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鋁合金在汽車輕量化中優勢明顯

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  汽車工業在蓬勃發展的同時,由于環保和節能的需要,汽車輕量化已成為世界汽車發展的潮流。實施汽車輕量化過程中鋁合金材料將發揮其天然優勢,主要用來改造和替代車身材料。汽車輕量化大致可以分為車身輕量化、發動機輕量化、底盤輕量化三類,其目的均是在保證性能的前提下通過使用更輕材料降低車重,從而實現節能環保功能。

  很顯然,鋁合金在汽車輕量化中有其天然的優勢:

  一、減重和節能效果明顯。鋁的力學性能好,其密度只有鋼鐵的1/3,具有良好的導熱性,僅次于銅,機械加工性能比鐵高4.5 倍,且其表面自然形成的氧化膜具有良好的耐蝕性,因此鋁成為實現汽車輕量化理想的材料。

  二、乘客的舒適性和安全性獲得提高。鋁合金汽車是在不降低汽車容量的情況下減輕汽車自重,車身減低,汽車行駛更穩定、舒適。由于鋁材的吸能性好,在碰撞安全性方面有明顯的優勢,汽車前部的變形區在碰撞時會產生皺褶,可吸收大量的沖擊力,從而保護了后面的駕駛員和乘客。

  三、鋁易于回收。鋁制品在使用過程中幾乎不發生腐蝕或僅發生輕微的腐蝕,工業上使用的常規材料中,鋁的回收價值率是高的。在鋁材—鋁制品—使用—回收再生鋁錠—再加工成鋁材的循環過程中,鋁的損耗也僅5%左右,其再生性能比任何一種常用金屬都高。  我們可以通過圖表的形式直觀的了解一下鋁合金材料在汽車輕量化中的典型應用:

  目前東輕公司在產汽車輕量化方面合金材料

  1. 轎車車門用5754鋁合金板材、6005A型材:

  東輕公司結合國內的市場,自主開發的《轎車車門用5754鋁合金板材》被列入國家“九五”轎車新材料技術開發項目,并得到國家的大力支持。產品質量達到了國外同類產品實物質量水平和標準要求,完全替代了進口,并實現了產品定型、批量生產的目標,制定出了完整的生產工藝操作規程與質量保證體系。為汽車車身的輕量化和材料的國產化做出了貢獻。該項目于1999年10月通過了省級鑒定,該產品于2000年獲得了新產品稱號,黑龍江省新產品三等獎,哈爾濱市科技進步二等獎。

  2. 5083超塑性鋁合金板材

  超塑性成形鋁合金主要應用于飛行器、車輛、建筑等領域的復雜零部件,可以減少幾何廢料,提高成品率,保證零件加工后的整體精度。針對國內5083超塑材料研制空白,結合倫敦地鐵列車的需求,我公司開展了5083超塑板的研制工作。通過合金成分確定、熔鑄工藝優化、均勻化熱處理及軋制工藝試驗,研制的5083超塑材料性能與國外材料相當,滿足用戶要求,替代了進口材料,該材料高溫超塑性可達200~298%。隨著國際鋁合金超塑成型生產的應用范圍的擴大,尤其是軌道交通、高檔轎車、豪華賽車等復雜零件的加工需求的增加,該材料的應用前景極為廣闊。目前東輕公司已經接到不同應用領域的產品訂購需求。

  3.  汽車迎賓板、車標用S501帶材,車牌用3系鋁合金板材:

  隨著科學技術的發展和人民生活水平的不斷提高,汽車已逐漸走進大眾家庭,汽車市場的競爭也日趨激烈。高檔汽車的裝飾也在不斷追求完善,汽車迎賓板、車標等原材料因對材料表面光潔度要求較高,一直使用進口材料。東輕公司于2011年進行該材料國產化的首次試制,并于2012年年初試制成功。該合金帶材采用單面拋光軋制,另一面為一般軋制表面,經用戶使用效果較好,目前已實現批量生產。同時,車牌用3系鋁合金板帶材也已實現工業化生產。

  4.  汽車散熱器用鋁合金復合材料:

  鋁合金復合材是鋁合金復合箔、復合帶、復合板的統稱,是制造汽車空調器、散熱器、中冷器、油冷器、暖風機、干手器和空分設備等釬焊式熱交換器的關鍵原材料。復合材主要是由2~3種合金經疊合壓延后制成的2~5層復合材,包覆層(皮材)多為高硅合金或低電位合金,如4004、4045、4047、4343、7072等,基體(芯材)主要是3003、3003+1.5%Zn、3003+1%Zn和3004合金等。其釬焊原理是:將鋁合金復合材和其他管件、板件組成的換熱器放入600℃左右的高溫釬焊爐中,包覆層熔化,而基體不熔化,高硅合金材料通過虹吸作用和擴散機制使散熱器翅片和換熱器通道、換熱片釬焊在一起,從而實現熱交換作用。

  東輕公司是國內研制和生產釬焊式熱交換器用鋁合金復合材的廠家,可生產十余種合金和上百個規格的復合材產品,也可根據用戶要求和使用特點研制生產特殊用途的鋁合金復合材產品。

  5.  汽車隔熱用1050、3004、5052板帶

  鋁合金在發動機罩上的應用也正逐步增多,應用成功的是奧迪汽車公司。奧迪的輕鋁車身技術是奧迪公司的一項核心技術,公司已在這一領域進行長達20年的研究和開發,其精湛的應用技術遠遠于其他汽車廠家。奧迪A8和A2在全球各著名協會和專業媒休的評比中屢獲殊榮,至今已贏得40多項大獎.日本美洲豹(jaguar)也在從事全鋁車身的開發和應用,2003年6月開始銷售全鋁車身的轎車XJ。除此之外,豐田新皇冠、梅賽德斯—奔馳新E級車、標致307 4P的發動機罩,均采用了鋁合金材料。

  6.  機油冷卻器用、儲氣罐用3003板

  汽車的冷氣設備(冷凝器、蒸發器)、機油冷卻器、散熱器、暖風設備等熱交換器中的冷凝器、蒸發器、空拎式機油冷卻器幾乎100%的用鋁制造,鋁散熱器的難點是耐久性利散熱能力,耐久性主要是因腐蝕而漏水的問題,其原因是冷卻液引起的內部腐蝕和鹽類引起的外部腐蝕.向冷卻水中添加防銹劑可防止內部腐蝕;對于鹽類引起的外部腐蝕可采用表面處理和耐蝕合金來防止。

  7.    6A02T6、6060T4、6082T6汽車防撞梁用型材

  保險杠作為吸收沖撞能量的緩沖體己普遍安裝在轎車上,但由此卻增加了車的質量。為此,鋁保險杠出現以達輕量化的目的,同時,鋁合金材料的強度及吸能緩沖優勢也較為明顯。

  8.  油箱板5052、5083,結構件用5182,汽缸墊用5754板

  5xxx系強度比1×××系和3×××系鋁合金高,屬于中高強度鋁合金,疲勞性能合金板材具有高強度,高成形性,高耐腐蝕性和高表面處理性以及焊接性能好等優點,因此廣泛被用于汽車油箱、結構件及發動機內蓋板。在汽車上被采用的5xxx系合金板材一般是以5052,5182以及各鋁業公司自主開發的5xxx系高成形性材料為主。

  9.  6016T4合金結構板

  目前的發展趨勢是開發6000系車身板鋁合金,固溶處理后,加適當預處理,具有良好的成形性,隨后在油漆時又具有高的烘烤硬化性,在沖壓成型后經油漆烘烤,性能可進一步提高,因而,6000系合金的研究愈來愈受到關注,該系合金以其優良的綜合性能而成為國內外的研究焦點, 該系合金以T4(固溶淬火+ 自然時效)狀態供貨,具有較低的屈服強度( < 150mPa),從而可提供良好的成形性,產品在后的烤漆過程中通過時效強化獲得強度和抗凹陷性的良好組合。

  10.    汽車懸掛件用鋁合金鍛件

  目前,國內企業針對車身板及鋁制汽車輪轂開展了大量的研究工作,并且已有部分企業開始批量供貨,但汽車用懸掛零部件用鋁合金材料卻并未開展研究工作,由蘇州有色金屬研究院和東輕公司合作,針對鋁制汽車用懸掛零部件開展研究,生產出6×××系高性能鋁合金汽車懸掛件,開發出具有知識產權,性能優良的新產品。


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