汽车铝合金、铝材近年来的发展与应用
据预测到2016-2025年，铁基合金在汽车上的应用将在同更轻质的铝合金竞争中明显落于下风。<p align=center>
汽车上使用的铝合金首推铸造铝合金、锻造铝合金和铝合金冲压件。铸造铝合金能满足多种设计要求,其产量不断增长。今天汽车用铝已经占到了交通工具制造业用铝的80%以上，远远超过了飞机制造业的需求。目前每辆汽车上使用的铝还是比较少的，如美国每辆汽车上所使用的铝在10%以下，而在俄罗斯这一比例仅为 3.5%。这是因为，铝合金通常要比传统钢铁贵4～5倍。但许多专家认为：在未来几年，车用铝合金的需求量将逐步增加。汽车非承载元件的质量将由此减少2/3.承载元件的质量将减少1/3～1/2（见表1）。国际车用铝合金大会专家所作出的预测也证实了这一点：到2015年时，每辆轿车铝合金的使用量将达到200kg，也就是说将比2005年增长30%～50%。车用铝合金产品可以分为铸造铝合金、锻造铝合金以及铝合金板材。2000年铸造铝合金的质量占整车质量的4%，到2006年时，这一比例已经上升到了8%。锻造铝合金的这一比例由原来的2%上升至6%而铝合金板材由1.7%上升到了4%。车用铝合金的使用量逐年上升的趋势，并不是近几年才出现。早在上世纪七十年代初期，汽车活塞、缸套、缸盖、减速器壳体以及变速器壳体就开始采用铝合金制造。比如，4缸发动机铝合金缸盖的质量就比原来减轻了一半。在美国通用公司和福特公司1990年生产的轿车中，搭载安装了这种新型缸盖的发动机就占了1/5。1995年这一比例更是上升至40%2000年时增加到了70%。而2005年则达到了95%。在车用铝合金领域，西欧也不甘示弱。1985年西欧70%的汽车装配了铝合金散热器，到1996年时更是达到100%。铝合金在汽车零部件制造领域找到了广阔空间。特别是汽车车轮采用铝合金铸造后，质量减轻了35-40kg。这就减轻了车辆悬架系统和制动系统的负荷。锻造铝合金也在这几年获得了广泛的应用独立悬架的横臂转向节臂采用锻造铝合金。从整体上说，在目前大批量生产的轿车和轻型（小于35t）载货汽车上，铝合金铸件的使用情况是：传动系统，缸套、缸盖、活塞发动机进气歧管占了61.9%，散热器占了12%，车轮占了15.7%，锻造铝合金的使用情况是：底盘及悬架系统占了4.6%，车身覆盖件（发动机盖及行李厢盖）占了1.2%，车身受力元件占了0.7%。保险杠占了0.4%。据专家预测，到2010年时铸造铝合金的使用比例为69%，铝合金板材占17.8%，铝合金冲压件占7.4%，还有5.3%的是锻造铝合金其它部件。使用最为广泛的当属2000系和6000系铝合金，这两种铝合金的硫含量不超过0.4%。更具体一点说，英国、德国、美国和日本主要使用ai-si-cu系铝合金，它能较好地满足液态模锻的要求。液态模锻能获得比采取金属模铸时性能更好的铸件。比如，金属模铸的lm24铝合金的极限强度为200mpa，相对延展率为2.0，而采取液态模锻获得的锻件具有233mpa的极限强度和2.7的相对延展率。俄罗斯及其他国家更倾向于压铸铝合金，使用的是aimgssizmnkaimg3simnco铝合金。这两种铝合金具有较好的塑性，相对延展率在20%以下。通过调整镁/硅比例可以获得极佳的铸造性能。近年来许多大型汽车公司的专家更加关注铝合金的冲压，并利用铝合金冲压件生产汽车车身。铝合金车身要比钢质车身轻40%，从而降低了汽车的油耗，减轻了其簧上质量。同时车身的耐腐蚀性能也大为提高。美国福特汽车公司开发了焊接铝合金车身的总成——2010轿车，同钢质车身相比其车身质量减轻了450kg，几乎减少了一半（46%）。该车的油耗也降到每百公里4.7l，悬架系统和车轮受到的负荷也大大减少。奥迪、沃尔沃、凯迪拉克、奔驰、保时捷、丰田以及捷豹等诸多公司也在该领域展开了卓有成效的研究，并开发出3种铝合金车身：即混合型车身、空间框架车身以及无骨架式车身。其中在混合型车身上，一部分零件采用铝合金制造，而另一部分采用钢铁制造。而空间框架车身如同飞机的一样。框架是其承载元件，覆盖件采用铝合金制造。无骨架式车身的所有承载零件都采用铝合金制造。奥迪公司生产的“奥迪a2”型轿车就是采用的混合式车身设计。在其334个零件中60%为铝合金件，其余为钢制件。而“奥迪a8”轿车采用的是第二种车身设计。它共有267个铝合金零件。其中38个为铸造件、170个由铝合金板材制成、59个为铝合金锻件。“奥迪a8”轿车车身的抗扭刚性达到了36000nm/度这一指标比“奥迪a2”的高出60%。<p align=center>
同普通钢质车身相比“奥迪a2”的混合型车身同样也向前迈出了一大步。它在当时表明了铝合金能大批量用于汽车的生产上，并能用以制造包括承载元件在内的许多零件。复合铝合金在最近几年来也受到了汽车研发人员的重视。奔驰公司生产的smart微型轿车的减振柱采用铝合金制成，但后轮制动鼓采用填充了碳化硅的复合铝合金铸造而成极大地提高了制动系统的摩擦系数和导热性能。目前，车用铝合金主要有2000a1-cu系，5000a1-mg-mn系以及6000al-mg-si系（见表2）。虽然它们的成型性能要比钢差，但经验表明可以通过热处理来消除这一缺点。另外，铝合金在载货汽车以及客车上的应用愈来愈多。现在铝合金不仅用来制造发动机的缸体，而且还被用以生产齿轮、罐式车的罐体甚至载货汽车的车身（见表3）。从而减轻了汽车的整体质量提高了车辆的承载能力和运输效率。同样，铝合金在客车上也有着良好的应用前景。瑞典斯堪尼亚公司开发的新型城市客车，就采用了铝合金车身和如同"奥迪a8"轿车一样的空间框架结构。自重几乎比原来减轻了600kg。因此客车的载客能力得到了大幅提高，节省了运营费用，使得不再为客车出站加速的动力需要而安装大功率的发动机。综上所述，铝合金将在汽车制造领域得到广泛应用。并将稳定地扩大在汽车上的使用量。相关热点文章
汽车门框空腹铝型材弯曲工艺 bending technology of hollow alumal-shape in use for automobile frame
高锦张 贾俐俐
空腹铝型材弯曲易产生断面畸变、起皱、表面压伤等缺陷.探讨了产生缺陷的原因,克服缺陷的措施,成功地设计了汽车门框铝型材弯曲模具.对该类型材弯曲工艺开发具有指导意义.
汽车轻量化与铝合金 lightweight automobile and aluminum alloy
张屹林 王洪民 王海涛 赵士博
汽车铝合金化是汽车轻量化的主要途径,汽车轻量化后可以有效地节约能源和减少环境污染.本文综述了铝合金的性能特点,汽车工业用材铝合金化的优势以及当今世界汽车工业中铝合金的应用现状.
世界汽车用铝状况及发展趋势(3)--兼论中国需组建汽车用铝材开发中心 states and development of aluminium used automobiles in the world(3)
王祝堂
3铝行业向汽车工业提供铝合金零配件成品铝行业目前向汽车工业提供的铝产品,不仅有半成品(铝材与铸造坯料),还供应经过精加工的零配件成品,而且后者占的比例越来越大,如铝合金轮毂,不管是铸造的、半...
铝材料打造现代汽车的新潮流 use the fashion aluminum materials to manufacture modem automobile
晓青
1.现代轿车使用铝材已经成为趋势 现代轿车为了追求轻量化而日益广泛地使用铝材已经成为一种趋势.众所周知,铝的比重约为钢的1/3,炼铝技术的进步实现了人们让汽车轻装上路的梦想.铝及铝合金已被公...