铝是人们最熟悉的金属之一。 铝炊具、铝窗门等等,铝作为日常生活中最常用的金属,已经深入到人们生活的方方面面。 在汽车领域,铝材的广泛应用是在事物出现之前将近二十年。
1970年代以来,汽车技术最明显的变化之一是引入了大量的轻质材料,有许多由铝、塑料等制成的部件,其中铝的用量最大,集中在车身 部件、发动机、空调、保险杠、装饰件、座椅和其他部件。 据调查,1994年平均用铝量为86.7公斤,比10年前增长47%,汽车自重比20年前下降20%。 由于汽车轻量化是最重要的节油措施,因此现代汽车越来越多地使用铝材已成为一种趋势。 比如汽车轮毂就是最明显的例子之一,在80年代初期,大部分汽车还在使用钢制轮毂,现在大部分汽车都采用铝合金轮毂。
由于铝的比重只有铁的三分之一,质量轻,铝几乎可以全部回收、再加工和使用,有利于环保。 一些铝合金的物理性能与汽车钢相似,具有相当的强度和刚度,成本在下降。 因此,按照目前降低汽车重量的技术,最有效的方法是使用铝等优质材料代替钢材。 但是,铝材在汽车上的应用会遇到很多技术挑战,加工难度比钢大很多。 例如,车身的大部分工件都是通过冲压成型的,因为铝不是很直,如果用冲压钢板的方法来冲压铝板,就会出现裂纹和折叠。
同时,车身的大部分工件都是通过焊接组装的,因为铝是热的良导体,在焊接时,需要用相当于钢板焊接5倍电流的焊接来熔化它 . 另外,在防腐处理和涂装过程中,铝材有自己的特殊要求,各不相同。 由于铝的应用将涉及整个造车材料、工艺技术、加工设备的更新改造,因此汽车用铝的趋势实际上是汽车发展过程中的一次技术革命。
目前,汽车用铝合金有多种规格,一些新型铝合金具有良好的冲压性、焊接性和耐腐蚀性,具有一定的强度和钢性,适用于制造大刚度的载体部件,如车身零件 . 近年来,日本汽车制造业开发了一种新型铝合金板,含1%的镁和硅,可以更硬一些,其性能参数与钢板相近。 日本本田生产的顶级跑车NSX,车身,以及部分底盘部件均采用铝合金制造,整车重量比钢制时轻200公斤,油耗率降低13% . 目前全铝车身还仅限于高档轿车和跑车,随着时间的推移,制造成本不断下降,将会有更多车型的车身和零部件应用铝合金。 预计随着汽车技术的发展,到下个世纪初,汽车的主要材料将由钢转为铝,汽车的平均重量将减少35%。
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