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汽車用材的發(fā)展
（作者未知） 2010/5/4
（接上頁(yè)）開(kāi)始在發(fā)動(dòng)機(jī)罩、擋泥板上使用，全鋁型無(wú)骨架車身，用6000系（AL-Mg-Si）合金和7000系（AL－Zn－Mg）合金，不僅可減重30～40％，其安全性也很強(qiáng)。針對(duì)化學(xué)合成處理差的問(wèn)題，研究者又開(kāi)發(fā)了可與鋼板在同一流水線進(jìn)行磷酸鋅處理的鋁板。由于在輕量化方面效果顯著，目前美國(guó)和德國(guó)把特制鋁用于車身外板，使汽車的鋁材化進(jìn)入實(shí)用階段，其用量有不斷增加的趨向。特別是現(xiàn)代無(wú)骨架車的推出，加大了鋁材的應(yīng)用空間。從近年國(guó)外出現(xiàn)的概念車來(lái)看，在車體結(jié)構(gòu)上大都采用無(wú)骨架式結(jié)構(gòu)和空間框架結(jié)構(gòu)，而且大都以鋁擠壓型材料為主，擠壓型鋁材是將鋁合金擠壓成各種復(fù)雜斷面形狀和中空狀型材，其具有比重小，比強(qiáng)度大，制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。用中空鋁型材作車身結(jié)構(gòu)和保險(xiǎn)杠，能減輕車身重30～40％，并與鋼材件具有同等的抗沖擊強(qiáng)度，特別是當(dāng)汽車發(fā)生意外時(shí)，還能吸收因碰撞帶來(lái)的沖擊能，保護(hù)乘客安全。擠壓型材料用于保險(xiǎn)杠，可比鋼板焊接保險(xiǎn)杠大幅度減少質(zhì)量。
就目前來(lái)看，因?yàn)椴牧系幕貜椩黾雍统霈F(xiàn)裂紋，使鋁板的沖壓比鋼板難度大，目前還沒(méi)有大批量生產(chǎn)的汽車完全采用鋁板，但使用專為鋁板設(shè)計(jì)的模具，這種影響會(huì)減少些。目前采用全鋁車身的汽車一般是年產(chǎn)在幾千輛的中等規(guī)模的小批量生產(chǎn)，大批量生產(chǎn)的中型轎車車身中鋁結(jié)構(gòu)的比重只為3～7％。運(yùn)動(dòng)車、電動(dòng)車、概念車等對(duì)減重有特別的要求，鋁用量較大，一般轎車中，鋁通常用來(lái)制作覆蓋件、車輪、空調(diào)系統(tǒng)、保險(xiǎn)杠、座椅、窗框和換熱器擾流板等。
2001年鋁材料的使用除了延續(xù)以往的趨勢(shì)外又呈現(xiàn)新的發(fā)展態(tài)勢(shì)。目前國(guó)際豪華車市場(chǎng)，鋁平均用量在245磅，而1991年僅為160磅。鋁材料的使用為汽車減重作出了巨大的貢獻(xiàn)。奧茲莫比爾的Anrora的鋁質(zhì)部件的總重為480磅，幾乎是汽車鋁平均使用量的兩倍，由于鋁金屬的使用，2001年的Anrora 4．0比2000年同型號(hào)的產(chǎn)品減重165磅，Anrora 3.5和4．0型跑車由于采用新的可拆卸或卷疊的活動(dòng)車頂，使其重量大大降低，包括保險(xiǎn)杠橫梁、前（后）控制手柄、轉(zhuǎn)向節(jié)都采用鋁制件。福特2001年的Explorer是目前鋁材料使用量最多的一個(gè)車型，其轉(zhuǎn)向節(jié)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和前翼子板都采用鋁材料制造。福特的Mountaineer同樣也采用了鋁轉(zhuǎn)向節(jié)，福特Expedition 4.6L V8采用了鋁汽缸體以減少汽缸重量。奧迪A2采用了鋁質(zhì)后坐框架來(lái)取代傳統(tǒng)的鐵質(zhì)框架，該框架由Lear公司生產(chǎn)，為了保證部件所需的強(qiáng)度，采用鋁夾層結(jié)構(gòu)，斷面用鋁材料制造，通過(guò)膠粘和柳焊來(lái)滿足部件的形狀和材料的要求，其重量大約為鐵質(zhì)框架的一半。
2001年鋁材料的另一個(gè)使用領(lǐng)域集中在發(fā)動(dòng)機(jī)上，如蓮花的LS430采用鋁曲柄鈾和連接軸承連桿，該車的上控制手柄采用熱鍛鋁，后橋承架采用鑄造鋁，除此之外日產(chǎn)的Pathfimlor、Infiniti QZ4都采用了鋁氣缸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑄鐵氣缸，日產(chǎn)Altima還采用了鋁氣門挺桿等。
汽車金屬材料的應(yīng)用和發(fā)展 汽車板料成形的發(fā)展趨勢(shì) 為滿足較高的安全標(biāo)準(zhǔn)及乘坐的舒適性，就必須增加轎車的質(zhì)量，但轎車的質(zhì)量又極大地影響著轎車的油耗及尾氣的排放量，因此，汽車工業(yè)正努力采用輕型結(jié)構(gòu)來(lái)減輕汽車質(zhì)量。這就涉及到對(duì)材料及生產(chǎn)工藝的戰(zhàn)略決定。而占整車質(zhì)量20％～25％的白車身無(wú)疑具有很大的減輕質(zhì)量潛力。 不同的車身結(jié)構(gòu)對(duì)減輕車身質(zhì)量的潛在能力起決定性的作用，這些方法一類為分開(kāi)的生產(chǎn)方式(自支撐底盤及獨(dú)立車身和承載構(gòu)架及獨(dú)立車身)，另一類為集成式的加工方法。(金屬板材整體式車身和無(wú)車架車身)。如今金屬板材整體式車身在大批量生產(chǎn)中已廣泛使用。 減輕車身質(zhì)量的方法 大最使用輕質(zhì)材料是車身減輕質(zhì)量的主要手段。如今，中型車質(zhì)量經(jīng)50％～60％由鋼組成，車身中鋁的結(jié)構(gòu)比僅限于3％～7％(質(zhì)量)、集中于發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤生產(chǎn)中。塑料約占10％～15％(質(zhì)量)。在當(dāng)今大批量生產(chǎn)中，白車身的主要材料是鋼，但其他材料如鋁合金及塑料正顯得愈加重要，過(guò)去白車身材料采用常規(guī)低碳鋼，然而為了減輕質(zhì)量及增加結(jié)構(gòu)性能，高強(qiáng)度鋼(HSS)已變得愈加有前景了。 在可靠的生產(chǎn)工藝下，采用高強(qiáng)度鋼可減輕質(zhì)量。在大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)板件要求更大的拉深深度以及更加復(fù)雜的負(fù)載。大批量生產(chǎn)中，屈服強(qiáng)使高達(dá)42OMPa的微合金鋼和含磷合金鋼，在結(jié)構(gòu)部件中(防撞擊部件)，如車體內(nèi)側(cè)板、內(nèi)側(cè)柱等，已廣泛的應(yīng)用。 對(duì)大批量和小批量生產(chǎn)的影響 在金屬車身面板和結(jié)構(gòu)面板的生產(chǎn)成形中，深沖壓為主要的生產(chǎn)工藝。然而在材料成形方面仍然可以進(jìn)一步改進(jìn)。生產(chǎn)工藝必須根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模劃分。白車身內(nèi)面板和外面板的大規(guī)模生產(chǎn)通常由沖壓線和多工位壓機(jī)生產(chǎn)，因?yàn)檫@些生產(chǎn)方式可以滿足批量的要求。而材料(尤其是超高強(qiáng)度鋼)對(duì)壓力機(jī)最大許可壓力和單位工件生產(chǎn)時(shí)間有很大（未完，下一頁(yè)）
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