铝合金材料在现代汽车制造业的应用分析

2014-10-10刘成荣

机电信息 2014年33期

关键词：车轮铝合金车身

刘成荣

(江苏省南通华特铝热传输材料有限公司，江苏南通 226314）

铝合金材料在现代汽车制造业的应用分析

刘成荣

(江苏省南通华特铝热传输材料有限公司，江苏南通 226314）

主要分析了铝合金材料的特点以及汽车制造业的铝合金应用现状，在此基础上阐述了铝合金在现代汽车制造业的具体应用情况。

铝合金材料；汽车制造业；应用

0 引言

随着现代汽车制造业的不断发展，汽车制造材料更加强调安全性、美观性以及可回收性。而铝合金凭借其良好的性能，逐渐成为现代汽车制造业的“宠儿”。铝合金在现代汽车制造业的应用十分广泛，其在汽车的诸多部件中都有应用，并取得了良好的效果。下面，笔者将以铝合金材料的特点为切入点，分析新时期铝合金材料在汽车制造业的具体应用情况及发展前景。

1 铝合金材料的特点

在现代社会的发展进程中，铝成为了工业制造的常用轻金属。一般情况下，铝合金的强度与合金结构钢相当。但是，随着铝合金技术的不断发展，一些高性能铝合金的强度、韧性已远远高于一般的合金结构钢。所以，铝合金具有诸多显著的优越性，具体如表1所示。

表1 铝合金的优越性及应用性

2 汽车制造业的铝合金应用现状

从全球来看，用于汽车工业制造的铝合金占到全球耗铝量的13%左右。在欧美、日本等地，铝合金在汽车制造业的使用量更多，占到26%之多。据不完全统计，2003年，每辆汽车所用铝合金量平均在102 kg左右；而到了2014年，这一用量已增加至120 kg左右，足见铝合金对于现代汽车制造业的重要性。

当前，用于汽车制造业的铝合金主要分为两种:一种是变形铝合金，另一种则是铸造铝合金。其中，汽车上的铝合金多以铸造铝合金为主，主要有低压铸件、重力铸件、某些特种铸件。而在变形铝合金方面，锻件、箔材等都是其主要用途。表2所示为现代汽车制造业采用铸造铝合金的主要部件系统。从表2可知，铸造铝合金在汽车的诸多关键部件系统中有着广泛的应用，并且具有良好的应用效果。

表2 铸造铝合金在汽车部件系统的应用

此外，相对于铸造铝合金，变形铝合金用途比较少。但是在车身系统、热交换器系统等方面，变形铝合金有着广泛应用，且应用效果良好。表3所示为变形铝合金在汽车部件系统的应用情况。从表3可知，变形铝合金主要用于汽车车身等部件的制造，占到36%之多。

3 铝合金在现代汽车制造业的具体应用

铝合金在汽车的诸多部件系统均有广泛的应用，不同的铝合金零件，在汽车制造中的应用不同。对此，笔者针对汽车主要零部件，阐述铝合金在这些方面的具体应用情况。

3.1 铝合金材料在气缸体及气缸盖上的应用

对于汽车而言，其发动机所用的气缸体，强调金属材料不仅要具有良好的导热性，而且耐腐蚀性要强。基于这些需求，铝合金无疑是汽车气缸体最好的选择。所以，在现代汽车制造业中，汽车发动机的气缸体多采用全铝型。例如，在美国通用等汽车公司，其汽车铝气缸套已达100%，并且采用全铝钢套。此外，在汽车的活塞及连杆等方面，也广泛应用了铸造铝件。这样一来，不仅有效减轻了零件的重量，而且有助于减轻汽车发动机的振动和噪音，符合现代汽车绿色环保的发展理念。

3.2 铝合金在汽车散热器上的应用

在现代汽车制造业中，汽车的蒸发(冷凝）器、暖风设备等几乎都是铝合金制造。铝散热器的制造有一个显著的难点，即散热能力和耐久性的问题。关于耐久性，主要是出现腐蚀并且漏水，进而导致耐久性问题比较突出。一方面，冷却液可以引起内部腐蚀问题的出现；另一方面，一些盐类也可以引起外部腐蚀。所以，需要在冷却液中添加一定的防锈剂，以便防范内部腐蚀问题；而对于因为盐类导致的外部腐蚀问题，一般采用耐腐蚀的合金来有效防范。

3.3 铝合金在车轮上的应用

在汽车制造中，车轮是重要的器件，而且其对质量、安全性的要求较高。当前，轿车多已使用铝合金车轮，具有较高的安全性。在车轮车辋方面，其所使用的铝合金要求具有较高的疲劳强度、良好的铸造性、辊轧钢成型性等。在20世纪80年代，我国开始使用铝合金车轮。铝合金车轮既有应用铸造铝合金材料制造的，也有应用变形铝合金材料制造。其中，变形铝合金中的锻铝、防锈铝等都有所应用。据不完全统计，目前有60%的车轮使用铝合金材料。随着现代汽车制造业的发展，汽车制造更加强调轻量化，所以，为满足现代汽车制造业的发展要求，铝合金车轮正朝着形态更加复杂、厚度更薄、安全性能更高的方向发展。与此同时，在加工制造中，铝合金车轮的尺寸精度更高，这有助于提高汽车行驶中的舒适性。

3.4 铝合金在车身上的应用

现代汽车制造业不仅强调汽车制造的质量，也强调汽车外形的美观。所以，在汽车制造中，车身制作占了大部分时间。一般情况下，车身质量是一部汽车总质量的32%左右，而汽车的轻量化发展强调降低车身质量。当前，用于汽车车身制造的铝合金主要有5000系、6000系及7000系。日本的丰田、美国的通用、韩国的现代等，都着力于铝合金车身零部件的研发。也就说，铝合金材料将成为诸多车型的车身材料。

3.5 铝合金在底盘零件上的应用

对于减轻汽车的质量，底盘系统的轻量化设计更具有潜力。在美国的通用汽车公司，其悬挂系统使用了铝合金部件，并且还加大了悬挂系统转向节的制造中以铝替代铸铁的规模。此外，美国的福特公司、克莱斯特公司都使用了铝合金的制动盘。铝合金制动盘不仅质量轻，而且使用寿命长，符合现代汽车制造业的发展需求。