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铝合金将是未来的绿色汽车

铝合金将是未来的绿色汽车

发布日期:2017-04-07 11:23 来源:未知

  目前,汽车行业仍属于快速发展的时期,但却面临着环保和节能两种约束,所以,在这个以石化燃料为主的时代里,汽车的轻量化已是世界汽车发展的主要目标。对于汽车的轻量化,目前来看,可以分为三大主线,分别是车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化,这三大主线的主要目的就是,保证性能的前提下通过使用更轻材料降低车重,从而实现节能环保之功能。
  其实,最早出现的汽车是没有车身的,比如卡尔•奔驰和戈特利伯•戴姆勒发明的三轮和四轮汽车机车都是用马车改装的,并且多为木质结构。
  直到20世纪,福特生产的T型厢式车出现之后,汽车才有了基本车身的造型,后来随着材料、冶炼、焊接、成型等技术的发展,汽车的设计和生产工艺也愈加成熟,但是人们发现,汽车的重量也越来越重,因为整个车身大部分材料都是由高强度钢拼接而成。
  到了80年代,汽车车身的各分支技术朝着更系统深入的方向发展,在超高强度钢出现的同时,全铝车身等也开始出现。当然,这与20世纪70年代全球性的能源危机有着很大关系。彼时,汽车生产厂通过减少汽车整体质量、提升发动机效率、降低行驶阻力等方式改善燃油经济性。
铝合金的密度只有钢铁的1/3,这就有效的降低了汽车的整体质量。若汽车整车净质量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;汽车整车质量每减少100kg,百公里油耗可降0.3L~0.6L。
  由于铝材具有密度低、比强度高、抗蚀性强、易塑性加工与成形、表面,处理性能好、资源丰富、价格适中、回收再生效益高等优点,在世界汽车向着轻量化、高速、节能、安全、低污染、多功能、低成本、坚固耐用与乘坐舒适的发展进程中,备受工业界的青睐,其用量越来越多。

  但是,全铝车身对铝合金薄板的性能要求是非常严格苛刻的,这也正是不能够大批量生产的原因。铝合金汽车车身薄板除有满足标准与规范的力学性能与抗腐蚀性能外,还应具备如下的性能:
  1、良好的成形性:
  车身及覆盖钣金件的成形加工是通过冲压成形的。因此,铝合金薄板应该有良好的成形性,即具有低的屈强比和高的成形极限(FLC,Forming limit curve)。
  2、表面平整性强:
  铝合金板必须有良好的翻边延性和成形以后表面色彩一致的性能,即成形的钣金件表面不出现罗平线(Roping Line),即滑移线。罗平线是由于晶粒不均或者是夹杂物分布不均而造成的板材表面变形不均,使表面会在喷漆后光彩不一致。
  3、良好的可焊性:
  良好的可焊性能可以满足汽车构件在成形后连接在一起进行焊接加工的要求。板材应具有抗时效稳定性,以确保从板材出厂到冲压生产之前不发生时效,防止冲压加工时材料的屈服点升高,诱发吕德斯带(Lude's zone)而产生的表面变形不均匀和起皱,影响汽车外板的表面品质。
  4、优良的烘烤硬化性:
  汽车轻量化还要求板材具有高的烘烤硬化性,即在冲压变形和喷漆烘烤之后板材的屈服强度有明显的升高,从而保证冲压喷漆后的钣金件有高的抗凹性,并要求铝合金板材的喷漆烘烤工艺和目前钢板冲压件的相容。
  5、良好的锆/钛盐化学转化处理性能:
  ABS在涂覆润滑剂之前都要经过表面处理,形成一层锆/钛盐处理体系转化膜,为吸附润滑剂创造良好的基底。这种处理液是环保型的,不含铬,主要由含钛、锆的金属盐、氟化物、硝酸盐和有机添加剂组成,通过浸渍、喷淋方式在ABS上形成转化膜。膜层主要由锆/钛盐、铝的氧化物、铝的氟化物及锆钛的络合物等组成。该种表面处理工艺操作简单,所获得的膜层与有机聚合物有很强的结合力。
  然而,就现阶段而言,全铝车身结构的普及还需要一段时间,因为铝合金造车成本会很高。一是因为铝本身就比较贵,一些铝合金的价格甚至超过黄金,二是其生产工艺比较复杂,有很多的技术难点。也因此,亚洲车企们在车身轻量化方面另辟蹊径,深挖钢材潜力,它们正联手钢铁制造商开发质量更轻、强度更高的钢材,同时也采取了其它提升燃油经济性的措施,包括在不用对工厂进行大幅改动的前提下对传统的发动机及零部件进行升级。
  日本车企采用铝材料的车型则基本限制在混动及豪华细分市场,例如雷克萨斯IS。本田为美国版雅阁及讴歌RLX开发了能够结合铝材和钢材生产部分零部件的技术,但铝材料的应用比例仍十分有限。
  日产汽车去年宣布,计划拓展高强度钢材的应用,这种材料同传统钢材相比质量更轻,但强度更高,该公司的目标是从2017年开始,将新的量产车型中采用高强度钢材的零部件占比提高至20%。


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