前面在分析、介绍车架、车轮与车身制造工艺中,已根据其结构要求、加工方法,不同程度地论述了铝、镁合金的应用与成形工艺特点。从汽车制造总体来讲,铝、镁合金在汽车上应用量的快速增长是汽车材料发展的大趋势。
铝、镁合金属于轻质材料,密度小(只有钢的1/3),比强度高;加工性能好,具有优异的延展性和良好的耐腐蚀性;易回收利用;为汽车轻量化结构的首选材料。汽车车身约占汽车总重的30%,而在汽车内外板上用铝合金来代替传统钢板就可使白车身减重40%~50%,进而使整车减重10%左右。本田混合动力轿车Insight、NSX均采用铝质车身。
汽车铝合金分为铸造铝合金和变形铝合金(包括锻铝)。当前汽车用铝合金量约3/4为铸造铝合金,用于制造发动机零部件、壳体类零件和底盘上件,如发动机缸体、缸盖、离合器壳、车轮等。图13-27所示为几种汽车铝合金铸件。
图13-27 典型汽车铝合金铸造件
变形铝合金(锻铝)在汽车车身零件、结构件及功能件应用方面发展很快。世界上许多汽车公司开发了全铝合金车身。锻造铝合金构件较之铸造铝合金,有较高的强度,在质量上有更好的保证。
图13-28所示为全铝合金制造的轿车车身与铝合金散热器。
图13-29所示为车身底板上的铝合金横梁增强结构。这种车身厚壁锻铝梁结构的结构强度和刚度比冲压薄钢板结构的车身整体稳定性更好,重量更轻;几乎不被腐蚀,可以无涂装使用,也可涂装不同颜色的涂料。
图13-28 铝合金轿车车身与散热器
图13-29 铝合金横梁增强结构
然而,铝合金车身价格昂贵,成形和焊接工艺比较复杂。目前车身用铝存在的主要问题有:(www.daowen.com)
①成形性需要继续改善,铝合金板材局部延展性不好。
②尺寸精度不容易掌握,回弹控制难度大于钢板。
③铝合金材料比较软,因生产和运输中的碰撞和各种粉尘附着等原因而使零件表面易于产生碰伤、划伤等缺陷。
④不能像钢板那样能够采用磁力搬运和传递。
镁合金密度比铝更低(1.74),比铝更轻,轻量化效果更明显,也可回收。在轻量化的驱动下,镁在汽车上的应用以每年约20%的速度快速增长。目前每辆车平均用量已接近3%。
图13-30所示为铝-镁两种合金合铸的气缸体铸件,它是通过将铝合金缸衬嵌入金属型腔后再注入镁合金成形的。其性能测试结果为:质量减少30kg;功率增加30kW;油耗减少3%;扭矩增加17%。
图13-30 铝-镁合金合铸的气缸体
(a)合铸实体铸件;(b)合铸示意图
当前影响镁在汽车上大量应用的因素是,人们对镁的特性还缺乏深层次的认识;工艺性能数据不够全面;防腐蚀技术有待加速研究与开发。
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