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從80年代末,世界上歐、美、日等很多汽車生產廠家與鋁業公司合作就加強了對鋁製汽車車身的研究,並取得了令人鼓舞的成就。 1995年德國奧迪公司首先開始批量生產鋁製車身,把車身用鋁的研究推向了高潮,鋁合金在整車使用材料中的比例逐年提高。1990-1998這8年間,北美汽車工業的用鋁量增長了102%。全鋁車身可減輕車身重量,對環保大有益處。但是也因為鋁自身的特性,目前全鋁車身還存在著一些問題。

1概述

表1 輕量化實例
零件名稱
發動機罩外板
發動機罩內板
鋼板厚(mm)
0.75
0.75
板質量(kg)
8.50
10.47
鋁板厚(mm)
1.00
1.00
板質量(kg)
3.90
4.50
輕量化率(%)
54
54
有專家預測,到2000年每輛轎車用鋁量可達130kg。轎車車身質量約佔整車的50%,所以車身是輕量化設計的關鍵部件,車身輕量化可使發動機負荷相應減輕,底盤部件的受力也會減輕,整車性能將表現更好。
燃料經濟性是汽車的重要指標,節省燃油既是能源問題,又是環保問題,尤其是還與廣大汽車用戶的燃油費支出有直接關係。有專家說,每減輕45kg汽車自身質量,1L汽油能增加6km的行程;還有另一種計算方法,車身每減輕100kg,每百公里可節省燃油0.4-1.0L。對汽車本身來說,大約70%的油耗是用在車身質量上的,這就說明汽車車身輕量化對整車燃料經濟性是至關重要的。

2成果應用

鋁板與普通鋁板硬度比較
表2 SG112-T4A鋁板與普通鋁板硬度比較
材料
硬度MPa
SG112-T4A塗裝前
110
SG112-T4A塗裝后
210
普通鋁板
140
雖然SG112-T4A的板材價格是鋼板的2倍,但質量可減輕50%,並且點焊工作量也減少30%以上,是一種很理想的車身用鋁板。
汽車用鋁在日本已經制定了JISH4000標準,從1000到7000進行了分類,用於汽車的鋁合金,包括熱處理型6000系列和非熱處理型5000系列,其中5038和5183是汽車車身最常用的型號。表3列出日本的鋁合金分類和特性,表4是主要鋁合金板的機械性能及其與冷軋鋼板的比較。
德國汽車車身用鋁已經規範化,應用實例見表5。
鋁合金板的機械性能
表4 主要鋁合金板的機械性能
種類
屈服極限(N/mm2)
拉伸強度(N/mm2)
延伸率(%)
平均延伸率(%)
硬度HV
n值
r值
1100-0
31
95
38
30
24
0.29
0.85
1100-H24
139
142
13

45

0.85
3003-0
40
107
33
29
30
0.21
0.67
3003-H14
157
169
50
49

0.07
0.50
3004-0
62
177
25
22
48
0.28
0.71
3004-H24
175
215
9
8
76
0.12
0.71
5052-0
107
213
24
22
52
0.32
0.74
5052-H24
212
269
13
10
80
0.13
1.05
5182-0
125
264
31
28
26
0.31
0.61
5182-H24
273
350
11
10
91
0.13
0.75
6061-0
45
125
30
25

0.28
0.66
6061-T4
197
271
24
20
64
0.20
0.74
冷軋鋼板
181
298
46
23
45
0.21
2.00








問題的產生
近幾年雖然車身用鋁有了很大的發展,也有一些批量生產、大量生產的車型推向了市場,但是還存在不少問題。
尺寸精度不容易掌握
回彈難以控制,在形狀設計時要儘可能採用回彈少的形狀。
搬運
不能象鋼板那樣還採用磁力搬運和傳遞,要設計新的方案。

修復難

撞擊變性后,由於鋁製品修復技術跟不上,所以鈑金修復不如鋼製車身,導致使用成本較高。
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