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铝合金轻量化在汽车领域的应用
返回列表 来源: 发布日期: 2021.11.23

随着环境污染、能源消耗日益加剧等问题的出现,汽车制造业对汽车车身的轻量化提出了更高的要求 。无论是整车厂还是零配件供应商都在尝试采用各种方式降低车身重量,如采用新材料、新的加工工艺等。对于白车身的减重而言,目前常用的技术如采用铝板、激光拼焊板、TRB、热成型、液压成形、以及高强钢,在降低车身重量的同时,也保障和提高了车身的安全性能。其中综合比较成熟技术中,铝板技术的应用在最大的效果上降低了轿车车身重量,对汽车车身轻量化做出了巨大的贡献。


相关预测,2020年前国内乘用车复合增速为7%,在结构件领域运用铝合金材料的带动下,欧美单车用铝维持增长,预计国内单车用铝在2020年趋近于欧美,即在178kg左右,铝铸件价格不变,即维持在3.5万-4万元/吨。2014年国内传统汽车铝件市场空间约607亿元,保守估计到2020年国内汽车铝件市场空间可达1622亿元。此外,微型电动车用铝将由2014年的3亿元增长至2020年的268亿元。综合来看,2020年国内汽车用铝的市场规模将由610亿元增长至1899亿元。根据国内汽车行业交流,国内各大汽车企业已经启动铝合金的应用研究。

汽车工业是铝铸件的主要市场,例如日本,铝铸件的76%、铝压铸件的77%为汽车铸件 。铝合金铸件主要应用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类零件等。


铝铸件中不可避免地存在缺陷,压铸件还不能热处理,因此在用铝合金来生产要求较高强度铸件时受到限制。为此在铸件生产工艺上作了改进,铸造锻造法和半固态成型法将是未来较多用的工艺。


变形铝合金指铝合金板带材、挤压型材和锻造材,在汽车上主要用于车身面板、车身骨架、发动机散热器、空调冷凝器、蒸发器、车轮、装饰件和悬架系统零件等。


由于轻量化效果明显,铝合金在车身上的应用正在扩大。 如1990年9月开始销售的日本本田NSX车采用了全铝承载式车身,比用冷轧钢板制造的同样车身轻200kg,引起全世界的瞩目。NSX全车用铝材达到31.3%,如在全铝车身上,外板使用6000系列合金,内板使用5052-0合金,骨架大部使用5182-0合金;由于侧门框对强度和刚度要求很高,使用以6N01合金为基础、适当调整了Mg和Si含量的合金。在欧美也有用2036和2008合金作车身内外板的。


铝合金材质零件的主要生产工艺还有锻造,采用锻造工艺生产的零件主要为力学性能要求较高的零件,例如车轮、底盘悬架系统控制臂、转向节、空调压缩机涡旋盘等。


底盘件铝化轻量化效果明显,对车辆性能提升显著。 国外铝化率较高,国内远低于国外,主要应用于高档的自主品牌汽车及纯电动轿车,但渗透率仅为10%左右。转向节产品在底盘件中渗透率最高,技术难度最高的零件为副车架,产品成品率较低,尺寸精度有待提高定,焊接接头性能以及焊接变形控制水平较低。

应用铝合金零件已成为实现汽车轻量化的重要途径,副车架做为支承前后车桥、悬挂的支架,国外主机厂在中高端车型上使用铝合金副车架,轻量化效果显著。本文介绍了两种铝合金副车架成型方式:一种是压力铸造、铝管液压成型或铝板冲压焊接等单一的工艺直接成型;另一种是由铸造成型、挤压成型、铝管液压成型、铝板冲压等两种或两种以上工艺组合。


结构件非常注重轻量化效率,更轻零件结构的设计、更高性能材料开发、更高的生产效率及成品率为今后的主要趋势。

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