鋁是人們最熟悉的金屬之一。 鋁炊具、鋁窗門等等,鋁作為日常生活中最常用的金屬,已經深入到人們生活的方方面面。 在汽車領域,鋁材的廣泛應用是在事物出現之前將近二十年。
1970年代以來,汽車技術最明顯的變化之一是引入了大量的輕質材料,有許多由鋁、塑料等制成的部件,其中鋁的用量最大,集中在車身 部件、發動機、空調、保險杠、裝飾件、座椅和其他部件。 據調查,1994年平均用鋁量為86.7公斤,比10年前增長47%,汽車自重比20年前下降20%。 由于汽車輕量化是最重要的節油措施,因此現代汽車越來越多地使用鋁材已成為一種趨勢。 比如汽車輪轂就是最明顯的例子之一,在80年代初期,大部分汽車還在使用鋼制輪轂,現在大部分汽車都采用鋁合金輪轂。
由于鋁的比重只有鐵的三分之一,質量輕,鋁幾乎可以全部回收、再加工和使用,有利于環保。 一些鋁合金的物理性能與汽車鋼相似,具有相當的強度和剛度,成本在下降。 因此,按照目前降低汽車重量的技術,最有效的方法是使用鋁等優質材料代替鋼材。 但是,鋁材在汽車上的應用會遇到很多技術挑戰,加工難度比鋼大很多。 例如,車身的大部分工件都是通過沖壓成型的,因為鋁不是很直,如果用沖壓鋼板的方法來沖壓鋁板,就會出現裂紋和折疊。
同時,車身的大部分工件都是通過焊接組裝的,因為鋁是熱的良導體,在焊接時,需要用相當于鋼板焊接5倍電流的焊接來熔化它 . 另外,在防腐處理和涂裝過程中,鋁材有自己的特殊要求,各不相同。 由于鋁的應用將涉及整個造車材料、工藝技術、加工設備的更新改造,因此汽車用鋁的趨勢實際上是汽車發展過程中的一次技術革命。
目前,汽車用鋁合金有多種規格,一些新型鋁合金具有良好的沖壓性、焊接性和耐腐蝕性,具有一定的強度和鋼性,適用于制造大剛度的載體部件,如車身零件 . 近年來,日本汽車制造業開發了一種新型鋁合金板,含1%的鎂和硅,可以更硬一些,其性能參數與鋼板相近。 日本本田生產的頂級跑車NSX,車身,以及部分底盤部件均采用鋁合金制造,整車重量比鋼制時輕200公斤,油耗率降低13% . 目前全鋁車身還僅限于高檔轎車和跑車,隨著時間的推移,制造成本不斷下降,將會有更多車型的車身和零部件應用鋁合金。 預計隨著汽車技術的發展,到下個世紀初,汽車的主要材料將由鋼轉為鋁,汽車的平均重量將減少35%。
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