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汽車輕量化發展離不開鋁型材的應用
將鋁合金型材用于汽車上,利用材料的高強度和輕質量,以達到汽車輕量化的效果,全鋁車身的很多車型都是通過大量使用鋁型材為主要結構件,來實現汽車輕量化的。
所謂的全鋁車身,并不是指汽車的全身都是純鋁制成,而是指主要結構件由鋁型材打造,其它部分的零件可以由非鋁材料完成。鋁型材的種類很多,可分為1系到7系幾大系列,用于全鋁車身的型材主要有5系鋁鎂合金和6系鋁鎂硅合金,當然也有一些車身鈑金件用的2系鋁銅合金。
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使用鋁型材來實現汽車輕量化效果,具有以下特點:
1、質量輕
鋁合金之所以質量輕,是因為鋁的密度小,只有鋼材的1/3,一般來講,汽車的車身重量要占整個汽車重量的35%左右,高強度鋼材比普通鋼材要輕,而鋁型材又要比高強度鋼材輕,通常一輛車可使用500kg的鋁合金材料,整體重量至少可以減少40%的,就是減少了200kg,相當于從車上下來4個成年男性,汽車輕量化的效果顯而易見。
2、強度高
和鋼材相比,鋁型材具有很小的密度,假設使用2mm厚的鋼材,要使用4mm厚的鋁型材,才能達到同樣的強度;但是鋼材的重量卻要比鋁型材重一半,也就是說只要使用一半重量的鋁型材就可以達到與鋼材同等的強度。所以一般全鋁車身的鋁板比鋼材厚0.2-0.5mm,利用鋁材料的低密度優勢,通過增加材料的厚度來達到車身的高強度,以提高汽車的安全性能。
3、腐蝕性強
鋁是一種很活潑的金屬,在空氣中極容易氧化,鋁合金與空氣中的水、氧結合后氧化,在材料表面形成一層致密的Al?O?氧化膜,它可以與鋁基體緊密結合,形成一層非常穩定的保護層,通過后期的陽極氧化與電泳涂裝以及粉末噴涂,這層保護膜還可以不斷加厚,具有非常好的抗腐蝕性能,可適應于各種惡劣的工業環境,可以延長汽車的使用壽命。
4、可塑性好
車身用鋁型材主要采用的是5系和6系鋁合金,具有很高的強度,抗拉強度可達180MPa,抗屈服強度可達127MPa以上,可塑性非常強;碳鋼的抗拉強度為235MPa,抗屈服強度為207MPa,二者相比,鋁型材具有更好的可塑性。依靠現代高科技的沖壓和鈑金技術,可以制造出曲面形狀非常復雜的全鋁車身,如捷豹和奧迪二款代表車型,這種優美的曲線是使用鋼材無法做出的效果。
5、價格貴
雖然全鋁車身有如上優點,但目前還無法普及,最重要的一點就是成本高,這個成本包括原材料成本和生產工藝成本。一般的車型是無法承受全鋁車身的,因為它在造價上是非常高的,就連新一代奧迪A8這樣的豪車也“傷不起”,從成本上來考慮,有些地方也只能用高強度鋼來替代全鋁部位了。
從生產工藝上來看,鋁合金的生產成本更為復雜,可焊接的地方在焊接時由于氧化鋁不溶解有可能會形成裂縫,要借助更高的激光焊接或冷金屬焊接技術才能完成;而不可焊接的地方要使用鉚釘和粘合劑來進行連接,鉚釘一般會用自沖鉚釘、自攻螺釘,生產工藝要求也非常復雜和嚴格。粘合劑在使用前也需要對鋁型材表面的氧化層進行處理,對生產環境的要求很高,要求使用人工操作,將各方面的生產成本相加起來,整車的造價就顯得非常高了。
將鋁型材的質量輕、抗蝕性強、可塑性強等一系列優點應用于全鋁車身上,使車輛具有非常好的安全性能和可操控性,來達到節能減排的汽車輕量化效果,還是具有非常廣闊的市場前景的。后期通過增加續航里程、優化電池配置、降低生產成本等措施,來擴大汽車輕量化的發展,所有這些都離不開鋁型材的應用,未來要通過技術改造將全鋁車身從豪車過渡到中低檔車型上,讓普通百姓也可以擁有。