汽車輕量化成為世界汽車發展的潮流,鋁合金有何應用?

汽車的輕量化,就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下,儘可能地降低汽車的整備質量,從而提高汽車的動力性,減少燃料消耗,降低排氣汙染。實驗證明,汽車質量降低一半,燃料消耗也會降低將近一半。由於環保和節能的需要,汽車的輕量化已經成為世界汽車發展的潮流。


汽車輕量化成為世界汽車發展的潮流,鋁合金有何應用?

中國輕量化材料市場廣闊。一方面,對比國外發達國家,中國的輕量化技術起步晚,平均整車質量更大,以國外的輕量化材料佔比作為標杆,中國發展的空間還很大;另一方面,受益於政策的驅動,中國新能源汽車行業的快速發展將帶動輕量化的需求,促使車企往輕量化方向前進。

經過測算,中國在未來3年汽車輕量化材料市場規模將逼近5000億元,其中僅在新能源汽車領域就將擁有350億元市場規模。目前看,鎂、鋁合金是汽車進行輕量化的兩大理想材料。對於鋁合金和鎂合金,《節能與新能源汽車技術路線圖》中給出的規劃是至2020年單車用量分別達到190kg和15kg。按照鋁合金4萬元/噸、鎂合金10萬元/噸的市場價格計算,2020年金屬合金的市場空間超過2700億元,其中新能源汽車領域達到180億元。

汽車輕量化方式

①汽車主流規格車型持續優化,規格主參數尺寸保留的前提下,提升整車結構強度,降低耗材用量;

②採用輕質材料。如鋁、鎂、陶瓷、塑料玻璃纖維或碳纖維符合材料等;

③採用算機進行結構設計。如採用有限元分析、局部加強設計等;

④採用承載式車身,減薄車身板料厚度等。

其中,當前的主要汽車輕量化措施主要是採用輕質材料。

汽車輕量化中的鋁合金

(1)鑄造鋁合金

許多種元素都可以作為鑄造鋁合金的合金元素,但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生產中具有重要意義。當然,在汽車上廣泛應用的並不是上述簡單的二元合金,而是多種元素同時添加以獲得好的綜合性能。

汽車工業是鋁鑄件的主要市場,例如日本,鋁鑄件的76%、鋁壓鑄件的77%為汽車鑄件。

鋁合金鑄件主要應用於發動機氣缸體、氣缸蓋、活塞、進氣歧管、搖臂、發動機懸置支架、空壓機連桿、傳動器殼體、離合器殼體、車輪、制動器零件、把手及罩蓋殼體類零件等。

鋁鑄件中不可避免地存在缺陷,壓鑄件還不能熱處理,因此在用鋁合金來生產要求較高強度鑄件時受到限制。為此在鑄件生產工藝上作了改進,鑄造鍛造法和半固態成型法將是未來較多用的工藝。

(2)變形鋁合金,變形鋁合金指鋁合金板帶材、擠壓型材和鍛造材,在汽車上主要用於車身面板、車身骨架、發動機散熱器、空調冷凝器、蒸發器、車輪、裝飾件和懸架系統零件等。

由於輕量化效果明顯,鋁合金在車身上的應用正在擴大。如1990年9月開始銷售的日本本田NSX車採用了

鋁承載式車身,比用冷軋鋼板製造的同樣車身輕200kg,引起全世界的矚目。NSX全車用鋁材達到31.3%,如在全鋁車身上,外板使用6000系列合金,內板使用5052-0合金,骨架大部使用5182-0合金;由於側門框對強度和剛度要求很高,使用以6N01合金為基礎、適當調整了Mg和Si含量的合金。在歐美也有用2036和2008合金作車身內外板的。

材料應用輕量化是見效*快也是效果*好的選擇。在材料應用輕量化領域中,鋁合金因其較低的密度、優質的性能以及巨大的存量,已經成為實現汽車輕量化發展的主要方式,目前鋁合金材料在歐美、日本等發達國家已經廣泛應用。


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