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【新闻】汽车用铝材快速增长熔接机

发布时间:2020-10-18 20:01:52 阅读: 来源:复合硅酸盐厂家

材料消耗费用占汽车生产成本的53%,因此,在相同条件下,汽车制造厂大力节约材料费用,降低汽车生产成本,加强其国际市场竞争实力。当代汽车发展的方向也是以新材料的应用为基础的,铝合金材料部分代替钢铁成为汽车工业的基础材料也就成为必然。    随着汽车工业的快速发展,铝材在汽车工业领域的开发和应用越来越广泛。目前,世界耗铝量的16%以上用于汽车工业,有些工业发达国家已超过20%,甚至达25%。  最近20年来,在汽车材料的组成中,钢铁、塑料和辅件的比例不断下降,而铝材应用比例由1980年的4%提高到2000年的12.5%,而且还有上升的趋势,预计到2010年可达25%以上,将部分替代钢铁成为汽车工业的基础材料。  世界各国汽车工业用铝合金材料的品种结构基本上属两大类,即铸造铝合金和变形铝合金,前者用于生产各类铸件,后者用于生产各类加工材(如板、带、箔、型、管、棒、线)及锻件。各类加工材一般都需经过进一步加工,才能成为汽车零部件。其品种构成为:铸件占80%左右,锻件只占1%-3%,其余为加工材。             铸造铝合金增长迅速  为了获得大的生产批量,提高生产效率,降低制造成本,目前,汽车工业选用铸造工艺生产铝合金零件较多,汽车用铝约3/4为铸造铝合金。据统计,近20年来,全球铝铸件的总产量平均每年以约3%的速度递增,而总产量中的60%~70%用于汽车制造。据预测,世界轿车铝铸件平均用量将从目前的每辆70kg,增加到2005年的135kg,增长94%。   汽车用铸造铝合金以Al-Si系合金为主,所用铝铸件多采用压力铸造、低压铸造和金属型重力铸造工艺生产,其中压铸件占70%以上。当今世界轿车和轻型车几乎都装用铝合金缸盖和进气管。20世纪80年代末,美国10%的轿车发动机缸盖采用铝铸件。至21世纪初,北美轿车市场上铝质发动机占有率几乎接近100%,铝合金缸盖和进气管,一般采用金属型重力铸造和低压铸造,选用合金美国为A319、A356、A360;中国为ZL104、ZL106、ZL107;发动机活塞为金属型重力铸造产品,采用共晶或过共晶铝-硅合金,如美国的A13320、A63320、A02220、A02420、A03280;中国的ZL108、ZL109等。目前,轿车发动机缸体多用压铸工艺生产,镶铸缸套,一般用共晶或亚共晶铝-硅合金,如美国的A390,该合金耐磨和耐热性能好,但铸造性能较差,机加工性能不如亚共晶铝-硅合金和铸铁,目前各公司均在研制开发和应用低硅和中硅的铝合金。  传动系统、底盘行走系统、发动机和薄壁壳体件多用压铸工艺生产,为获得好的铸造工艺性能,一般选Al-Si合金,如美国的A356、A360、A380、A384、A390;中国的ZL104、ZL107、Z202。铸造铝合金车轮采用低压铸造和挤压铸造工艺生产,选用Al-Si合金,如美国的A356、A514,中国的ZL101等。  变形铝合金材料主要用在汽车的散热系统、车身、底盘等部位上,汽车水箱、汽车空调器的蒸发器和冷凝器等主要是用复合带箔材及管材;车身顶板、车身侧板、挡泥板、地板,以及底盘等则是多用板材、挤压型材。   日本1990年汽车用铝合金材料达108万吨,是1980年2倍多(1980年用铝量为53.3万吨),占当年铝合金材料总需求量(377万吨)的29%。近年来,由于汽车散热系统、车身铝合金化进程的加快,使汽车用变形铝合金材料也迅速增长。  美国汽车工业用变形铝合金占该国汽车用铝量的1/3左右。          汽车用铝材的开发新方向  车身车架全铝化及大型铝合金型材的开发应用车身是汽车的主构架部分,是由许多零部件构成的。近年来,随着挤压技术的发展和新合金的研制成功,用特种的挤压工具与模具,开发出了一系列大型整体的薄壁扁宽高精度复杂的空心与实心型材,并对直线形型材曲线化的挤压技术、弯曲加工技术和接合技术进行了系统研究。同时,技术专家与经济学家对无框架式车身材料的利用率及无框架式结构车身的刚性与生产效率的提高等进行了评估。结果表明,用整体型材无框架式结构车身替代板梁框架式结构车身是现代化汽车的发展趋势。  框架的大梁过去常用2A11和6A02铝合金。目前,广泛采用中强可焊Al-Zn-Mg系合金,型材高度达220~280mm、底宽60~70mm、壁厚8~10mm、底厚18~28mm。采用全闭合空心型材比实心的能减重45%~55%。由5A03和5A05合金直角型材做汽车大梁,它的端面要做闭合式焊接。  轻型汽车的车身和载重汽车的驾驶室也有用3A21合金型材和Al-Mg系合金板(0.8~1.2mm厚)及6A02合金型材制作的,带篷汽车和客车的车体一般采用铆接,有时采用胶接进行组合和装配。  在冷藏汽车上应用铝合金是合适的。钢铁有低温脆性,木材和塑料有吸湿性,冷冻后容易变脆。铝材在低温下保持良好的性能及状态,干净又容易清洗,不吸收和散发气味。冷冻车的四壁为三层结构,两侧为铝合金板,中间为绝热材料。  运油、水和其它化学液体的罐车采用铝合金结构,除轻量化外,更主要的是铝不与所运送的液体发生化学反应。一般使用5A03和5A05合金板(3~6mm厚),采用焊接方法制做。  自卸汽车的车身一般使用3~6mm厚的5A03和5A05合金板焊接而成,为增加车身的耐磨性,往往使用钢板做内衬。由于采用铝合金,同钢制的相比,汽车自重下降50%。车的侧板厚9~10mm,底板厚12~18mm。  此外,在坦克、装甲车、运兵战车及其它各种军用和民用特种车上,采用大型铝合金型材制作整体中空车厢外壳、端板、盖板、甲板、隔板的情况越来越普遍,主要的品种有6×××、5×××、和7×××系的中强可焊空心和实心扁宽壁板型材,宽度一般为150~500mm,高度15~50mm,厚度4~12mm。  转动部分零部件全铝化转动部分包括车轮、悬架装置、制动器、转向机构等。铝车轮的使用使轻量化向前迈进了一大步。  汽车悬架零部件所使用的合金以6061-T6为主。这是因为2×××系合金、7×××系的合金的强度虽然很高,但在盐碱地区发生点腐蚀的情况很多,在耐腐蚀性试验后确认2×××系合金、7×××系合金的疲劳强度都比6061合金低。因此,以6061合金为基础,在其中添加微量的Cu和适量的Mg、Si开发具有优良的耐蚀性,而且有较高的疲劳强度,同时成本较低的新型铝合金挤压型材压铸材料也是今后的发展方向。  转向机构及制动器零部件由于形状的原因大多使用铝铸造产品。多数零部件必须能承受超过10MPa(100气压)的压力,并有良好的耐腐蚀性和强度,需要开发具有这种特性及铸造性的优秀合金。此外,考虑到制动器耐热的影响,要研发一种有良好铸造性能的Al-Cu系铸造合金。为了获得良好的综合性能以Al-Si系为基础开发新的铸造和压铸铝合金材料也是一个新的方向。  铝-锂合金的应用开发铝-锂合金的密度比普通铝合金低10%~15%,比强度高,而且有优良的可焊性,是一种良好的轻量化材料。开拓铝-锂合金在汽车工业中的应用是一个新课题。首先是设计适合于冲制轿车车身的新合金,其综合性能应优于现在在汽车工业中获得广泛应用的5754合金,以使汽车车身的质量再降低约10%。降低生产成本也是提高铝-锂合金与其他汽车材料竞争的一个重要因素,以便具有更高的性能、价格比。  铝-锂合金在汽车工业中的应用才刚刚起步,目前主要的工作:一是研制开发一种有优秀冲压成形性能的Al-Mg-Li合金,并有良好的点焊性能;二是开发新的加工工艺,以降低制造成本。

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