輕量化車身用鋁合金焊接工裝夾具的應用

董加歡 馬旭

摘要：焊接、總裝以及涂裝是汽車車身設計以及制造的整個過程中的核心工作。其中，保證車身焊接質量的重要因素就是焊接夾具。隨著汽車行業的飛速發展，人均擁有汽車的數量不斷增加，汽車的廢氣排放量越來越多，對環境產生較大的影響。汽車行業的整頓必不可少，所以降低汽車燃油量和減少汽車排放污染的汽車輕量化應運而生。本文將闡述輕量化車身用鋁合金焊接工裝夾具應用的意義以及鋁合金材料的特點特性，重點研究鋁合金車身板在汽車生產中的實際應用以及提升輕量化車身用鋁合金焊接工裝夾具應用的發展速度的建議和思考。

關鍵詞：汽車輕量化;鋁合金車身板;應用

伴隨著我國汽車產業的不斷發展，我國的制造業水平不斷提高，這在為人民帶來福利的同時，資源消耗問題以及環境污染問題也日益加重。所以之前因為成本過高而受阻于市場實際應用中的汽車輕量化在政府的扶持，大環境的發展下重新成為了汽車行業的焦點。

一、輕量化其車身用鋁合金焊接工裝夾具應用的意義

1.1有利于降低油耗量和減少廢氣排放量

根據調查結果顯示，汽車的耗油量有汽車本身的質量有關，汽車的車身質量越大，油耗量越高。汽車車重每減少一千克，其一升的汽油就可以多行駛十一米。因此想要降低汽車的油耗量，一個重要措施就是降低汽車的車身質量。減輕汽車車身質量還有利于降低二氧化碳的排放量，車重減少一半，二氧化碳的排放量會減少百分之十三左右。對提高環境質量有很大的幫助。而汽車降低汽車質量的有效方法就是車身采用鋁合金焊接工裝夾具。

1.2有利于汽車的安全性能以及行駛性能

減輕汽車的質量，有利于提高汽車的安全性能以及行駛性能。根據物理的慣性原理，汽車的質量越小，慣性越小，汽車的安全性能則越高。美國的鋁業協會也研究表明了汽車的車身質量每減輕四分之一，就能提高汽車速度的百分之四。用鋁合金焊接工裝夾具有利于減輕汽車的質量并降低動力和動力傳動系統的負荷，使汽車可以在牽引負荷狀態較低的情況下表現出同樣甚至更好的行駛性能.

1.3有利于增加汽車的續航時間

汽車的輕量化可應用的材料主要有兩種。一種是高強度鋼，其造價較高，而且在為汽車減重方面出現了瓶頸，不適合大規模的應用與市場。另一種則是鋁合金、鈦合金、鎂合金、碳纖維、塑料等輕質材料?，F在廣泛應用于市場中的便是鋁合金材料。鋁合金在為汽車的減重做出突出貢獻。汽車的質量每減少100千克，其續航時間就會增加原來的十分之一 ，這可以大大的節省汽車的使用成本。

二、鋁合金材料的特點

鋁是我們日常生活中常見的金屬之一。鋁合金是在純鋁中加入Cu、Mg、Si、Zn、Mn等合金元素配制而成并通過一些手段令它的強度、硬度等都有所提升，使其更好地滿足工程需要。相較于鋼鐵，鋁合金的質量更輕，導熱性更好，耐腐蝕性更強，更容易加工，并且廢棄的鋁材料幾乎可以全部回收再利用，有利于環境的保護。而且，在汽車生產的應用中，鋁合金零件可以大大降低汽車的車身質量。所以，鋁合金是世界近二十年以來汽車輕量化使用最多的材料。

三、輕量化車身用鋁合金焊接工裝夾具的應用

3.1 鋁合金在汽車輕量化過程中的應用現狀

汽車的發動機罩和行李箱蓋都是應用的鋁合金。鋁合金具有質量輕、耐用性好、耐腐蝕能力強以及對行人的撞傷傷害小的特點。由于鋁合金的特點，其在汽車的車身中的應用越來越廣。據調查，應用與汽車車身板的鋁合金多為鋁合金2000系、鋁合金5000系、鋁合金6000系以及鋁合金7000系。其中最適合代替鋼板的為鋁合金5000系以及鋁合金6000系。鋁合金5000系身為熱處理不可強化合金，通過鎂元素的加入產生固溶強化反應，使其耐腐蝕性和成形性提高。因此多應用于如汽車發動機內蓋板等汽車內板中的復雜部位。并且鋁合金5000系在淬火后仍可以在較低的屈服狀態下供貨，沖壓性能良好，而且可以在最后的烤漆處理中得到進一步強化，使其可以應用到如汽車外覆蓋件的外板等剛度、強度要求較高的部位。鋁合金6000系主要應用于AA6111，AA6022（北美車企使用），AA6016，AA6111（日本車企使用）AA6022，AA6016（歐洲車企使用）等。

3.2 汽車用鋁的分類及其應用

汽車的發動機使用鋁合金。因為鋁合金具有良好的抗腐蝕性和導熱性，可以有效的滿足汽車發動機的氣缸以及汽缸蓋對材料的要求。鋁合金應用汽車發動機的氣缸以及汽缸蓋在世界上有許多例子。比如說，日本的豐田公司的凌志IMZ-FEV6以及日產公司的VQ的發動機油底殼都采用鋁合金;美國通用公司以及法國汽車公司的氣缸套都采用全鋁型。我國生產的YZ118，ZL119，ZL120等合金都可以應用到制造汽車的發動機部件。目前，鋁合金在發達汽車工業國家使用率已達百分之八十一。而且伴隨著汽車輕量化發展的更高要求，鋁合金焊接工裝夾具在汽車行業中的應用將越來越廣泛。

3.3 鋁基復合材料及其應用

隨著科技不斷進步，應現代科學發展需求而產生的具有強大生命力的鋁基復合材料具有密度低，穩定性高，強度高，耐磨性好，抗疲勞性高，抗斷裂韌性高等一系列優點。早在二十世紀八十年代，日本的豐田公司就已經通過使用鋁基復合材料制造了發動機活塞，較原來的發動機活塞重量減輕了二十分之一到十分之一，導熱性提高了原來的四倍。后來，美國的Duralcan公司又使用鋁基復合材料制造出了汽車制動盤，與原來的用鐵制造的汽車制動盤的質量降低了百分之四十到百分之六十，并且發現了用鋁基復合材料制造的汽車制動盤相比較用鐵制作的汽車制動盤有更好的散熱性以及耐磨性。隨著時代的發展，鋁基復合材料逐步應用于汽車剎車系統元件以及驅動軸，搖臂等零件中去。

3.4 變形鋁合金在汽車輕量化中的應用

目前，我國的汽車車身板多為鋁合金構造。常用于汽車車身板上的變形鋁合金主要為鋁合金2XXX系、鋁合金5XXX系、以及鋁合金6XXX系。汽車的外殼以及車身的框架材料多應用于經過熱處理后的鋁合金。同時，鋁合金也被廣泛應用為汽車的懸掛零件。采用鋁合金作為汽車的懸掛零件有利于提高汽車在駕駛過程中的平穩性。因為鋁制熱交換器相較于銅制熱交換器質量的三分之一，所以在美國和日本鋁制汽車空調已經被完全采用。美國對于散熱器的鋁化率已經達到了百分之六十至百分之七十，而歐洲對于散熱器的鋁化率已經高達了百分之九十到百分之一百。

結束語

由于我國的輕量化汽車起步較晚，缺乏經驗，仍落后于其它汽車工業發達國家，所以汽車減重的好處我國還未真正的領悟到。在輕量化汽車的道路上，我國還未建立起相應的產業鏈，仍面對諸多困難，需要把輕量化汽車發展放在重中之重。其中，鋁合金材料在汽車輕量化發展中占有重要地位。汽車車身的焊接夾具設計對汽車車身也具有重要作用。現代汽車企業應順應時代的發展，提高自身焊接工藝以及焊接水平，將鋁合金應用于汽車中作為關注的焦點。不斷提高鋁合金焊接工裝夾具的技術水平，將鋁合金焊接工裝夾具實際應用到汽車車身的生產過程中去。吸收外國先進經驗，促進我國鋁合金產業的發展，不斷提高我國汽車制造的水平。大力研究鋁合金焊接工裝夾具在汽車輕量化中的應用，促進我國汽車輕量化取得較大的進步，以改善我國的環境污染問題，造福百姓。鋁合金焊接工裝夾具在汽車輕量化過程中做出了較大的貢獻，在今后的汽車領域里，應加大對鋁合金的應用，促使我國汽車產業的進步，早日完成我國汽車輕量化目標。

參考文獻

[1]王祝堂，張新華.汽車用鋁合金[J].輕合金加工技術，2011，39（2）：1-13.

[2]張毅，連昌偉.鋁板在車身覆蓋件沖壓生產中的關鍵技術[J].鍛壓技術，2015，1（40）：48-51.

[3]王茵，張海文.金屬基復合材料在汽車工業上的應用[J].貴陽金筑大學學報，2004，（2）：120-122.