首页 >> 新闻资讯 >>行业动态 >> 铝材在汽车上的应用
详细内容

铝材在汽车上的应用

明显的减重效果


  为了减轻汽车自重,一是改进汽车的结构设计,二是选用轻质材料(如铝合金、镁合金、塑料等)制造。到目前为止,前者已没有太大的回旋余地,因而汽车行业普遍注重于开发利用新的高强度钢材或铝、镁等合金材料。在轻质材料中,由于聚合物类的塑料制品在回收中又存在环境污染问题、镁合金材料的价格和安全性也限制了它的广泛应用。而铝合金材料由于有丰富的资源,随着电力工业的发展和铝冶炼工艺的改进,将使铝的产量迅速增加,成本相应下降,铝合金材料更具有质量轻和良好的成型性、可焊性、抗腐蚀性、表面易着色性,而且铝合金材料的回收率在80%以上,据统计有65%的汽车用铝合金材料来自回收的废料,这不但有利于节约用铝与发展循环经济,而且对节能减排有着重要意义,生产再生铝的能耗与温室气体的排放量仅相当于原铝生产的5%左右。


  理论上铝制汽车可以比钢制汽车减轻重量达30%-40%,制造发动机可减轻30%,铝制散热器比铜轻20%-40%,轿车车身的比刚才制品减重40%以上,汽车铝车轮可减重30%以上。


汽车用铝材代替钢铁的效果

微信图片_20180513195705.jpg

良好的节能效果


  减少燃油消耗的途径一般为:提高发动机效率,减少形式阻力,改善传动机构效率及减轻汽车自重等,其中最有效的 措施是减轻汽车自重,铝合金材料在汽车的大量使用,正好满足这一点。据资料介绍,一般车重每减轻一公斤则1升汽油可使汽车多行驶0.011公里,或者每运行1万公里就可节省汽油0.7公升,如果轿车用铝合金材料重量达到100公斤,那么每台轿车每年可节约汽油175升。

  

减少大气污染,改善环境质量


  汽车减重的同时,也减少了一氧化碳、二氧化氮、和二氧化碳的排放量(车重较少50%,二氧化碳的排放量减少13%)。有人算了一笔账,如果美国的轿车重量减轻25%,每天将节省汽油75万桶,全年可减少二氧化碳排放量1亿吨,同时氮化物、硫化物等的排放量也会减少,因而可大大较少环境污染,提高环境质量。


有助于提高汽车的行驶性能,乘客的舒适性和安全性


  减轻车重可提高汽车的行驶性能,美国铝业协会提出,如果汽车车重减轻25%,就可使汽车加速到每小时60公里的时间从原来的10秒减少到6秒;使用铝合金车轮,是震动变小,可以使用更轻的反弹缓冲器;同时散热效果优于钢铁,更具舒适性和安全性。


  目前汽车用铝的形态主要是铸件、锻件、型材和板材,其中以铸件的占比最为显著。资料显示,铸造铝合金材料在强度和耐腐方面性能更为突出,主要用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类零件等;变形铝合金材料主要用于车身面板、车身骨架、发动机散热器、空调冷凝器、蒸发器、车轮、装饰件和悬架系统零件等。


以下是汽车应用中的主要铝合金零部件:

发动机系统

当前,汽油发动机的缸体分铸铁和铸铝两种。在柴油发动机中,铸铁缸体占绝大部分。但随着汽车轻量化的发展,铸铝发动机重量轻的优势得到重视,在散热性等方面也优于铸铁发动机。但全铝发动机也有不如铸铁发动机的地方,比如全铝发动机体积更大、耐腐蚀性和强度远不如铸铁的等等。而且采用铝合金缸体的发动机成本更高,因此价格刚刚过10万元或者尚未及10万元的轿车很少使用全铝发动机。

微信图片_20180513195907.jpg

发动机系统包括以下一些零部件:发动机缸体、缸盖、活塞、进气歧管、水泵壳、油泵壳、发电机壳(支架)、启动机壳、摇臂(盖)、滤清器底座、发动机托架、正时链轮盖、分电器座、汽化器等。以下是发动机系统中最重要的几个部件。

缸体

微信图片_20180513200004.jpg

汽车上最重要、最复杂的铸件,位于汽车的心脏-发动机上。在同等排量的发动机中,使用铝缸体发动机,能减轻20公斤左右的重量。汽车的自身重量每减少10%,燃油的消耗可降低6%~8%。铸铝缸体采用的是A390合金,其铸造方法主要采用压力铸造和低压铸造,国外还采用消失模铸造、挤压铸造(用铝基复合材料的予嵌缸套)以及半固态铸造等。但铸铝缸体也有一定的劣势,因为铸铁的缸体热负荷能力更强,在发动机的升功率方面,铸铁的潜力更大。据了解,1.5升排量铸铁发动机通过涡轮增压等技术,可以达到2.0升排量发动机的动力要求,而铸铝缸体发动机则很难达到这一要求。

缸盖

微信图片_20180513200045.jpg

汽车上既复杂又关键的铸件,发动机的燃烧室、进气口、排气口都位于缸盖上。缸盖采用的主要是A319合金,其铸造方法较多,如砂型铸造、金属型重力铸造、低压铸造,国外包括消失模铸造、压铸(采用Douler砂芯等)和半固态铸造。事实上,早在很多年以前,汽车厂家的发动机就已经大规模地采用全铝缸盖了。由于缸盖本身的重量并不大,所以汽车制造商热衷于它并非是由于它的重量轻,而是由于它具有良好的散热性能。

活塞

微信图片_20180513200125.jpg

活塞顶部是发动机燃烧室的一部分,活塞的圆柱面通过活塞环紧贴缸筒内壁做高速的往复运动,是形成发动机动力的关键汽车铸件。其材质为铝合金、复合材料铝合金,采用得最多的是A339合金。铸造方法金属型重力铸造、低压铸造、挤压铸造等。

进气歧管

微信图片_20180513200209.jpg

不规则的变截面的进气道内腔形状一直是汽车铸造业的难题,而近年来发动机电子喷射技术的发展,使进气岐管更加复杂。卡车用的进气歧管多为灰铸铁,普遍用砂型铸造,而轿车的进气歧管材质为A333铝合金,其铸造方法为消失模铸造、金属型重力铸造和低压铸造。

传动系统

传动系统包括:变速箱壳、离合器壳、连接过度板、换档拨叉、传动箱换档端盖等。其中用铝量比较大的有变速箱壳体和离合器壳体。目前用铝量在2-3万吨之间。

微信图片_20180513200301.jpg

卡车变速箱壳体材质多为灰铸铁,也有用蠕墨铸铁的,普遍采用砂型铸造。而轿车变速箱壳体,则是典型的、复杂的薄壁壳体铸件,材质多为A380铝合金,一般都采用压铸工艺(低速中压填充压铸、双压射冲头压铸、真空压铸、加氧压铸等)。

底盘

微信图片_20180513200340.jpg

底盘的盘式制动器盘、后悬架摆臂、制动鼓与盘式车轮等都可用铝合金制造。比如福特汽车公司用铝合金制造轿车的制动盘,重仅2.27kg,仅为铸铁盘的1/3,尽管成本上升,但使用期限却延长了2倍。

车轮轮毂

轮毂,也称为轮圈,是车轮上安装轮胎的零件。随着技术进步,对车辆安全、环保、节能的要求日趋严格,汽车的各项性能也不断提高。铝合金车轮以其美观、质轻、节能、散热好、耐腐蚀、加工性好等特点,正逐步代替钢轮毂就成为最佳选择。铝合金轮毂是提高汽车用铝量的另外一个重要部位。

微信图片_20180513200435.jpg

目前,制造铝合金轮毂的方法有很多种,主要分为铸造(Casting)、锻造(Forged)和组装三大类。较为广泛应用的铸造工艺包括重力铸造(Gravity Casting)、挤压铸造和低压铸造(Low Pressure Casting)。其中最主要的是低压铸造,约占产量的80%左右。锻造工艺有旋压锻造、铸造锻造和半固态锻造等。国内铝合金车轮制造也主要采用较低成本的低压铸造工艺,约占全部产量的80%;其次是采用最简便的重力铸造工艺,约占其全部产量的20%不到;而锻造工艺是目前国内乃至国际最先进的生产工艺。


  在生产铝合金轮毂所用的铝合金材料中,有A356合金,6061合金和5054合金。其中用的最多的是A356铝合金,大约有80%的铝合金轮毂是用A356合金低压永久模铸造。A356合金既有良好的铸造性能又有高的综合力学性能,世界各国的铸造铝合金轮毂都是此类合金生产的。其次是6061合金。用6061合金锻造的轮毂约占轮毂产量的11%左右。另外,用5454合金薄板及厚板加工的分别占4%及3%,高压挤铸(Squeeze Cast)的占1%。

轿车车身

轿车车身系统包括发动机罩、车顶篷、车门、翼子板、行李箱盖、地板、车身骨架、覆盖件等。全铝车身减重效果十分显著,但目前铝材制造车身的主要困难是冲压和焊接性能,尚未普及。

几种轿车全铝车身空间构架结构用材

微信图片_20180513200530.jpg

热交换系统

从铝的特性上看,热交换器是最适合用铝制造的部件。铝散热器的重量比铜的低37%-45%,铜的价格比铝高。日本和美国的汽车空调器完全采用铝材。散热器的铝化率,欧洲达到90%-100%,美国达到60%-70%,日本达到35%-50%。我国也开始用冷却器、油冷却器、加热器心部等也迅速普及。


  目前,各类热交换器是变形铝合金在汽车上应用最多的系统,它包括发动机散热器、机油散热器、中冷器、空调冷凝器和蒸发器,主要耗用各种规格板、带、箔、复合带(箔)、挤压制圆管、扁管和多孔扁管、焊接圆管和扁管等变形铝材,品种规格多,质量要求高。


  未来的燃油经济性和排量标准将会愈发严格,各大汽车制造商为了满足这些规定均将走向铝合金材料之路,因为这是现行技术中最成熟、最高效的新材料应用技术,只有这样汽车制造商才能在不牺牲内饰空间和汽车性能的同时减轻重量,达到节能减排的终极目标。


意见反馈及需求
更多
您的姓名: *

请输入真实姓名

您的号码: *

请输入真实号码

您的需求:

给我留言

广州奥冠斯铝业有限公司


电话:020-86739933
           020-86739873

传真:020-86739123


地址:广东省广州市花都区

炭步镇骆村工业区

技术支持: vanzon | 管理登录