鋁合金材料在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的應(yīng)用分析

劉成榮

(江蘇省南通華特鋁熱傳輸材料有限公司，江蘇南通 226314）

鋁合金材料在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的應(yīng)用分析

劉成榮

(江蘇省南通華特鋁熱傳輸材料有限公司，江蘇南通 226314）

主要分析了鋁合金材料的特點(diǎn)以及汽車制造業(yè)的鋁合金應(yīng)用現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上闡述了鋁合金在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的具體應(yīng)用情況。

鋁合金材料；汽車制造業(yè)；應(yīng)用

0 引言

隨著現(xiàn)代汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展，汽車制造材料更加強(qiáng)調(diào)安全性、美觀性以及可回收性。而鋁合金憑借其良好的性能，逐漸成為現(xiàn)代汽車制造業(yè)的“寵兒”。鋁合金在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，其在汽車的諸多部件中都有應(yīng)用，并取得了良好的效果。下面，筆者將以鋁合金材料的特點(diǎn)為切入點(diǎn)，分析新時(shí)期鋁合金材料在汽車制造業(yè)的具體應(yīng)用情況及發(fā)展前景。

1 鋁合金材料的特點(diǎn)

在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程中，鋁成為了工業(yè)制造的常用輕金屬。一般情況下，鋁合金的強(qiáng)度與合金結(jié)構(gòu)鋼相當(dāng)。但是，隨著鋁合金技術(shù)的不斷發(fā)展，一些高性能鋁合金的強(qiáng)度、韌性已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的合金結(jié)構(gòu)鋼。所以，鋁合金具有諸多顯著的優(yōu)越性，具體如表1所示。

表1 鋁合金的優(yōu)越性及應(yīng)用性

2 汽車制造業(yè)的鋁合金應(yīng)用現(xiàn)狀

從全球來(lái)看，用于汽車工業(yè)制造的鋁合金占到全球耗鋁量的13%左右。在歐美、日本等地，鋁合金在汽車制造業(yè)的使用量更多，占到26%之多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年，每輛汽車所用鋁合金量平均在102 kg左右；而到了2014年，這一用量已增加至120 kg左右，足見(jiàn)鋁合金對(duì)于現(xiàn)代汽車制造業(yè)的重要性。

當(dāng)前，用于汽車制造業(yè)的鋁合金主要分為兩種:一種是變形鋁合金，另一種則是鑄造鋁合金。其中，汽車上的鋁合金多以鑄造鋁合金為主，主要有低壓鑄件、重力鑄件、某些特種鑄件。而在變形鋁合金方面，鍛件、箔材等都是其主要用途。表2所示為現(xiàn)代汽車制造業(yè)采用鑄造鋁合金的主要部件系統(tǒng)。從表2可知，鑄造鋁合金在汽車的諸多關(guān)鍵部件系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，并且具有良好的應(yīng)用效果。

表2 鑄造鋁合金在汽車部件系統(tǒng)的應(yīng)用

此外，相對(duì)于鑄造鋁合金，變形鋁合金用途比較少。但是在車身系統(tǒng)、熱交換器系統(tǒng)等方面，變形鋁合金有著廣泛應(yīng)用，且應(yīng)用效果良好。表3所示為變形鋁合金在汽車部件系統(tǒng)的應(yīng)用情況。從表3可知，變形鋁合金主要用于汽車車身等部件的制造，占到36%之多。

3 鋁合金在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的具體應(yīng)用

鋁合金在汽車的諸多部件系統(tǒng)均有廣泛的應(yīng)用，不同的鋁合金零件，在汽車制造中的應(yīng)用不同。對(duì)此，筆者針對(duì)汽車主要零部件，闡述鋁合金在這些方面的具體應(yīng)用情況。

3.1 鋁合金材料在氣缸體及氣缸蓋上的應(yīng)用

對(duì)于汽車而言，其發(fā)動(dòng)機(jī)所用的氣缸體，強(qiáng)調(diào)金屬材料不僅要具有良好的導(dǎo)熱性，而且耐腐蝕性要強(qiáng)。基于這些需求，鋁合金無(wú)疑是汽車氣缸體最好的選擇。所以，在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體多采用全鋁型。例如，在美國(guó)通用等汽車公司，其汽車鋁氣缸套已達(dá)100%，并且采用全鋁鋼套。此外，在汽車的活塞及連桿等方面，也廣泛應(yīng)用了鑄造鋁件。這樣一來(lái)，不僅有效減輕了零件的重量，而且有助于減輕汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪音，符合現(xiàn)代汽車綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

3.2 鋁合金在汽車散熱器上的應(yīng)用

在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中，汽車的蒸發(fā)(冷凝）器、暖風(fēng)設(shè)備等幾乎都是鋁合金制造。鋁散熱器的制造有一個(gè)顯著的難點(diǎn)，即散熱能力和耐久性的問(wèn)題。關(guān)于耐久性，主要是出現(xiàn)腐蝕并且漏水，進(jìn)而導(dǎo)致耐久性問(wèn)題比較突出。一方面，冷卻液可以引起內(nèi)部腐蝕問(wèn)題的出現(xiàn)；另一方面，一些鹽類也可以引起外部腐蝕。所以，需要在冷卻液中添加一定的防銹劑，以便防范內(nèi)部腐蝕問(wèn)題；而對(duì)于因?yàn)辂}類導(dǎo)致的外部腐蝕問(wèn)題，一般采用耐腐蝕的合金來(lái)有效防范。

3.3 鋁合金在車輪上的應(yīng)用

在汽車制造中，車輪是重要的器件，而且其對(duì)質(zhì)量、安全性的要求較高。當(dāng)前，轎車多已使用鋁合金車輪，具有較高的安全性。在車輪車輞方面，其所使用的鋁合金要求具有較高的疲勞強(qiáng)度、良好的鑄造性、輥軋鋼成型性等。在20世紀(jì)80年代，我國(guó)開(kāi)始使用鋁合金車輪。鋁合金車輪既有應(yīng)用鑄造鋁合金材料制造的，也有應(yīng)用變形鋁合金材料制造。其中，變形鋁合金中的鍛鋁、防銹鋁等都有所應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前有60%的車輪使用鋁合金材料。隨著現(xiàn)代汽車 制造業(yè)的發(fā)展，汽車制造更加強(qiáng)調(diào)輕量化，所以，為滿足現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展要求，鋁合金車輪正朝著形態(tài)更加復(fù)雜、厚度更薄、安全性能更高的方向發(fā)展。與此同時(shí)，在加工制造中，鋁合金車輪的尺寸精度更高，這有助于提高汽車行駛中的舒適性。

3.4 鋁合金在車身上的應(yīng)用

現(xiàn)代汽車制造業(yè)不僅強(qiáng)調(diào)汽車制造的質(zhì)量，也強(qiáng)調(diào)汽車外形的美觀。所以，在汽車制造中，車身制作占了大部分時(shí)間。一般情況下，車身質(zhì)量是一部汽車總質(zhì)量的32%左右，而汽車的輕量化發(fā)展強(qiáng)調(diào)降低車身質(zhì)量。當(dāng)前，用于汽車車身制造的鋁合金主要有5000系、6000系及7000系。日本的豐田、美國(guó)的通用、韓國(guó)的現(xiàn)代等，都著力于鋁合金車身零部件的研發(fā)。也就說(shuō)，鋁合金材料將成為諸多車型的車身材料。

3.5 鋁合金在底盤零件上的應(yīng)用

對(duì)于減輕汽車的質(zhì)量，底盤系統(tǒng)的輕量化設(shè)計(jì)更具有潛力。在美國(guó)的通用汽車公司，其懸掛系統(tǒng)使用了鋁合金部件，并且還加大了懸掛系統(tǒng)轉(zhuǎn)向節(jié)的制造中以鋁替代鑄鐵的規(guī)模。此外，美國(guó)的福特公司、克萊斯特公司都使用了鋁合金的制動(dòng)盤。鋁合金制動(dòng)盤不僅質(zhì)量輕，而且使用壽命長(zhǎng)，符合現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展需求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中，鋁合金的使用量逐漸增加，并已廣泛應(yīng)用于汽車諸多重要部件系統(tǒng)。隨著鋁合金制造技術(shù)的不斷發(fā)展，相信未來(lái)會(huì)有更多的新型鋁合金材料研發(fā)成功，并應(yīng)用于汽車制造業(yè)，從而推動(dòng)現(xiàn)代汽車制造業(yè)又好又快發(fā)展。

[1]苗景國(guó).鋁合金材料在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的應(yīng)用[J].黑龍江冶金，2009(6）

[2]永清.金屬材料在現(xiàn)代汽車制造中的應(yīng)用及發(fā)展方向[J].金屬世界，2004(2）

[3]王孟君，黃電源，姜海濤.汽車用鋁合金的研究進(jìn)展[J].金屬熱處理，2006(9）

[4]楊婻，王鏑，胡健，等.鋁合金材料在汽車車身結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用[J].上海汽車，2014(8）

[5]劉靜安，項(xiàng)勝前，劉煜.鋁材在汽車上的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及重點(diǎn)新材料產(chǎn)品研發(fā)方向[J].鋁加工，2012(10）

2014-10-24

劉成榮(1964—），男，江蘇海門人，工程師，研究方向:鋁合金新材料。