汽車鋁質材料

鋁是人們最熟悉的金屬之一。鋁制炊具，鋁制窗門等等，鋁做為日常生活中最常用的金屬，已經深入人們生活的各個方面。而在汽車領域中，鋁材的廣泛應用是近二十多年才出現的事情。從70年代起，轎車技術上最明顯的變化之一是大量啟用了輕型材料，出現了許多用鋁、塑料等做成的部件，其中鋁材用量最多，集中在車身構件、發動機、空調器、保險杠、裝飾件、車座等部件上。據調查，94年美國生產的每輛轎車中，平均用鋁量為86.7公斤，比10年前增加了47%，汽車自重同20年前相比減輕了20%。由于轎車輕量化是節約燃料最重要的措施，現代轎車日益廣泛使用鋁材，已經成為一種趨勢。例如轎車輪圈就是一個最明顯的例子，80年代初，大部分轎車還是使用鋼質輪圈，而今絕大部分轎車都是用鋁合金輪圈了。由于鋁的比重只有鐵的三分之一強，質量輕，而且鋁材幾乎可以全部回收，重新加工使用，對環境保護有好處。有些鋁合金材的物理性能已與車用鋼材相似，具有相當的強度和剛度，成本也日趨降低。因此，按照目前的技術來減少轎車的重量，最有效的途徑就是采用鋁材等優質材料來代替鋼材。但是，鋁材應用在汽車上會遇到許多技術上的難題，加工難度比鋼材要大得多。例如轎車車身大部分的工件都是靠沖壓成形，由于鋁材不是很平直的，如果用沖壓鋼板的方法去沖壓鋁板，會出現裂縫和褶皺。同時轎車車身大部分的工件都是用焊接組裝，由于鋁是熱的良導體，在焊接時需要用相當于鋼板焊接時5倍的電流消耗量來熔化它。另外，在防腐處理和噴漆工藝上，鋁材都有自己的特殊要求，與眾不同。由于鋁材的應用會涉及到整個造車材料、工藝技術和加工設備的更新改造，轎車趨向使用鋁材實際上就是汽車發展進程中的一場技術革命。目前，轎車用鋁合金材已具有多種規格，有些新型的鋁合金材具有良好的沖壓性、可焊性和抗蝕性，具有一定的強度和鋼度，適用于制造剛度大的承載構件，例如車身部分。近年日本汽車制造業開發的一種新型鋁合金板材，內含1%的鎂和硅，可以越烘越硬，其性能參數已與鋼板相似。日本本田公司生產的頂級跑車NSX，車身和部分底盤零件全部用鋁合金制做的，車體重量比用鋼材制造時減輕了140公斤，整輛轎車輕了200公斤，燃料消耗率降低了13%。目前全鋁車身還僅限于高檔轎車和跑車，隨著時間的轉移，制造成本的不斷下降，將會有更多型號的轎車車身和零部件應用鋁合金材。據預測，隨著汽車技術的發展，到下世紀初汽車的主要材料將由鋼材轉為鋁材，轎車的平均重量將會減輕35%。