精鑄工藝在汽車零部件制造中的應(yīng)用與發(fā)展

朱文濤

中信戴卡股份有限公司，中國·河北 秦皇島 066011

精鑄工藝；汽車；零部件；應(yīng)用

1 引言

隨著人們的生活水平不斷提高，對物質(zhì)生活的要求也越來提高。汽車在生活當(dāng)中屬于一種比較普遍以及時尚的交通工具，有非常重要的作用。因此，需要對于汽車的外觀以及性能等指標(biāo)做進一步的改善，在現(xiàn)代金屬材料當(dāng)中鋁合金是最具代表性的，而在汽車制造當(dāng)中應(yīng)用鋁合金具備非常重要的價值。

2 鋁合金的具體優(yōu)勢

第一，在現(xiàn)有的輕質(zhì)金屬材料當(dāng)中，盡管鎂合金的密度和鋁合金的密度相比比較低，但是鎂錠的成本相對來講比較高，并且與鐵聯(lián)合使用非常容易出現(xiàn)腐蝕的情況。在制造零件的過程當(dāng)中需要使用非常多的技術(shù)來解決實際當(dāng)中遇到的問題，困難重重。只有鋁合金具備廣泛性的特點，制造技術(shù)相對比較成熟，零件制造成本比較低以及機械強度比較高，甚至有時候可以和中碳鋼相提并論。因此，在未來汽車輕量化的選材當(dāng)中，鋁合金成為了首選的金屬材料。第二，鋁精煉以及合金化的技術(shù)一直在不斷地進步，設(shè)備一直在升級，加工技術(shù)也在不斷地發(fā)展，鋁合金零件的性能也得到了很大的提高，價格將會出現(xiàn)降低，這在很大程度上可以很好地解決汽車鋁化中的具體問題。第三，鋁資源非常的豐富，對于市場的供應(yīng)比較充足。在地殼當(dāng)中，鋁的含量是最高的，整整的比鐵多三分之一。另外，鋁可以進行回收，這樣就可以提供足夠的原料。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年都可從報廢的汽車當(dāng)中回收12 萬噸到14 萬噸的鋁，由于這兩點因素使得鋁價一直處于下跌狀態(tài)[1]。

3 鋁合金的具體性能

3.1 鋁合金的人體工程性能

人機工程學(xué)主要是研究工作以及生活環(huán)境當(dāng)中人們的心理與生理方面的各種主觀因素，也可以說是研究產(chǎn)品以及人們各種各樣心理與身體特征之間的協(xié)調(diào)性，研究人們在生活、工作與休息當(dāng)中的生活習(xí)慣、健康狀況、工作效率以及舒適度等。鋁合金汽車的性能正好的可以反映人機工程的應(yīng)用，充分說明了鋁合金具備的優(yōu)越性以及獨特性。例如，鋁合金非常的容易加工，這樣可以節(jié)省零件制造當(dāng)中的成本，而且還很大程度的減少了人力資源的使用。鋁合金具備很好地可塑性能，這樣可以保障制造的座椅更加的舒適，和比較傳統(tǒng)的硬鋼相比軟很多。因此，在汽車的制造材料當(dāng)中鋁合金占據(jù)非常重要的位置，并且鋁合金經(jīng)過精細加工之后在反射率以及表面材料方面都具備非常特殊的效果。例如，經(jīng)常利用鋁合金的金屬光澤把其巧妙的運用到汽車的色彩設(shè)計當(dāng)中，這樣非常容易引起視覺上面的沖擊以及注意力，金屬光澤在光照的作用下會顯現(xiàn)出不同的光澤效果，光澤也會隨著環(huán)境的不同而連續(xù)的變化[2]。汽車在很多的色彩設(shè)計方面都利用了鋁合金金屬光澤的這一特性，這樣流動變化起來非常的動感：燈光會隨著汽車的變化而變化，光澤會創(chuàng)造出好看的形狀，具有動態(tài)美。

3.2 力學(xué)性能

鋁合金屬于中國含量最多的一種有色金屬，純鋁本身非常的柔軟。添加一些合金元素，如銅、錳、硅、鎂以及鋅等可以制成鋁合金，強度比較高。純鋁再添加其他的一些金屬元素之后，鋁合金材料就發(fā)生了質(zhì)變現(xiàn)象，其強度以及硬度都得到了很大的提高。在這種基礎(chǔ)之上，還可以進一步的對于鋁合金進行熱處理以及強化，這樣使得拉伸強度得到提高。鋁合金的抗拉強度非常好，可以和低碳鋼的抗拉強度相媲美，和某些合金鋼材料的抗拉強度相比比較高。鋁合金具備非常多的優(yōu)點，如重量比較輕，比重比較小，和鋼相比較，屬于鋼的1/3，但是它們自身的強度卻非常高。在汽車的制造當(dāng)中使用鋁合金可以使得車身的重量減輕，油消耗減少，因此在汽車工業(yè)當(dāng)中被廣泛的應(yīng)用。

3.3 工藝性能

按照金屬材料本身的性能，可以把材料進行加工，之后制造成產(chǎn)品。在加工之前，材料必須和各種各樣加工技術(shù)的能力相適應(yīng)。鋁合金的機械性能以及理化性能可以比較全面的反映其自身的工藝性能，鋁合金屬于現(xiàn)代金屬材料當(dāng)中一種比較輕盈的材料，具備很好地加工性能以及其他的綜合性能。液態(tài)鋁合金具備流動性以及填充性的優(yōu)點，鑄造性能比較好。變形鋁合金在塑性的過程中不容易出現(xiàn)裂紋問題，可以在壓力的狀態(tài)下完成加工，且壓力加工性能比較良好[3]。除此之外，鋁合金材料還可以很好地完成焊接以及切削。因此，進一步的促進了相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率以及能源利用率。

4 具體的應(yīng)用案例

4.1 鑄造鋁合金的具體應(yīng)用

液態(tài)鋁合金具備較好的流動性以及填充性，因此在零件的制造當(dāng)中使用的非常廣泛，鑄造方法也比較多?？梢园凑站唧w的要求，零件的具體形狀，尺寸以及零件數(shù)量等進行最好的抉擇。例如，砂型鑄造主要在一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜以及體積比較大的零件當(dāng)中使用，但是制造工藝非常的復(fù)雜；壓鑄主要在一些較小，工藝比較簡單以及產(chǎn)品合格率要求比較高的零件中使用，在汽車零件的批量生產(chǎn)當(dāng)中非常的實用，因此，在汽車的制造當(dāng)中使用鑄造鋁合金是非常廣泛的。

4.2 變形鋁合金的具體應(yīng)用

熱加工經(jīng)過變形可以得到鍛造鋁合金。它主要在車身的主體部位，制動器的保護罩部位，車門部位，后備箱蓋部位以及車身面板部位等進行使用，應(yīng)用非常的廣泛。

4.3 新型鋁合金的具體應(yīng)用

新型鋁合金需要在比較特殊的條件下經(jīng)過快速凝固（凝固的具體速率大致為104-109°C/S）的方法而生產(chǎn)的。由于材料凝固非常迅速，內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生一系列的變化，從而出現(xiàn)全新的特征。由于具備這些特征，汽車工業(yè)可以把快速凝固的鋁合金在汽車制造當(dāng)中使用。例如，汽車制造公司往往利用鋁合金來制造汽車空調(diào)壓縮機的相關(guān)轉(zhuǎn)子以及葉片，這樣可以減輕轉(zhuǎn)子以及葉片的重量，進一步的降低了汽車的質(zhì)量，減少了相應(yīng)的油耗。另外，還有非常多的新型鋁合金在汽車的制造方面也得到了廣泛的使用，如泡沫鋁合金，這種鋁合金的材質(zhì)非常的輕，能量吸收特性以及振動吸收特性都比較強。如果在兩個外板之間填充一些泡沫鋁，就可以提高板的剛度以及隔熱能力[4]。在北方，冬季的時候經(jīng)常使用這種合金進行保暖，具備非常良好的性能。由于其具備能量吸收功能，因此在保險杠以及一些支柱部件當(dāng)中也得到了廣泛的應(yīng)用，從而使得汽車的碰撞性能以及安全性能提高。

5 發(fā)展前景以及推測

5.1 發(fā)展前景

汽車制造業(yè)一直在迅速的發(fā)展以及增加，并慢慢的取代了鋼材的地位。由此可以觀察得出，在汽車的應(yīng)用當(dāng)中，鋁合金材質(zhì)將會具備非常重要的地位，并且相應(yīng)的使用量也在日趨增加，發(fā)展前景非常的廣闊。在新時期，技術(shù)一直在進步，但是能源卻在減少。節(jié)能理念的提出，很多汽車制造商為了增強自身的競爭力，都在極力的減輕車輛重量并減少相應(yīng)的燃料消耗。在金屬材料領(lǐng)域當(dāng)中，鎂合金的密度和鋁合金的密度相比較較低，但是在我們的生活當(dāng)中，鎂合金并沒有得到比較廣泛的應(yīng)用，因為鎂錠本身的成本比較高，在相應(yīng)的制造技術(shù)上也存在較多的缺點。例如，金屬鎂合金關(guān)于高溫壓鑄合金的技術(shù)比較缺乏，也沒有相應(yīng)的數(shù)據(jù)研究，表面處理的技術(shù)非常的不成熟，金屬之間的結(jié)合水平比較低。因此，鎂合金材料在當(dāng)前的汽車應(yīng)用當(dāng)中非常有限。鈦合金的機械強度比較良好，在航空航天當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是用它們來制造汽車就比較的昂貴，不能適應(yīng)廣泛性的生產(chǎn)。在許多的金屬當(dāng)中，鋁屬于地殼當(dāng)中含量非常高的一種金屬元素，鋁合金非常的容易加工，機械性能比較良好，制造成本也比較低，制造技術(shù)非常成熟，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，它們屬于當(dāng)今社會當(dāng)中最理想的一種制造材料[5]。毫無疑問，鋁合金屬于現(xiàn)代以及未來汽車工業(yè)當(dāng)中一種首選的材料。世界各國對環(huán)境保護的問題都非常重視，鋁合金本身具備較高的回收率，這種功能和當(dāng)今社會所提倡的節(jié)能以及減排理念相吻合，因此成為工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的領(lǐng)頭者。

5.2 未來的推測

其他國家的鋁合金已經(jīng)在汽車后部的葉輪制造方面進行了運用。在發(fā)動機的驅(qū)動之下，葉輪可以非常高速的旋轉(zhuǎn)并且產(chǎn)生非常大的動力。除此之外，主動輪在快速旋轉(zhuǎn)的過程中可以促進汽車的快速行駛。這樣可以很大程度上節(jié)省了人們的具體工作時間。由于鋁合金本身具備非常獨特以及強大的性能，因此在未來它將會有非常大的用處。我們可以利用鋁合金材質(zhì)制造旋轉(zhuǎn)門，把其制造成翼狀，并且局部凸面以及平坦的流線形。在公路上行駛的時候，它可以當(dāng)作普通的車門使用。但是當(dāng)我們遇到急事的時候，可以在高速行駛的過程中把車門旋轉(zhuǎn)到車頂，并打開兩個車門，當(dāng)快速行駛的時候，會產(chǎn)生非常強大的氣壓，并且葉輪在后部的位置，汽車就會變得像飛機一樣，可以在空中飛翔。由于鋁合金具備重量輕以及強度高的特點，我們可以把其安裝在薄鋁合金的相關(guān)密封盒中，然后使其以及車身之間融合，這樣在水中盒子就會產(chǎn)生非常良好的浮力，汽車可以在水中完成行駛。如果把以上的所有功能進行組合，我們設(shè)計的汽車就可以在水、陸路以及空中使用，那么交通擁堵的現(xiàn)象將會在很大程度上降低[6]。

6 結(jié)語

綜上所述，鋁合金屬于目前一種全新的材料代表，鋁合金不僅是一種非常理想的制造材料，而且還屬于技術(shù)方面的一種象征。它的出現(xiàn)以及利用使汽車產(chǎn)品擺脫了笨拙以及丑陋的形式，從而變得更加的新穎、時尚。