輕量化車身用鋁合金焊接工裝夾具的應(yīng)用

董加歡 馬旭

摘要：焊接、總裝以及涂裝是汽車車身設(shè)計(jì)以及制造的整個(gè)過(guò)程中的核心工作。其中，保證車身焊接質(zhì)量的重要因素就是焊接夾具。隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，人均擁有汽車的數(shù)量不斷增加，汽車的廢氣排放量越來(lái)越多，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。汽車行業(yè)的整頓必不可少，所以降低汽車燃油量和減少汽車排放污染的汽車輕量化應(yīng)運(yùn)而生。本文將闡述輕量化車身用鋁合金焊接工裝夾具應(yīng)用的意義以及鋁合金材料的特點(diǎn)特性，重點(diǎn)研究鋁合金車身板在汽車生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用以及提升輕量化車身用鋁合金焊接工裝夾具應(yīng)用的發(fā)展速度的建議和思考。

關(guān)鍵詞：汽車輕量化;鋁合金車身板;應(yīng)用

伴隨著我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)的制造業(yè)水平不斷提高，這在為人民帶來(lái)福利的同時(shí)，資源消耗問(wèn)題以及環(huán)境污染問(wèn)題也日益加重。所以之前因?yàn)槌杀具^(guò)高而受阻于市場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中的汽車輕量化在政府的扶持，大環(huán)境的發(fā)展下重新成為了汽車行業(yè)的焦點(diǎn)。

一、輕量化其車身用鋁合金焊接工裝夾具應(yīng)用的意義

1.1有利于降低油耗量和減少?gòu)U氣排放量

根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，汽車的耗油量有汽車本身的質(zhì)量有關(guān)，汽車的車身質(zhì)量越大，油耗量越高。汽車車重每減少一千克，其一升的汽油就可以多行駛十一米。因此想要降低汽車的油耗量，一個(gè)重要措施就是降低汽車的車身質(zhì)量。減輕汽車車身質(zhì)量還有利于降低二氧化碳的排放量，車重減少一半，二氧化碳的排放量會(huì)減少百分之十三左右。對(duì)提高環(huán)境質(zhì)量有很大的幫助。而汽車降低汽車質(zhì)量的有效方法就是車身采用鋁合金焊接工裝夾具。

1.2有利于汽車的安全性能以及行駛性能

減輕汽車的質(zhì)量，有利于提高汽車的安全性能以及行駛性能。根據(jù)物理的慣性原理，汽車的質(zhì)量越小，慣性越小，汽車的安全性能則越高。美國(guó)的鋁業(yè)協(xié)會(huì)也研究表明了汽車的車身質(zhì)量每減輕四分之一，就能提高汽車速度的百分之四。用鋁合金焊接工裝夾具有利于減輕汽車的質(zhì)量并降低動(dòng)力和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷，使汽車可以在牽引負(fù)荷狀態(tài)較低的情況下表現(xiàn)出同樣甚至更好的行駛性能.

1.3有利于增加汽車的續(xù)航時(shí)間

汽車的輕量化可應(yīng)用的材料主要有兩種。一種是高強(qiáng)度鋼，其造價(jià)較高，而且在為汽車減重方面出現(xiàn)了瓶頸，不適合大規(guī)模的應(yīng)用與市場(chǎng)。另一種則是鋁合金、鈦合金、鎂合金、碳纖維、塑料等輕質(zhì)材料。現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于市場(chǎng)中的便是鋁合金材料。鋁合金在為汽車的減重做出突出貢獻(xiàn)。汽車的質(zhì)量每減少100千克，其續(xù)航時(shí)間就會(huì)增加原來(lái)的十分之一 ，這可以大大的節(jié)省汽車的使用成本。

二、鋁合金材料的特點(diǎn)

鋁是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的金屬之一。鋁合金是在純鋁中加入Cu、Mg、Si、Zn、Mn等合金元素配制而成并通過(guò)一些手段令它的強(qiáng)度、硬度等都有所提升，使其更好地滿足工程需要。相較于鋼鐵，鋁合金的質(zhì)量更輕，導(dǎo)熱性更好，耐腐蝕性更強(qiáng)，更容易加工，并且廢棄的鋁材料幾乎可以全部回收再利用，有利于環(huán)境的保護(hù)。而且，在汽車生產(chǎn)的應(yīng)用中，鋁合金零件可以大大降低汽車的車身質(zhì)量。所以，鋁合金是世界近二十年以來(lái)汽車輕量化使用最多的材料。

三、輕量化車身用鋁合金焊接工裝夾具的應(yīng)用

3.1 鋁合金在汽車輕量化過(guò)程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)罩和行李箱蓋都是應(yīng)用的鋁合金。鋁合金具有質(zhì)量輕、耐用性好、耐腐蝕能力強(qiáng)以及對(duì)行人的撞傷傷害小的特點(diǎn)。由于鋁合金的特點(diǎn)，其在汽車的車身中的應(yīng)用越來(lái)越廣。據(jù)調(diào)查，應(yīng)用與汽車車身板的鋁合金多為鋁合金2000系、鋁合金5000系、鋁合金6000系以及鋁合金7000系。其中最適合代替鋼板的為鋁合金5000系以及鋁合金6000系。鋁合金5000系身為熱處理不可強(qiáng)化合金，通過(guò)鎂元素的加入產(chǎn)生固溶強(qiáng)化反應(yīng)，使其耐腐蝕性和成形性提高。因此多應(yīng)用于如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)蓋板等汽車內(nèi)板中的復(fù)雜部位。并且鋁合金5000系在淬火后仍可以在較低的屈服狀態(tài)下供貨，沖壓性能良好，而且可以在最后的烤漆處理中得到進(jìn)一步強(qiáng)化，使其可以應(yīng)用到如汽車外覆蓋件的外板等剛度、強(qiáng)度要求較高的部位。鋁合金6000系主要應(yīng)用于AA6111，AA6022（北美車企使用），AA6016，AA6111（日本車企使用）AA6022，AA6016（歐洲車企使用）等。

3.2 汽車用鋁的分類及其應(yīng)用

汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)使用鋁合金。因?yàn)殇X合金具有良好的抗腐蝕性和導(dǎo)熱性，可以有效的滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸以及汽缸蓋對(duì)材料的要求。鋁合金應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸以及汽缸蓋在世界上有許多例子。比如說(shuō)，日本的豐田公司的凌志IMZ-FEV6以及日產(chǎn)公司的VQ的發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼都采用鋁合金;美國(guó)通用公司以及法國(guó)汽車公司的氣缸套都采用全鋁型。我國(guó)生產(chǎn)的YZ118，ZL119，ZL120等合金都可以應(yīng)用到制造汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。目前，鋁合金在發(fā)達(dá)汽車工業(yè)國(guó)家使用率已達(dá)百分之八十一。而且伴隨著汽車輕量化發(fā)展的更高要求，鋁合金焊接工裝夾具在汽車行業(yè)中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。

3.3 鋁基復(fù)合材料及其應(yīng)用

隨著科技不斷進(jìn)步，應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展需求而產(chǎn)生的具有強(qiáng)大生命力的鋁基復(fù)合材料具有密度低，穩(wěn)定性高，強(qiáng)度高，耐磨性好，抗疲勞性高，抗斷裂韌性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。早在二十世紀(jì)八十年代，日本的豐田公司就已經(jīng)通過(guò)使用鋁基復(fù)合材料制造了發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，較原來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞重量減輕了二十分之一到十分之一，導(dǎo)熱性提高了原來(lái)的四倍。后來(lái)，美國(guó)的Duralcan公司又使用鋁基復(fù)合材料制造出了汽車制動(dòng)盤，與原來(lái)的用鐵制造的汽車制動(dòng)盤的質(zhì)量降低了百分之四十到百分之六十，并且發(fā)現(xiàn)了用鋁基復(fù)合材料制造的汽車制動(dòng)盤相比較用鐵制作的汽車制動(dòng)盤有更好的散熱性以及耐磨性。隨著時(shí)代的發(fā)展，鋁基復(fù)合材料逐步應(yīng)用于汽車剎車系統(tǒng)元件以及驅(qū)動(dòng)軸，搖臂等零件中去。

3.4 變形鋁合金在汽車輕量化中的應(yīng)用

目前，我國(guó)的汽車車身板多為鋁合金構(gòu)造。常用于汽車車身板上的變形鋁合金主要為鋁合金2XXX系、鋁合金5XXX系、以及鋁合金6XXX系。汽車的外殼以及車身的框架材料多應(yīng)用于經(jīng)過(guò)熱處理后的鋁合金。同時(shí)，鋁合金也被廣泛應(yīng)用為汽車的懸掛零件。采用鋁合金作為汽車的懸掛零件有利于提高汽車在駕駛過(guò)程中的平穩(wěn)性。因?yàn)殇X制熱交換器相較于銅制熱交換器質(zhì)量的三分之一，所以在美國(guó)和日本鋁制汽車空調(diào)已經(jīng)被完全采用。美國(guó)對(duì)于散熱器的鋁化率已經(jīng)達(dá)到了百分之六十至百分之七十，而歐洲對(duì)于散熱器的鋁化率已經(jīng)高達(dá)了百分之九十到百分之一百。

結(jié)束語(yǔ)

由于我國(guó)的輕量化汽車起步較晚，缺乏經(jīng)驗(yàn)，仍落后于其它汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，所以汽車減重的好處我國(guó)還未真正的領(lǐng)悟到。在輕量化汽車的道路上，我國(guó)還未建立起相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈，仍面對(duì)諸多困難，需要把輕量化汽車發(fā)展放在重中之重。其中，鋁合金材料在汽車輕量化發(fā)展中占有重要地位。汽車車身的焊接夾具設(shè)計(jì)對(duì)汽車車身也具有重要作用。現(xiàn)代汽車企業(yè)應(yīng)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，提高自身焊接工藝以及焊接水平，將鋁合金應(yīng)用于汽車中作為關(guān)注的焦點(diǎn)。不斷提高鋁合金焊接工裝夾具的技術(shù)水平，將鋁合金焊接工裝夾具實(shí)際應(yīng)用到汽車車身的生產(chǎn)過(guò)程中去。吸收外國(guó)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)我國(guó)鋁合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不斷提高我國(guó)汽車制造的水平。大力研究鋁合金焊接工裝夾具在汽車輕量化中的應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)汽車輕量化取得較大的進(jìn)步，以改善我國(guó)的環(huán)境污染問(wèn)題，造福百姓。鋁合金焊接工裝夾具在汽車輕量化過(guò)程中做出了較大的貢獻(xiàn)，在今后的汽車領(lǐng)域里，應(yīng)加大對(duì)鋁合金的應(yīng)用，促使我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，早日完成我國(guó)汽車輕量化目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]王祝堂，張新華.汽車用鋁合金[J].輕合金加工技術(shù)，2011，39（2）：1-13.

[2]張毅，連昌偉.鋁板在車身覆蓋件沖壓生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)[J].鍛壓技術(shù)，2015，1（40）：48-51.

[3]王茵，張海文.金屬基復(fù)合材料在汽車工業(yè)上的應(yīng)用[J].貴陽(yáng)金筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，（2）：120-122.