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铝合金在汽车上面的运用

随着环境污染和能源危机的日益加重,减轻车重、降低油耗成了汽车行业绿色发展的重要方向。根据相关统计,乘用车的重量减轻10%,油耗将降低6%~8%。可见,汽车轻量化不但能够在一定程度上缓解能源危机,还能对环境污染的控制做出贡献,因此,汽车轻量化

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铝合金在汽车上面的运用

来源:PRATIC 普拉迪 点击数:1084次 更新时间:2016-07-28

随着环境污染和能源危机的日益加重,减轻车重、降低油耗成了汽车行业绿色发展的重要方向。根据相关统计,乘用车的重量减轻10%,油耗将降低6%~8%。可见,汽车轻量化不但能够在一定程度上缓解能源危机,还能对环境污染的控制做出贡献,因此,汽车轻量化这一主题具备了非常重大的现实意义。


世界上最早把铝材应用的汽车上的是印度人。根据相关资料记载,1896年印度人率先用铝制作了汽车曲轴箱。20世纪早期,铝在豪华汽车和赛车上有了应用,如福特的Model T汽车就是铝制车身。车身的重量约为汽车总重量的30%,故车身的轻量化占有举足轻重的地位。


在汽车内外板上用铝合金板代替钢板可使车身减重约40%-50%;如采用铝合金覆盖件整车减重10%-15%,可见采用铝合金车身板的减重效果十分显著。


德国奥迪A8L型高级轿车的整个车身均采用铝材制造,如下图所示,框架采用立体框架式结构,覆盖件为铝板冲压而成。这种铝车身与钢车身相比,质量减轻30-50%,油耗减低5-8%。

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下图为铝合金的分类情况。铝合金的分类和牌号相对比较复杂,汽车上使用的铝合金可以分为铸造铝合金和变形铝合金两大类。其中,铸造铝合金的使用量大约占了80%。


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铸造铝合金具备优良的铸造性能,可以根据使用目的、零件形状、尺寸精度、数量、质量标准、机械性能等方面要求和经济效益选择适合的合金和合适的铸造方法,主要用于制造发动机汽缸体、离合器壳体、转向器壳体、变速器、车轮、发动机框架、制动钳、油缸及制动盘等非发动机构件。


变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等,一般在汽车上主要用于制造车门、行李箱等车身面板、保险杠、发动机罩、车轮的轮辐、轮毂罩、制动器总成保护罩、车身构架、座位、车厢底板等结构件以及仪表板等装饰件。


下面,就铝合金在汽车上的几个主要应用部位进行介绍:


一、铝汽缸体、汽缸盖


发动机的汽缸体、汽缸盖要求材料导热性好,耐蚀性高,铝合金正好能满足这些性能要求,故很多汽车公司发动机的汽缸体、汽缸盖多采用全铝型。如美国通用汽车公司采用全铝钢套,法国汽车的铝汽缸套已达100%,铝汽缸体达45%。在发动机中采用铝铸件的还有发动机活塞、活塞环、连杆等。由于活塞、连杆采用了铸铝件,减轻了重量,从而减轻发动机的振动,降低了噪音,使发动机的燃油耗率下降,很符合汽车的发展趋势。



二、引擎盖


引擎盖是影响行人头部伤害的关键部件,为了保证突发事件中行人的安全,对引擎盖的制造材料的性能有着较高的要求。要求其吸能能力高、强度弱等特性。


铝板吸能是钢板的两倍,这样有利于减轻碰撞过程中汽车对行人头部的伤害,对行人起到了较强的保护作用。现在,很多高端车上都采用了铝合金,并且全铝的SUV也已经出现,利用铝合金制作引擎盖相对也比较广泛。


铝合金引擎盖逐渐已经成为汽车行业的发展趋势,在被高端车采用后,也进一步在中低端车上得到了体现。马自达RX-8跑车上采用了保护行人头部的圆锥形防冲击铝合金引擎盖,该引擎盖的使用不但可以将行人头部撞击危害大大降低,还减轻了车重,更重要的是这种设计理念也是营销的一个重大的亮点。


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三、铝车身


汽车工业的精髓是汽车车身的制作,车身制作几乎占用汽车制造公司投资总额的60%。据统计,汽车车身质量约占汽车总质量的30%左右,降低车身的重量对整车轻量化非常关键。


2006年全球整个汽车工业用于车身制造的铝合金总需求量达到了205万吨,用于车身的铝合金主要有2000系、5000系、6000系和7000系。现在几乎所有的世界各大汽车公司都争相开发铝合金车身零部件或全铝车身,而且近期取得了显著成效。


2003年,捷豹第六代XJ首次采用全铝车身,正式开启了全球车坛轻量化、高效能的新纪元。2009年,捷豹第七代XJ诞生,其基于第二代-额外轻量化架构(Premium Lightweight Architecture,PLA)打造,通过铝镁合金的应用不断提升车身刚度及轻量化程度,从而成为当时同级竞争对手中“轻功”最了得的高手。


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路虎新揽胜也采用全铝车身的结构,如图5所示,利用铝合金材料将车身上得刚才全部替换,该车车身的铆接采用了高标准,与之前的白车身相比,全铝白车身减重约为180kg,减重率高达39%,整车大量采用轻量化技术,减重达420kg。


此外在详细说一下铝天窗导轨的加工工艺,采用全自动化四轴旋转加工,保证加工精度。


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可实现自动上下料,完全全自动加工。


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