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汽车铝合金的主要种类、挑战与发展方向

2020-05-11 14:21      点击:
【轿车铝合金】近年来,因为环保和节能要求日趋严厉,轿车轻量化已成为世界轿车开展的势不行挡的趋势。据欧洲铝业协会陈述,轿车质量每下降100kg,每百公里可节省0.6L燃油,减排CO2800-900g。铝的密度仅有钢的1/3,且具有杰出的可塑性和收回性,是抱负的轿车轻量化资料。      上世纪70年代第一次第2次石油危机期间,面对日益高涨的石油价格,世界范围内的轿车制作商尝试用铝合金制作之前钢制的散热器、气缸盖与保险杠等部件以进步燃油功率。从此,铝合金在轿车中的份额不断进步。闻名咨询公司达科世界(Ducker Worldwide)发布的研讨数据标明,欧洲轿车均匀用铝量自1990年现已翻了三倍,由50kg增加到现在的151kg,并将在2025年增加至196kg。      现在,轿车轻量化趋势越来越强烈,铝合金在轮毂、发动机、散热器、油管等方面的运用十分广泛。车身质量占轿车总质量的40%左右,关于整车的轻量化而言,车身的轻量化起着无足轻重的效果。据2016年欧洲车身会议(EuroCarBody 2016)资料显现,铝合金运用率现已达部分高端车型白车身(即完结焊接但未涂装的车身)质量的一半以上。如阿斯顿·马丁(Aston Martin)DB11铝合金运用率高达86.1%,第2代本田NSX(Acura NSX)达79.0%,第5代路虎发现(Land Rover Discovery)达62.9%。但是,铝合金在一般车型车身上的运用还偏少。闻名咨询公司达科世界(Ducker Worldwide)的数据显现,铝合金板在轿车车身的浸透率2015年时仅为4%。      时至今日,全铝车身制作依然是一项处于金字塔尖的技能,只在部分高端车型上得以运用。车身轻量化是现在轿车制作商轻量化开展方面的重要攻关课题。      【车用铝合金的首要品种】      (1)铸造铝合金      铸造铝合金是以熔融金属充填铸型,取得各种形状零件毛坯的轿车铝合金。具有低密度, 比强度较高,抗蚀性和铸造工艺性好, 受零件结构设计约束小等长处。分为 Al-Si和Al-Si-Mg-Cu为基的中等强度合金;Al-Cu为基的高强度合金;Al-Mg为基的耐蚀合金;Al-Re为基的热强合金。

       铸造铝合金是现在大部分轿车上用量最大的铝合金品种,广泛用于车轮、发动机部件、底架、减震器支架以及空间结构等结构件。在轿车工业中,铸造铝合金轮毂是遍及最快、铝化率较高的零部件。现在,绝大多数铝合金车轮选用A356合金经过低压铸造法制作,部分高级车轮则选用揉捏铸造(业态模锻)、铸造或旋压技能制作。发动机的缸体和缸盖均要求资料导热功能好,抗腐蚀能力强,这正是铝合金的优势地点。现在很多国内外轿车选用了铝制缸体和缸盖,但铸铁仍在部分要求高强高耐性的场合运用。近年来,新式Al-Si-Cu-Mg-Fe系合金的开发及相应铸造技能的开展,使铝合金铸件到达更高功能,进一步推动了铝合金在发动机部件(包含柴油发动机)上的运用。缸体缸盖的铸造办法也较为多样,常见的有重力铸造、低压铸造等。此外,铸造铝合金在减震器支架、电动车电池包、结构箱体等结构件得到很多运用。因为这些部件多为形状杂乱的薄壁件,故多选用Al-Si合金由高压铸造办法制作。

轿车铝合金发动机缸盖铸件
  轿车铝合金 一汽轿车发动机减速器外壳      (2)变形铝合金      车用变形铝合金首要包含5xxx系(Al-Mg系)、6xxx系(Al-Mg-Si系),以及少数2xxx系(Al-Cg系)、7xxx系(Al-Zn-Mg系)。其间,5xxx系合金不行热处理强化,成型功能优秀,但成型后易呈现屈服点延伸而外表起皱,影响产品外观质量,因而首要用于内板等形状杂乱的部位。6xxx系合金则可经过Mg、Si的固溶及Mg2Si相的时效分出进行热处理强化,其涂装烘干后强度进步,且有较高的抗凹痕性,适用于外板、车身结构等要求强度、刚性的部位。除轧制板材,揉捏型材也是重要车用变形铝合金,一般适用于等截面的结构件,如保险杠、吸能盒、前纵梁前段、门槛、后纵梁后段。中等强度的6xxx因其较高的挤出速率和外表质量,以及揉捏过程中的时效硬化特性,是揉捏型材的首要资料。在部分强度要求较高的场合,高强7xxx系铝合金也用来出产揉捏型材。一起,为进步抗冲击强度,型材断面多选用“口”、“日”、“目”字形。    轿车铝合金
揉捏型材制作的“日”字型吸能盒(左边为磕碰前,右侧为磕碰吸能后)
       【车用铝合金的应战与开展方向】      铝合金在轿车轻量化浪潮中发挥了重要效果,但是也面对着重要应战。实际上,轻量化并不仅仅是要求减重,而是要做到车辆的功能、安全、本钱和分量四者之间的平衡。现在,车用铝合金面对的中心阻力依然是昂扬的本钱,这使得全铝车身的运用只能局限于高端车型而暂时无法向数量巨大的经济车型拓宽。铝合金的功能约束,也是限制其开展的重要要素。在某些部件上,它依然无法替代钢铁。一起,铝合金的衔接技能,尤其是铸铁-铝、钢-铝、镁-铝等多资料衔接技能也是铝合金在轿车上运用受阻的一大要素。奥迪全新A8 D5就“扔掉”了坚持了二十余年的全铝车身,而选用了分量可观的高强钢。受此影响,D5车型比上一代车型增重51KG,但车身抗扭刚性大幅提高24%,安全性大幅增强,一起也大幅下降了本钱。      欧盟曾在第六结构方案下于2004-2009年安排9个国家和地区的38家单位协作施行了超轻车身联合研制项目(SUPerLight-Car)。该项目经历标明,车用铝合金的进一步开展,应一起致力于新式高功能合金和新式出产技能的研制。研制作业还需要整合资源,由轿车制作商牵头,联合原资料、零部件供货商及相关科研机构,一起探究先进的轻量化技能,推动车身轻量化相关工业链的树立。
  标签: 轿车铝合金 品种 开展  
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