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汽车轻量化技术-铝合金

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2023-11-06 09:32:47
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汽车轻量化背景


轻量化的必然性:


•汽车质量每减轻1%,可节省燃料消耗0.6%~1.0%;


•车辆每减重100 kg,CO2排放量可减少约5 g/km,在轿车中每使用1 kg铝,可在其使用寿命期内减少20 kg尾气排放;


•汽车尾气排放与油耗成正相关;


•现有汽车越来越高级化,附加装置也越来越多。同样使得轻量化成了必然。


汽车轻量化的主要对象:


由表2可以知:发动机、底盘、车身及内外装占轿车总质量的比例较大,减重潜力也较大。轿车车身是轿车中重量较大的部件,约占汽车总重量的30%,所以车身的铝化举足轻重。


微信截图_20231106093358.png


铝合金车身板的应用及减重效果


1.3轻量化的手段


(1)优化汽车车身框架结构;


(2)用高强度轻质材料代替传统的钢铁材料。


主要有:


1.高强度钢板


2.铝合金


3.镁合金


4.钛合金


5.高分子材料


6.新型复合材料


铝合金基础知识


铝合金的特点:


铝的密度小(2.7 g/cm³),约为钢(7.8 g/cm³)的1/3。用铝合金代钢铁可减重50%左右,由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜(钝化),所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性,由于铝的融化温度低,流动性好,易于制造各种复杂形状的零件。铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金,铝合金相对于纯铝可以提高强度和硬度,除固溶强化外,有些铝合金还可以热处理强化,使有些铝合金的抗拉强度可超过600MPa。导热率和导电率是钢的3倍。


铝合金分类


根据合金元素和加工工艺特性,可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。



铝合金基础代号:


变形铝及铝合金状态代号命名的基本原则基础状态代号用一个英文大写字母表示;细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。


微信截图_20231106093538.png

汽车用铝合金现状


在汽车上的应用范围:


铸造铝合金与变形铝合金都在汽车中获得了应用,但是以前者为主。当前铝合金的铸件主要用于制造发动机零部件、壳体类零件和底盘上的其他零件。如轿车发动机缸体、缸盖、离合器壳、保险杠、车轮、发动机托架等几十种零件。


变形铝合金适合压力加工,通过冷变形和热处理可使其强度进一步提高。可制成板材、管材、棒材以及各种形状的型材。变形铝合金主要用于汽车车身。包括:发动机罩、车顶棚、车门、翼子板、行李箱盖、地板、车身骨架及覆盖件。过去用于轿车车身的铝合金主要有Al-Cu-Mg(2000系)、Al-Mg(5000系)an Al-Mg-Si(6000系)三大系列。


微信截图_20231106093604.png


汽车工业中,零部件的轻量化与高强度对于汽车节能降耗、提高安全系数具有显著作用,铝合金因为具有良好的成型性能和较好的强度、耐腐蚀性且成本低等优点,被越来越多地应用到汽车底盘、发动机及车身中。因此,提高汽车的用铝量,实现轻量化,已经成为当今汽车制造业技术进步的一个重要环节。


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