產的文化價值傾向。之所以現階段汽車行業提倡輕量化，是因為各個企業行業察覺到了企業輕量化蘊含著巨大的社會以及經濟效益。汽車輕量化的意義在于以下幾個方面：從資源節約、環境保護這個角度來看，汽車輕量化，控制了汽油消耗量，降低了溫室氣體的排放，減少汽車的使用對于大氣環境的污染和破壞，節約了汽油資源；從企業競爭這個角度來看，汽車輕量投資顯示了企業長遠的投資遠見，實現了最大化的經濟效益，開辟了汽車行業的營銷熱點，提升了汽車企業在市場中的核心競爭力；從消費者消費需求來講，輕量化汽車降低了汽油的消耗，節約了汽車使用成本，支持輕量化汽車的發展，也為節能減排做出了自己的貢獻；從社會角度來講，輕量化汽車實現了更多的運輸效益，帶動了物流業的發展。

二、汽車輕量化上所使用的鋁合金焊接材料

1.鑄造鋁合金

鑄造鋁合金，是最常見的促使汽車輕量化的鋁合金焊接材料之一。鑄造鋁合金，優勢明顯，限制較小，因此，可以應用的范圍較為廣闊。從汽車發動機、活塞到汽車車輪、零部件，都可以看到鑄造鋁合金的影子。但是，即便是使用再廣泛，也有不及的范圍，就比如在對鑄件硬度要求較高的零件中，幾乎看不到是以鑄造鋁合金為原材料的零部件，這也透露出鑄造鋁合金自身的一個缺陷，耐熱性不夠。但是，相關研究人員也在盡量彌補這一缺陷，例如鑄造鍛造法以及半固態成型法的出現，大大提高了鑄造鋁合金作為汽車焊接材料的硬度、強度。

2.變形鋁合金

變形鋁合金同樣是汽車輕量化上所使用的鋁合金焊接材料之一。鋁合金板帶材、擠壓型材和鍛造材是變形鋁合金的主要組成材料。變形鋁合金在實現汽車輕量化方面效果顯著，主要是應用在汽車車身之上。隨著變形鋁合金的性能優勢體現的逐步明顯，變形鋁合金的使用范圍不斷擴大到散熱器、車輪以及懸架系統零件等方面。變形鋁合金是鋁合金經過多道程序、生產工藝之后，引發了鋁合金結構、形狀發生改變。變形鋁合金自身在硬度以及剛度方面性能較為良好，質量較輕，成本較低，因此，在汽車外殼中被廣泛采用。

3.鋁基復合材料

鋁基復合材料是汽車輕量化上所使用的鋁合金焊接材料最罕見的材料來源，因為，其投入成本較高以及對于技術要求較高，因此，鋁基復合材料目前使用頻率較低。鋁基復合材料唯一的缺陷，就是密度低，但是其具備的性能優勢也是十分明顯的，例如抗熱疲勞性良好；強度高以及比模量較高等等。但是，影響鋁基復合材料推廣的關鍵因素還是在于其投資成本十分巨大，可以承擔起來的消費者數量有限，許多汽車生產廠商不愿意耗費巨資來投資鋁基復合材料，但是，一些大型的汽車生產商還是將鋁基復合材料應用到了連桿、制動鉗等這些零部件上。

三、鋁合金焊接在汽車輕量化上的應用

1.輕質材料發動機

發動機是汽車重要的設備之一，為汽車啟動、行使以及加速等提供了充足的動力，因此，有人將發動機比作是汽車的“心臟”。發動機雖然占地面積并不大，但是其質量占了汽車質量的至少20%，因此，足以見得，要想實現汽車輕量化，發動機是主要的切入口，而在發動機中，單個機體的質量占據了整個發動機質量的 25-35%。在促使汽車發電機在實現輕量化的作用的時候，要善于抓住機體這個重點，從降低機體質量出發，將鋁合金材料應用到機體以及發動機中去，降低質量的效果十分明顯。

2.輕質材料變速器殼體

變速器實現了對于汽車的減速和制動，是汽車運行系統的關鍵。實驗結果發現，將鋁合金材料應用到變速器殼體中，對于變速器在實現汽車加速以及制動過程中，對其安全性沒有產生消極的影響，同時也達到了降低變速器質量的效果，因此，鋁合金焊接在汽車變速器殼體的應用也逐步得到了推廣。

3.輕質材料底盤懸掛

該項技術率先被奧迪公司投入應用，并且其合理性得到了充分的證明。奧迪汽車公司，作為在世界范圍內家喻戶曉的世界汽車品牌，最先開始探索從底盤懸掛來實現汽車的輕質化，將鋁合金這種輕質材料應用到底盤懸掛上，并且發現在其他同等條件下，應用了輕質材料的底盤懸掛，車身的確輕巧了許多。后來，在奧迪公司的帶動下，在全國范圍內，許多汽車企業都使用了鋁合金作為底盤懸掛的材料，對于汽車輕量化的實現是大有裨益的。

4.全鋁車身設計

國外汽車生產廠商，為了進一步實現企業輕量化水平，依托自身先進的科學技術力量，率先開始了對于全鋁汽車車身的設計，其中，奧迪汽車公司在全鋁車身設計工作的研究技術在世界范圍內都是遙遙領先的，其中，最為成功的代表就是奧迪A8，其車身全部采用鋁材料制作而成的，因此，整車的質量接近于中型車，因此足以見得，全鋁車身設計雖然成本較高，但是對于實現輕質量的汽車具有輔助作用。奧迪全鋁車身設計是依靠壓鑄件來組成的，因此，輕量結構系數達到了1.5。

5.輕質材料汽車散熱器

以往，汽車散熱器主要是以銅作為設計原料，但是，隨著銅材料的材料成本逐漸加大，汽車生產商開始探索一種可以代替銅材料的金屬材料，于是鋁憑借自身較低的價格以及良好的性能，取代了銅材料，成為了汽車散熱器的主要組成材料。鋁合金在汽車散熱器的使用，初步取得了較為良好的效果。但是礙于各個汽車生產商的技術，在多數情況下，只能實現以銅箔為汽車散熱器的材料。

結語：

汽車輕量化是現代汽車工業發展的重要趨勢，也是新材料與汽車發展相結合的重要表現。在肯定鋁合金材料在汽車應用上的顯著作用同時，更加需要探索其應用的優化路徑，通過行之有效的措施和手段促進鋁合金材料在汽車上的應用，讓汽車實現輕量化的有效發展，為汽車行業發展提供動力。

參考文獻

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（作者單位：中信渤海鋁業控股有限公司）