汽车铝型材为汽车轻量化发展带来了哪些改变?
汽车采用铝合金型材,采用高强度、轻质量的材料实现轻量化效果。
所谓全铝车身,并不是说整个车身都是纯铝的,而是说主要的结构部分都是铝型材,其他的部分可以用非铝材料。铝型材的种类很多,分为1系列到7系列,全部铝车身使用的型材主要是5系列铝镁合金和6系列铝镁合金,当然还有车身金属板材用的2系列铝铜合金。
采用铝型材实现汽车轻量化效果,具有以下特点:
1、质量轻
铝合金因其低密度而轻,只有1/3的钢材。一般来说,汽车的车身重量约为整车重量的35%,高强度钢比普通钢轻,铝型材比高强度钢轻,通常汽车可以使用500公斤铝合金材料,整体重量可以降低至少40%,相当于汽车上4名成年人的重量减少200公斤,轻量汽车的效果明显。
2、强度高
与钢相比,铝的密度较小,假设2mm厚的钢,使用4mm厚的铝,达到相同的强度;但钢的重量是铝的一半重量,也就是说,只要使用半重量的铝可以达到与钢相同的强度。所以一般全铝车身的铝板比钢材厚0.2-0.5mm,利用铝材料的低密度优势,通过增加材料的厚度来达到车身的高强度,以提高汽车的安全性能。
3、腐蚀性强
铝是一种活泼的金属在空气中易氧化,铝合金和空气中的水、氧经过氧化后,在材料表面形成一层致密的氧化铝薄膜,它可与铝基体紧密结合,形成一层非常稳定的保护层,通过后续的阳极氧化和电泳涂层及粉末涂层,这层保护膜也可厚,具有很好的耐腐蚀性,能够适应各种不良的工业环境,可以延长车辆的使用寿命。
4、可塑性好
车身铝型材主要采用5系和6系铝合金,强度高,抗拉强度可达180兆帕,屈服强度可达127兆帕以上,塑性强;碳钢的抗拉强度为235兆帕,屈服强度为207兆帕。与之相比,铝型材具有更好的塑性。依靠现代高科技冲压和钣金技术,它,它可以生产出非常复杂的整个铝体,如捷豹和奥迪两种典型的型号,这种美丽的曲线是用钢做不到的。
5、价格贵
全铝车身虽然具有上述优点,但目前还不能推广。最重要的一点是高成本,包括原材料成本和生产过程成本。一般的车型是无法承受全铝车身的,因为它在造价上是非常高的,就连新一代奥迪A8这样的豪车也“伤不起”,从成本上来考虑,有些地方也只能用高强度钢来替代全铝部位了。
铝合金的生产成本较高,成本较复杂,焊接部位不溶解是由于氧化铝易形成裂纹,采用较高的激光焊接或冷金属焊接技术完成;非焊接部位采用铆钉和粘合剂连接,铆钉通常采用自冲铆钉、自攻螺、生产工艺要求非常复杂和严格。粘合剂在使用前也需要对铝型材表面的氧化层进行处理,对生产环境的要求很高,要求使用人工操作,将各方面的生产成本相加起来,整车的造价就显得非常高了。
将铝型材的质量轻、抗蚀性强、可塑性强等一系列优点应用于全铝车身上,使车辆具有非常好的安全性能和可操控性,来达到节能减排的汽车轻量化效果,还是具有非常广阔的市场前景的。在后期,通过提高行驶里程、优化电池配置、降低生产成本、扩大轻量级汽车的开发,所有这些都离不开铝型材的应用,在未来,通过将整个铝型材从豪华轿车向低档车辆的技术改造,使普通人也能拥有。