鋁制品在汽車材料中的發(fā)展及運(yùn)用研究

梁峰偉 郝珮帆 樊寶龍 董 澳 宋銘宇

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河北 保定 071001)

1 鋁材料在汽車生產(chǎn)中的具體應(yīng)用分析

1.1 應(yīng)用于車輪生產(chǎn)

車輪作為車身安全性能的重要保障，其安全性上有著十分嚴(yán)格的要求，鋁制車輪在轎車產(chǎn)品得到了普遍應(yīng)用，鋁制車輪自身不但擁有較高的強(qiáng)度，同時(shí)在抗疲勞強(qiáng)度、抗震性能方面同樣具備著很大的優(yōu)勢(shì)。除此之外，鋁制車輪不但在質(zhì)量上較之其他金屬車輪有了大幅度的減輕，同時(shí)具備著較好的散熱性能，可以有效地防止輪胎過熱問題的出現(xiàn)。與此同時(shí)，因?yàn)殇X制車輪自身的可鑄造性好，使其尺寸精度較高，可以大幅度地降低汽車自身的縱向以及橫向振動(dòng)。

車輪本身是汽車剛性零件中的一種，對(duì)輪胎發(fā)揮著支撐作用，同時(shí)也和汽車的其他方面性能有著較為緊密的聯(lián)系，換言之，車輪及其所安裝輪胎的性能以及使用壽命對(duì)于車身整體的安全性以及可靠性有著很大的影響。由此出發(fā)，汽車制造中對(duì)于車輪產(chǎn)品的具體要求如下：承載和速度性能良好；附著及吸沖性能良好；抗磨損及抗老化性能良好；阻力以及行駛噪音較小等等。

鋁制車輪與之前的鋼制車輪相比，完全可以滿足上面關(guān)于車輪的性能要求，在和輪胎配合使用的情況下，兼具高度統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化、通用化等特點(diǎn)。同時(shí)，鋁制車輪因?yàn)樽陨碓谫|(zhì)量、平衡性、造型、形式等諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，將鋼制車輪逐步進(jìn)行取代，據(jù)相關(guān)部門的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，到不遠(yuǎn)的將來，轎車的鋁制車輪應(yīng)用率將會(huì)達(dá)到98%。

1.2 應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的支架加工

造成汽車振動(dòng)的原因之一就是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)也是汽車最為關(guān)鍵的動(dòng)力來源。發(fā)動(dòng)機(jī)自身的振動(dòng)也會(huì)帶來其內(nèi)部零件及其相關(guān)附屬裝置的振動(dòng)問題，并且對(duì)于整體的汽車行駛安全以及舒適性也會(huì)帶來極大的影響。為了解決這個(gè)問題，鋁材料改進(jìn)品之一的泡沫鋁材料在發(fā)動(dòng)機(jī)的支架加工中得到了廣泛的應(yīng)用，可以十分顯著地降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)頻率，將泡沫鋁材料作為原有汽車發(fā)動(dòng)機(jī)支架的填充材料，可以很好地將發(fā)動(dòng)機(jī)支架的最大位移程度控制在曲軸孔下半圓面中點(diǎn)位置之內(nèi)，同時(shí)，還可以保證汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)支架和車架連接位置的平面位移始終控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，大幅度提升汽車行駛的安全以及舒適性能。

1.3 應(yīng)用于汽車車身以及保險(xiǎn)杠加工

鋁材料在汽車車身加工中的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的生產(chǎn)目標(biāo)有著極為重要的意義。鋁材料及其合金材料具有可以被壓制成各種復(fù)雜程度較高的斷面形狀以及中空形狀型材的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)鋁材料的比重較小，強(qiáng)度較大，將中空鋁材作為汽車的車身以及保險(xiǎn)杠部分的主要制作材料，與鋼制的車身相比，重量可以減輕30%～40%，同時(shí)具備與鋼制車身等同的抗沖擊強(qiáng)度。除此之外，在汽車發(fā)生碰撞事故的同時(shí)，還可以將因?yàn)榕鲎矌淼臎_擊能進(jìn)行部分的吸收，極大地保障了駕駛?cè)藛T以及乘客的人身安全。

1.4 應(yīng)用于汽車熱交換器加工

汽車內(nèi)部的熱交換器主要是用來將發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的溫度降低，同時(shí)，車內(nèi)的熱交換器和家用的空調(diào)相比，工作目的基本一致，只是在體積及重量上需要大幅度的降低。因?yàn)殇X材料在質(zhì)量、導(dǎo)熱性以及鑄造性上優(yōu)勢(shì)，在汽車的熱交換器中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在無釬劑釬焊技術(shù)的發(fā)明之后，因?yàn)楹芎玫亟鉀Q了鋁制品的焊接問題，鋁材料就成為了汽車熱交換器的制造首選材料。目前，汽車熱交換器的制造材料是以擠壓性質(zhì)多孔鋁管以及高頻釬焊扁鋁管為主。

2 鋁材料作為汽車材料需要繼續(xù)改進(jìn)的地方

雖然鋁材料成為了汽車材料的主要組成部分，并且在最近的十年之內(nèi)得到極為快速的發(fā)展，但其依然有著如下幾個(gè)方面需要改進(jìn)：第一，成型問題。雖然，如今的鋁合金材料的整體延伸性達(dá)到了30%，但是，在局部的延伸性上依舊存在著不盡如人意的問題，和鋼制品的實(shí)際延伸率依舊有著不小的差距，為此在使用鋁合金材料設(shè)計(jì)汽車產(chǎn)品的過程中需要保障材料的穩(wěn)定形變，防止因?yàn)橥蛔儙礓X合金材料拉裂的問題。第二，運(yùn)輸方案的改進(jìn)。鋁材料及其合金材料無法如同鋼制構(gòu)件一般進(jìn)行磁力搬運(yùn)，為此需要設(shè)計(jì)全新的鋁合金材料運(yùn)輸方案。

3 總結(jié)

目前，受到汽車生產(chǎn)輕量化、安全化生產(chǎn)目標(biāo)的影響，鋁材料成為了汽車制造材料的首選，在車身結(jié)構(gòu)、保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)支架及熱交換器等構(gòu)件加工中得到了廣泛應(yīng)用。但在未來，依舊需要改進(jìn)其成型以及運(yùn)輸問題，才可以保障鋁材料在汽車生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。