鋁合金車(chē)身就是這么重要?

對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō)，除了節(jié)油，輕量化的全鋁合金車(chē)體可以壓榨出終極動(dòng)力和操控表現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，在動(dòng)力不變的情況下，越輕的車(chē)提速越快，也更有運(yùn)動(dòng)感，同時(shí)彎道的側(cè)傾也會(huì)減弱。而在同等強(qiáng)度下，越輕的車(chē)越安全。車(chē)身越重，慣性越強(qiáng)，出現(xiàn)事故后所承擔(dān)的撞擊力度就會(huì)越大，事故的后果就越嚴(yán)重。

當(dāng)然，鋁合金車(chē)身也有不少缺點(diǎn)，比如造車(chē)成本會(huì)很高。一是因?yàn)殇X本身就比較貴，一些鋁合金的價(jià)格甚至超過(guò)黃金，二是剛才提到的，其生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，有更多的技術(shù)難點(diǎn)。也因此，全鋁車(chē)身目前基本都是在豪華高端車(chē)輛上應(yīng)用。那么鋁合金車(chē)身真的那么重要嗎？
 

鋁合金在車(chē)身制造中的應(yīng)用
 

ECHI 
 

現(xiàn)在汽車(chē)制造的一個(gè)趨勢(shì)是使用鋁等材料制造車(chē)身中大的覆蓋件板件,來(lái)減少車(chē)輛自重,像發(fā)動(dòng)機(jī)罩,車(chē)頂,車(chē)門(mén)板,車(chē)輛中像奧迪A6,雷諾Laguna ii,標(biāo)致307和歐寶維特C,他們的發(fā)動(dòng)機(jī)罩是鋁,雷諾Laguna ii的發(fā)動(dòng)機(jī)罩,車(chē)頂和車(chē)門(mén)板都使用鋁合金.可是,有許多制造廠把鋁合金引入到車(chē)身結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)中,甚至完全用鋁合金來(lái)制造整個(gè)車(chē)身,車(chē)輛中像奧迪A2,A8,捷豹的XJ,其他的廠家像寶馬的5系列,鋁合金用來(lái)制造車(chē)身前部的結(jié)構(gòu)件和外部板件。

二、鋁合金的在車(chē)身制造中的優(yōu)點(diǎn)
 

在新的車(chē)身中鋁合金有許多優(yōu)點(diǎn)和特性,雖然這些特性不一定是好的方面,性能超過(guò)傳統(tǒng)的鋼鐵車(chē)身,它有許多優(yōu)點(diǎn)不僅僅是在減輕車(chē)身重量方面,重要的是減小燃油消耗,改善車(chē)輛的操縱性。
 

另外一個(gè)鋁車(chē)身優(yōu)于其他鋼鐵車(chē)身原因是它的環(huán)保性能,前面已經(jīng)提到可以減小燃油的消耗,可減少在生產(chǎn)過(guò)程中的污染的排放,因?yàn)?9%的鋁可以被循環(huán)利用,在一定程度上補(bǔ)償在從鋁礦石冶煉鋁產(chǎn)生的成本高消耗。鋁的比重大約是鋼鐵的三分之一,在車(chē)身制造中的鋁的應(yīng)用可以使車(chē)輛減小20-30%重量,可以減少10%的燃油消耗,這意味著每百公里節(jié)省0.5升燃油。

鋁合金循環(huán)利用率高,可以補(bǔ)償冶煉的高能源消耗,由于可以重復(fù)利用,再循環(huán)的成本很低.
 

鋁是一種惰性材料,這種說(shuō)法也許不準(zhǔn)確,鋁金屬暴露在空氣中很快在表面形成一層致密的氧化物,這層氧化物是三氧化二鋁,使金屬鋁和空氣隔絕開(kāi)來(lái),保護(hù)氧氣的進(jìn)一步的腐蝕。正是這種可以迅速形成鋁氧化物以抵抗外部氧化腐蝕的性能,使它成為一種優(yōu)良防腐性能的材料。

鋁金屬外層的氧化鋁有以下特點(diǎn):
 

當(dāng)鋁金屬暴露在空氣中時(shí),會(huì)直接與空氣中的氧發(fā)生發(fā)應(yīng)形成一層薄的致密的氧化鋁薄膜,阻隔了進(jìn)一步的氧化,使鋁有好的被動(dòng)防護(hù)性.這層氧化物的熔點(diǎn)高達(dá)2050℃,在焊接操作時(shí)需要去除這層氧化物,如果不去除這層氧化物,焊縫會(huì)存在氣孔和雜質(zhì)等缺陷。
 

鋁有良好的剛性,一定厚度的板材應(yīng)用在車(chē)身上,可以制造整車(chē)和部分板件,
 

鋁材的一致性要比鋼材好,它能夠很好的加工成形,通過(guò)沖壓或擠壓,消耗比較低的能量花費(fèi)。

鋁材具有高的能量吸收性能,使它能夠成為一種制造車(chē)身變形區(qū)的理想材料,以增加車(chē)身的被動(dòng)安全性。對(duì)紫外線的不透光性,對(duì)水和氣體的不滲透性,沒(méi)有氣味和無(wú)毒,使它成為一種無(wú)污染的材料,同時(shí)還是一種可循環(huán)的環(huán)保材料。
 

三、鋁車(chē)身焊接

由于鋁合金所具有的獨(dú)特的物理化學(xué)性能，在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一系列的困難和特點(diǎn)。在對(duì)鋁材進(jìn)行焊接操作時(shí),必須要考慮它的特殊的性能。

A、鋁具有強(qiáng)氧化能力，鋁與氧的親和力很大，在空氣中極易與氧結(jié)合生成致密結(jié)實(shí)的三氧化二鋁薄膜，厚度約0.1um，三氧化二鋁的熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁合金的熔點(diǎn)，而且密度大，約為鋁的1.4倍。

在焊接過(guò)程中，氧化鋁薄膜會(huì)阻礙金屬之間的良好結(jié)合，并易造成夾渣。而且氧化膜還會(huì)吸附水分，焊接時(shí)會(huì)造成焊縫有氣孔。因此為了保證焊接質(zhì)量，鋁外成的氧化鋁層在焊接操作時(shí)必須要去除，并且防止在焊接過(guò)程中再次氧化。

B、鋁具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容，鋁的這兩個(gè)參數(shù)都很大，約比鋼大一倍多，在焊接過(guò)程中大量的熱能被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部，因此焊接鋁合金比焊接鋼要消耗更多的熱量。為獲得高質(zhì)量的焊接接頭，必須采用能量集中、功率更大的熱源。

C、鋁的熱裂紋傾向性大。鋁合金的熱膨脹系數(shù)約為鋼的兩倍，凝固時(shí)體積收縮率達(dá)6.5%，因此在焊接某些鋁合金時(shí)，往往由于過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力而在脆性溫度區(qū)間產(chǎn)生熱裂紋，這是鋁合金尤其是高強(qiáng)度鋁合金焊接時(shí)最常見(jiàn)的缺陷之一。要避免外部缺陷或變形,焊接時(shí)要注意加熱和冷卻的速度過(guò)高,在焊接較厚或大的件時(shí),要對(duì)板件進(jìn)行預(yù)熱和控制冷卻,焊接后在板件上覆蓋一層防火毯使冷卻速度降低。

在有些時(shí)候,鋁合金的焊縫的應(yīng)力很大,會(huì)變脆,為防止這種情況,需要用錘對(duì)焊縫進(jìn)行錘擊,以消除內(nèi)應(yīng)力增加焊縫的強(qiáng)度。

D、容易產(chǎn)生氣孔。焊接接頭中的氣孔是鋁合金焊接時(shí)易產(chǎn)生的另一個(gè)常見(jiàn)缺陷，氫是熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。鋁合金的液體熔池很容易吸收氣體，高溫下溶入大量的氣體，在焊后冷卻凝固的過(guò)程中來(lái)不及析出，而聚集在焊縫中形成氣孔。焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是焊縫氣體中氫的主要來(lái)源，因此焊接前必須嚴(yán)格清理，并且合理選擇焊接工藝防止氣孔的產(chǎn)生。

E、無(wú)色澤變化。鋁在加熱時(shí)顏色不會(huì)發(fā)生變化,加熱時(shí)要使用溫度指示,以防止鋁材受到過(guò)高的溫度,產(chǎn)生變形.為防止變形,必須要避免過(guò)熱,在焊接長(zhǎng)焊縫時(shí),應(yīng)采用分段焊接防止過(guò)熱.在車(chē)身中鋁合金的焊接中,不采用電阻點(diǎn)焊操作，鋁的電阻大約是鐵的1/5,在使用電阻點(diǎn)焊時(shí)為了能夠達(dá)到合適的電阻熱,焊接電流要達(dá)到30000安培,一般情況下這么高的電流很難達(dá)到.,它需要很高的能量輸出。在生產(chǎn)和修理中用鉚接來(lái)替代，一般情況下在修理中用鋁惰性氣體保護(hù)焊設(shè)備來(lái)焊接。