汽車輕量化-鋁合金材料的應(yīng)用及加工工藝整合

汽車輕量化中的鋁合金

（1）鑄造鋁合金

許多種元素都可以作為鑄造鋁合金的合金元素，但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生產(chǎn)中具有重要意義。當(dāng)然，在汽車上廣泛應(yīng)用的并不是上述簡(jiǎn)單的二元合金，而是多種元素同時(shí)添加以獲得好的綜合性能。

汽車工業(yè)是鋁鑄件的主要市場(chǎng)，例如日本，鋁鑄件的76%、鋁壓鑄件的77%為汽車鑄件。鋁合金鑄件主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、活塞、進(jìn)氣歧管、搖臂、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置支架、空壓機(jī)連桿、傳動(dòng)器殼體、離合器殼體、車輪、制動(dòng)器零件、把手及罩蓋殼體類零件等。

鋁鑄件中不可避免地存在缺陷，壓鑄件還不能熱處理，因此在用鋁合金來生產(chǎn)要求較高強(qiáng)度鑄件時(shí)受到限制。為此在鑄件生產(chǎn)工藝上作了改進(jìn)，鑄造鍛造法和半固態(tài)成型法將是未來較多用的工藝。

（2）變形鋁合金

變形鋁合金指鋁合金板帶材、擠壓型材和鍛造材，在汽車上主要用于車身面板、車身骨架、發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器、空調(diào)冷凝器、蒸發(fā)器、車輪、裝飾件和懸架系統(tǒng)零件等。

由于輕量化效果明顯，鋁合金在車身上的應(yīng)用正在擴(kuò)大。如1990年9月開始銷售的日本本田NSX車采用了全鋁承載式車身，比用冷軋鋼板制造的同樣車身輕200kg，引起全世界的矚目。NSX全車用鋁材達(dá)到31.3%，如在全鋁車身上，外板使用6000系列合金，內(nèi)板使用5052－0合金，骨架大部使用5182－0合金；由于側(cè)門框?qū)?qiáng)度和剛度要求很高，使用以6N01合金為基礎(chǔ)、適當(dāng)調(diào)整了Mg和Si含量的合金。在歐美也有用2036和2008合金作車身內(nèi)外板的。

鋁合金材料在汽車輕量化中的典型應(yīng)用

車身輕量化材料

轎車車身輕量化技術(shù)主要包括輕量化材料的使用、結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)以及先進(jìn)的成形工藝應(yīng)用。輕量化材料使用是車身輕量化的主流，主要分兩類：一類是采用高強(qiáng)度材料，如高強(qiáng)度鋼及高強(qiáng)度不銹鋼；另一類是輕質(zhì)材料，如鋁/鎂合金、工程塑料、碳纖維、新型玻璃、陶瓷以及多種復(fù)合材料等。

表1  江淮部分車身用鋁合金板件

圖1  鋁合金頂蓋充液成形工藝示意

鋁合金具有密度?。ㄤX的密度約為鋼的1/3）、質(zhì)量輕、加工成形性好及可重復(fù)回收利用等特點(diǎn)。研究表明：與傳統(tǒng)鋼鐵相比，在達(dá)到同樣力學(xué)性能指標(biāo)情況下，使用的鋁合金質(zhì)量比鋼少60%；在承受同樣沖擊情況下，鋁合金板比鋼板多吸收50%的沖擊能量?；阡X合金材料在汽車輕量化推進(jìn)過程中的重要角色，其在汽車中的應(yīng)用范圍也越來越廣，已經(jīng)從最初的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速器殼體和輪轂等擴(kuò)展到了車體的各個(gè)重要零部件中。自然而然，這也就促使各汽車企業(yè)增強(qiáng)了對(duì)新型變形鋁合金材料的研發(fā)投入。安徽江淮汽車股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“江淮”）部分車身用鋁合金板件見表1。

鋁合金材料技術(shù)特點(diǎn)

鋁合金具有質(zhì)量輕、抗腐蝕能力強(qiáng)、耐用性好及減少行人撞擊傷害等顯著的優(yōu)點(diǎn)。用于汽車車身板的鋁合金主要有2000系、5000系、6000系和7000系合金。其中，5系列、6系列最適合代替鋼板：5系是熱處理不可強(qiáng)化合金，成形性能良好，可用于形狀復(fù)雜的車身零件，主要用于內(nèi)覆蓋件；6系是熱處理可強(qiáng)化合金，適用于外板等強(qiáng)度、剛度要求高的部位，主要用于汽車外覆蓋件。

鋁合金連接技術(shù)

車身輕量化材料的應(yīng)用在達(dá)到了減輕車身重量的同時(shí)，也對(duì)相應(yīng)連接技術(shù)提出了更高的要求。車身的傳統(tǒng)焊接方法一般為點(diǎn)焊及CO2焊，其中電阻點(diǎn)焊工藝在車身制造中約占75%，應(yīng)用較為廣泛。電阻點(diǎn)焊對(duì)于異種金屬的焊接質(zhì)量很難保證，尤其是鋁、鎂合金材料的焊接，鋁電阻比鋼小，導(dǎo)熱系數(shù)大，電阻點(diǎn)焊時(shí)需要用到4倍于點(diǎn)焊鋼材的電流，能源消耗較大且焊接質(zhì)量很難保證；傳統(tǒng)的CO2焊接無法很好地節(jié)約異種金屬的焊接問題，同時(shí)無法保證薄板的焊接質(zhì)量，焊后易變形。

自沖鉚連接（SPR）

圖2  自沖鉚工藝原理

SPR是一種用于兩種或兩種以上金屬板材的冷連接技術(shù)。如圖2鉚釘在外力作用下，通過穿透第一層材料和中間層材料，并在底層材料中進(jìn)行流動(dòng)延展，形成相互鑲嵌的永久塑性變形的鉚釘連接過程。連接后一側(cè)較為平整，一側(cè)凸起一個(gè)圓柱。

SPR作為機(jī)械冷成形連接技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)為：可實(shí)現(xiàn)多種材料的連接；鋁鉚接點(diǎn)的強(qiáng)度高于等厚鋁的點(diǎn)焊強(qiáng)度；工藝時(shí)間可控制在4 s內(nèi)。SPR的局限性為：需要雙側(cè)進(jìn)槍空間，不同材料組合需要不同的鉚釘，設(shè)備昂貴，一套設(shè)備投資成本90萬元左右。

自沖鉚接工藝相對(duì)于其他連接技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

（1）可以連接不同材質(zhì)、不同厚度、不同強(qiáng)度的兩層或多層板材組合，是不同種類輕量化材料之間連接的最佳連接工藝之一；

（2）無熱效應(yīng)，可以用于涂層或鍍層板材連接而不會(huì)破壞其涂鍍層；

（3）與傳統(tǒng)鉚接工藝相比，生產(chǎn)效率高，設(shè)備投資少，能耗成本低；

（4）安全環(huán)保，鉚接時(shí)無熱量、無煙煙、無火花、無粉塵或碎屑等產(chǎn)生；

（5）鉚接質(zhì)量持續(xù)穩(wěn)定，重復(fù)性高，鉚接點(diǎn)質(zhì)量可通過目視進(jìn)行檢查；

（6）可與膠粘工藝組合使用。

自沖鉚接設(shè)備一般分為液壓系統(tǒng)和電動(dòng)伺服式系統(tǒng)兩種，其中電動(dòng)伺服式系統(tǒng)具有鉚接質(zhì)量好、工作效率高、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠、連續(xù)工作能力強(qiáng)及設(shè)備壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前在鋁合金車身上得以廣泛應(yīng)用。為了滿足使用要求，一套完整的電動(dòng)伺服式自沖鉚接系統(tǒng)包含自沖鉚接控制系統(tǒng)、自沖鉚接執(zhí)行系統(tǒng)兩個(gè)大的部分組成，自沖鉚接執(zhí)行系統(tǒng)又包含動(dòng)力提供機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、C型鉗、鉚鼻組件、從動(dòng)力機(jī)構(gòu)、棘輪供釘系統(tǒng)、鉚模及支撐件等附件組成。

江淮也開展了對(duì)鋁合金發(fā)蓋內(nèi)外板的工藝開發(fā)與研究，圖3為發(fā)蓋內(nèi)板總成自沖鉚實(shí)物。以發(fā)蓋內(nèi)板為例，原內(nèi)板材質(zhì)為DC03，零件重量為10.563 kg，材質(zhì)變更為5182鋁合金后，零件重量為5.184 kg，減重比達(dá)到50.92%。

冷金屬過渡技術(shù)（CMT）

圖4  CMT技術(shù)工藝原理

CMT是一種全新的MIG/MAG焊接工藝，焊接熱輸入極低，可以焊接薄至0.3 mm的板材，并可以實(shí)現(xiàn)鋼與鋁的異種連接。CMT是基于短路過渡方式發(fā)展而成的，CMT過渡通過焊絲機(jī)械回抽方式來幫助熔滴過渡，工藝過程可以被精確控制，短路過渡周期恒定，不受隨機(jī)變量影響，由于CMT熔滴過渡時(shí)電流幾乎為零，減少了飛濺，焊接質(zhì)量高，CMT技術(shù)工藝原理見圖4，其原理為鋁一側(cè)為熔接，鋼一側(cè)為釬焊連接，母材未熔化；要求鍍鋅板的鍍鋅層的厚度（> 10?μm）。

連接的主要問題是接頭處容易形成脆性相，脆性相越少接頭性能越好。決定脆性相的一個(gè)主要因素是焊接時(shí)熱輸入量，熱輸入量越低，脆性相產(chǎn)生的越少。所以CMT工藝可以很好的實(shí)現(xiàn)鋼與鋁的焊接。焊縫外觀實(shí)物圖如圖6所示。

激光焊接技術(shù)

激光焊接是以激光作為能量載體的一種高能量密度焊接方法，激光焊接是將高強(qiáng)度的激光束輻射至金屬表面，通過激光與金屬的相互作用，使金屬熔化形成焊接。其中鋁合金激光焊接目前應(yīng)用也越來越廣泛。

鋁合金激光焊接技術(shù)的特點(diǎn)包括：需要采用鋁制焊絲；非接觸焊接，變形?。缓附淤|(zhì)量好，焊縫強(qiáng)度等于或超過母材強(qiáng)度；可實(shí)現(xiàn)不同型號(hào)、異種金屬之間的焊接，尤其適用于（超）高強(qiáng)度鋼板、鋁合金；搭接邊較傳統(tǒng)點(diǎn)焊縮短，有利于車身輕量化及降成本。

汽車工業(yè)發(fā)展程度是一個(gè)國(guó)家發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志之一，汽車輕量化是汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。要實(shí)現(xiàn)車身輕量化，在車身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、新材料研究應(yīng)用的前提下，關(guān)鍵要解決新材料的連接技術(shù)問題，目前鋁合金連接技術(shù)日趨成熟，相應(yīng)的連接工藝均得到了有效驗(yàn)證。

汽車輪轂用鋁合金

車輪是車輛承載重要部件，它除了受正壓力外，還承受因車輛啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)扭矩的交互作用，以及行駛過程中轉(zhuǎn)彎、沖擊等來自各個(gè)方向的不規(guī)則受力，車輪在高速旋轉(zhuǎn)中，還影響車輛的平穩(wěn)性、操作性等性能。車輪的質(zhì)量與汽車的多種性能密切相關(guān)，整車的安全性和可靠性很大程度取決于所裝車輪的性能和使用壽命。

鋁合金汽車輪轂與鋼制汽車輪轂相比，能夠更好地滿足良好的耐磨耐老化和良好的氣密性，良好的均勻性和質(zhì)量平衡，較小的滾動(dòng)阻力和行駛噪聲，精美的外觀和裝飾性，尺寸精度高，質(zhì)量輕且不平衡度小，耐疲勞性好，折裝方便，互換性好等要求。

目前轎車輪轂普遍采用鋁合金材料，但是，卡車、大巴等重載汽車由于重載汽車載重大、對(duì)車輪的綜合性能要求高，大部分仍采用鋼制車輪。

鋁合金車輪的制造工藝主要有：鑄造法、鍛造法、沖壓法、旋壓法、半固態(tài)模鍛法等，其中較為常用的成型方法主要是鑄造法和鍛造法。

低壓鑄造主要采用Al-Si-Mg系合金。普通鑄造鋁合金輪轂?zāi)軌驖M足轎車用輪轂的性能要求，但不能滿卡車、大巴等重載汽車對(duì)輪轂的要求。馬春江等將普通鑄造鋁合金輪轂和擠壓鑄造鋁合金的組織和力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示擠壓鋁合金輪轂的力學(xué)性能高于鑄造鋁合金輪轂，且擠壓鑄造鋁合金輪轂的彎曲疲勞性能、徑向疲勞性能、耐沖擊性能都能滿足重載汽車使用要求。

重力鑄造簡(jiǎn)單的說，主要是靠鋁水自身的重力來沖填鑄模，是一種較為早期的鑄造方法。該法成本低、工序簡(jiǎn)單且生產(chǎn)效率高，然而，澆注過程中夾雜物易卷入鑄件，有時(shí)還會(huì)卷入氣體，形成氣孔缺陷。重力鑄造生產(chǎn)的輪圈易產(chǎn)生縮孔縮松且內(nèi)部質(zhì)量較差，此外，鋁液流動(dòng)性的限制也有可能導(dǎo)致造型復(fù)雜的輪轂良品率低。因此，汽車輪圈制造業(yè)已經(jīng)很少使用該工藝了。

鍛造法是應(yīng)用較早的鋁合金輪轂成形工藝之一。鍛造鋁合金輪轂的強(qiáng)度、韌性以及疲勞強(qiáng)度均顯著優(yōu)于鑄造鋁合金輪轂，并且還具有抗腐蝕性好、尺寸精確、加工量小、性能再現(xiàn)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其主要采用Al-Mg合金和Al-Si-Mg合金，5xxx鋁合金是車輪鍛造中最常用的變形鋁合金，主要包括：5052-O、5154-O、5454-O、5083-O、5086-O，5xxx鍛造鋁合金車輪抗腐蝕性能高，適宜制造在極端環(huán)境下工作的車輪。車輪制造中另外一種常用的鋁合金是6061-T6，其Mg元素和Si元素形成的Mg2Si強(qiáng)化相可顯著提高其力學(xué)性能，6061合金鑄錠經(jīng)565℃/4h——6h均勻化處理可使其絕大部分Mg與Si固溶于鋁中，這樣不僅可降低鍛造溫度，同時(shí)可改善鍛造性能。龍偉等采用三維有限元軟件Deform-3D模擬6061鋁合金輪轂的鍛壓過程，分析對(duì)比輪轂不同位置的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)以及與力學(xué)性能之間的關(guān)系，結(jié)果顯示輪轂中累積應(yīng)力應(yīng)變?cè)酱蟮奈恢茫淞W(xué)性能相對(duì)應(yīng)力應(yīng)變小的位置更佳。

鍛造鋁合金具有比鑄造鋁合金更好的綜合性能，但由于其成形工藝復(fù)雜、良品率低、制造成本高等原因，當(dāng)前鋁合金車輪制造仍以鑄造為主。

擠壓鑄造也稱為液態(tài)模鍛，是集鑄造和鍛造特點(diǎn)于一體的工藝方法——將一定量的金屬液體直接澆入敞開的金屬型內(nèi)，通過沖頭以一定的壓力作用于液體金屬上，使之充填、成形和結(jié)晶凝固，并在結(jié)晶過程中產(chǎn)生一定量的塑性變形。優(yōu)點(diǎn)：充型平穩(wěn)，金屬直接在壓力下結(jié)晶凝固，所以鑄件不會(huì)產(chǎn)生氣孔、縮孔和縮松等鑄造缺陷，且組織致密，機(jī)械性能比低壓鑄造件高且投資大大低于低壓鑄造法。缺點(diǎn)：與傳統(tǒng)鍛造產(chǎn)品一樣，需要銑削加工來完成輪輻的造型。日本已有相當(dāng)部分的汽車鋁輪轂采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)，從澆注金屬液到取出鑄件整個(gè)過程都由計(jì)算機(jī)來控制，自動(dòng)化程度非常高。目前世界各國(guó)都把擠壓鑄造作為汽車鋁輪圈生產(chǎn)的方向之一。

輥壓成形工藝

輥壓成形工藝是一種以若干滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)將材料送入，同時(shí)順次成形，獲得所需斷面產(chǎn)品的工藝。近年來，國(guó)外主流汽車廠商所開發(fā)的新車型中，輥壓型鋼零部件已占到60％，輥壓門檻在國(guó)內(nèi)合資品牌廠商應(yīng)用也逐漸普及，如上汽通用、長(zhǎng)安福特、上汽大眾等，但這一技術(shù)在我國(guó)自主品牌汽車中才剛剛起步。眾泰汽車作為我國(guó)自主品牌汽車的中堅(jiān)力量，從2017年末提出，僅用一年時(shí)間便突破技術(shù)難關(guān)并應(yīng)用在最新試制車型上。

相比傳統(tǒng)沖壓工藝技術(shù)，輥壓成形工藝不僅能提高零部件合格率，同時(shí)還能有效提升性能，進(jìn)而降低制造成本。

輥壓成形工藝能大幅度的提高零部件生產(chǎn)的合格率，例如汽車的門檻邊梁內(nèi)板，一般都選用強(qiáng)度更強(qiáng)的高強(qiáng)鋼。傳統(tǒng)工藝下，這種鋼材在沖壓時(shí)單段應(yīng)變過大，易產(chǎn)生回彈，且模具調(diào)試難度大，所以合格率不高。而輥壓生產(chǎn)過程中，零件可分?jǐn)?shù)十段成形，通過有限元計(jì)算分析得出的應(yīng)變曲線圖，可以看出各段應(yīng)變峰值沒有超過0.4%的極限應(yīng)變，產(chǎn)品回彈更小，精度也更易控制。

汽車大型車門結(jié)構(gòu)件的壓鑄工藝

汽車大型構(gòu)件汽車大型構(gòu)件常常起到支撐或承載負(fù)荷的作用，具有結(jié)構(gòu)繁雜、外形尺寸較大、厚度不均等特征。同時(shí)，直接關(guān)系到汽車的行駛安全性，因而對(duì)其力學(xué)性能要求較高，詳見表 1。

表1 汽車大型構(gòu)件力學(xué)性能要求

通常為了獲得良好的性能， 需對(duì)大型構(gòu)件進(jìn)行熱處理。若要求與其他構(gòu)件可靠銜接，工件還應(yīng)具有較好的鉚接、焊接性能等。

常規(guī)壓鑄工藝的弊端

常規(guī)的壓鑄生產(chǎn)過程中，由于合金液的快速充型, 使型腔與壓室內(nèi)部的氣體難以排盡，這些氣體卷入到合金液中， 將在鑄件內(nèi)部形成氣孔缺陷。嚴(yán)重時(shí)，將使鑄件喪失熱處理與焊接性能。同時(shí) ，若一些工藝因素未得到有效控制，在鑄件內(nèi)還會(huì)形成其他缺陷，工件品質(zhì)較差。針對(duì)上述問題， 本課題結(jié)合汽車大型構(gòu)件特征與長(zhǎng)期的研究經(jīng)驗(yàn)；對(duì)壓鑄生產(chǎn)中的模具設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)、 真空充型及工藝改進(jìn)等方面進(jìn)行了深入的剖析；合理處理這些工藝要素，可提高鑄件品質(zhì)。

壓鑄工藝要點(diǎn)

模具設(shè)計(jì)

模具設(shè)計(jì)過程中，需把握6個(gè)要點(diǎn)：

①合理選取澆注位置、合金液填充方向與各組件的形狀尺寸，確保合金液良好的流動(dòng)性，建立其順序凝固。

②在合金液匯流、鑄件轉(zhuǎn)角部位，合理設(shè)置排氣口，盡量降低這些部位形成缺陷的可能。

③校核排氣道面積，確保型腔排氣順暢。

④模具應(yīng)能可靠密封，降低其對(duì)真空壓鑄的影響。

⑤合理設(shè)置冷卻與加熱裝置，準(zhǔn)確控制模溫。

⑥制造模具之前，可借助仿真軟件分析其充型、凝固特性；并根據(jù)仿真結(jié)果，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。

澆注系統(tǒng)

常見的3種澆注方式如圖1所示。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)得到，澆注方式對(duì)鑄件塑性具有重要影響。常規(guī)的頂注方式，容易發(fā)生合金液飛濺，卷氣、合金氧化現(xiàn)象顯著；同時(shí)，合金液之間存在嚴(yán)重的沖擊，影響鑄件組織品質(zhì)，塑性較差。底注方式可有效減輕合金液擾動(dòng)，沒有合金液飛濺現(xiàn)象發(fā)生；鑄件夾雜、缺陷減，其塑性明顯提高。然而底注方式需對(duì)壓鑄機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，需配備專用的壓室、模具；這樣壓鑄機(jī)將失去通用性，無法用于其他壓鑄場(chǎng)合。

為了使鑄件獲得良好的塑性，可采取其他方法。如圖1(c)所示，對(duì)頂注澆注系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。在不對(duì)壓鑄機(jī)進(jìn)行特殊改造，便于生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的前提下，同樣可達(dá)到提升鑄件塑性的目的。

真空壓鑄

在壓鑄生產(chǎn)過程中，真空填充技術(shù)頻繁使用。真空技術(shù)需著重注意3點(diǎn)：

①真空系統(tǒng)啟動(dòng)需及時(shí) ，當(dāng)沖頭將澆料口封堵時(shí)立即進(jìn)行抽真空。

②真空系統(tǒng)需要有足夠的功率，可實(shí)現(xiàn)快速抽真空。

③當(dāng)壓室充滿之前，必須滿足一定的真空度要求，以防影響鑄造品質(zhì)。

通常， 鑄件型腔內(nèi)部絕對(duì)壓力大于30kPa 時(shí)，其對(duì)鑄件塑性基本無影響。

圖片

而當(dāng)其絕對(duì)壓力處于10～15 kPa 區(qū)間時(shí)，隨著真空度的提升，鑄件塑性變化明顯。同時(shí) ， 真空度與鑄件表面質(zhì)量也直接相關(guān)，如圖2所示。鑄件內(nèi)的氣泡隨著真空度的上升，呈逐漸減少的趨勢(shì)。然而氣泡并不對(duì)鑄件伸長(zhǎng)率起決定性因素。同時(shí)，高真空度可增加壓鑄工藝參數(shù)的選擇區(qū)間。但高真空度提高了對(duì)真空設(shè)備的要求，將增加生產(chǎn)成本。

工藝綜合優(yōu)化

合理選取壓射模式與參數(shù)， 有助于提高鑄件品質(zhì)。壓鑄件內(nèi)約30%～50%的氣體，來自于合金液在壓室內(nèi)部的預(yù)充填階段；因此需要對(duì)慢壓射階段的壓射模式進(jìn)行合理設(shè)置， 盡可能防止合金液在壓室內(nèi)部形成卷氣。并正確選取潤(rùn)滑劑與脫模劑，對(duì)噴涂工藝進(jìn)行優(yōu)化。精確控制模具溫度，把冷卻水分配于設(shè)備；對(duì)各冷卻回路的溫度與流量進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，使得模具溫度分布滿足要求。

模具設(shè)計(jì)合理，壓鑄工藝恰當(dāng)，合金液充型模式理想， 可降低對(duì)真空度的要求， 獲得品質(zhì)良好的鑄件。同時(shí)，對(duì)于鑄件壁較厚或轉(zhuǎn)角較大的部位，可實(shí)施局部增壓技術(shù)；增加鑄件密度，減少縮孔、縮松?？刹捎煤辖鹨呵把貍鞲衅?，實(shí)施把握合金液流態(tài)；有助于充填模式優(yōu)化。

汽車大型構(gòu)件對(duì)強(qiáng)度、韌性等要求較高，對(duì)壓鑄生產(chǎn)中的模具設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)、真空充型等工藝因素要準(zhǔn)確把握， 所制備出的鑄件可進(jìn)行熱處理。同時(shí)，其鉚接、焊接性能良好，實(shí)現(xiàn)了汽車大型構(gòu)件的批量化、工業(yè)化生產(chǎn)。

汽車防撞梁用鋁合金

汽車防撞梁是撞擊時(shí)吸收和緩和外界沖擊力、保護(hù)車身及乘員安全功能的安全的重要裝置，在保證汽車碰撞安全性及舒適性的前提下，既能有效減輕汽車自重，又能控制成本成為熱門課題。通過合金成分優(yōu)化，熱處理工藝以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化可減輕車身質(zhì)量的同時(shí)滿足其安全性能的要求，并且鋁合金防撞梁有比鋼材料防撞梁更加優(yōu)異的吸能性能。

擠壓是制造防撞梁的典型方法，也可以用板材通過彎曲折疊等加工而成，型材多用6063、7021、7029、9129等合金擠壓。萬銀輝等采用有限元分析軟件LS-DYNA分析6061鋁合金防撞梁的碰撞性能，結(jié)果顯示在相同的碰撞試驗(yàn)條件下鋁合金橫梁相比鋼制防撞梁有更好的吸能性，且能夠在較大的速度范圍內(nèi)保持較高的吸能性能。楊鄂川等采用有限元方法分析了汽車防撞梁沖壓工藝對(duì)性能的影響，并優(yōu)化其沖壓工藝參數(shù)，工藝優(yōu)化后板料成形的回彈及最小厚度均得到有效控制：防撞梁兩端嚴(yán)重回彈區(qū)域明顯減小，板料成形質(zhì)量得到改善，尤其是側(cè)壁和底面部分的拉延都更加充分，成型質(zhì)量顯著提升。

目前國(guó)內(nèi)鋁合金保險(xiǎn)杠剛剛起步，一般橫梁為鋁合金吸能，底板等零部件多為鋼。要提高保險(xiǎn)杠橫梁的防護(hù)能力則須提高其吸收能量的能力，材料吸能量的能力與材料的強(qiáng)度和厚度都呈正比。但在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不可能通過無限增加鋼材厚度達(dá)到提高材料吸能量的目的，因此，需要通過合理選材，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方法達(dá)到質(zhì)量輕，便于拆裝更換，維修簡(jiǎn)便；制造工藝要簡(jiǎn)單，成本低等要求。

研究表明經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的鋁合金保險(xiǎn)杠橫梁不僅比鋼制保險(xiǎn)杠橫梁更輕，而且可以吸收更多的能量。

徐中明徐等通過Hyperstudy和LS-DYNA優(yōu)化防撞梁設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)梁吸能效果達(dá)到鋼制防撞1.9倍鋁合金防撞梁，且其減重效果達(dá)38.4%。馮源等研究的保險(xiǎn)杠由橫梁和吸能支架兩部分組成，針對(duì)低速碰撞下保險(xiǎn)杠橫梁縱向抗彎性能不足的缺陷，通過優(yōu)化其截面形狀予以解決。汽車保險(xiǎn)杠是汽車中重要的安全防護(hù)構(gòu)件，制造商對(duì)保險(xiǎn)杠的各項(xiàng)機(jī)械性能的要求往往比較高，汽車上的鋁制保險(xiǎn)杠防護(hù)構(gòu)件的機(jī)械性能可通過熱處理技術(shù)將其改善提高。

近年來隨著鋁合金技術(shù)的開發(fā)，由于，具有很高的吸收沖擊能的能力，密度小耐高溫，防火性能強(qiáng)，易加工，可進(jìn)行表面涂裝處理等特點(diǎn)的泡沫鋁合金作為一種新型的鋁合金材料而被用于制造汽車保險(xiǎn)杠。固體泡沫鋁合金在汽車制造中的應(yīng)用多為三明治式的三夾板。用這種材料制造的汽車保險(xiǎn)杠，能夠?qū)绍囅嘧矔r(shí)產(chǎn)生的大部分碰撞能吸收掉,從而保護(hù)了汽車的安全

汽車散熱器用鋁合金復(fù)合材料

鋁合金復(fù)合材料是鋁合金復(fù)合箔、復(fù)合帶、復(fù)合板的統(tǒng)稱，是制造汽車空調(diào)器、散熱器、中冷器、油冷器、暖風(fēng)機(jī)、干手器和空分設(shè)備等釬焊式熱交換器的關(guān)鍵原材料。復(fù)合材料主要是由2~3種合金經(jīng)疊合壓延后制成的2~5層復(fù)合材，包覆層（皮材）多為高硅合金或低電位合金。其釬焊原理是：將鋁合金復(fù)合材和其他管件、板件組成的換熱器放入600℃左右的高溫釬焊爐中，包覆層熔化，而基體不熔化，高硅合金材料通過虹吸作用和擴(kuò)散機(jī)制使散熱器翅片和換熱器通道、換熱片釬焊在一起，從而實(shí)現(xiàn)熱交換作用。

汽車隔熱用鋁合金

鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)罩

鋁合金在發(fā)動(dòng)機(jī)罩上的應(yīng)用也正逐步增多，應(yīng)用最成功的是奧迪汽車公司。奧迪的輕鋁車身技術(shù)是奧迪公司的一項(xiàng)核心技術(shù)，公司已在這一領(lǐng)域進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)20年的研究和開發(fā)，其精湛的應(yīng)用技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他汽車廠家。奧迪A8和A2在全球各國(guó)名協(xié)會(huì)和專業(yè)媒體的評(píng)比中屢獲殊榮，至今已贏得40多項(xiàng)大獎(jiǎng)．日本美洲豹(jaguar)也在從事全鋁車身的開發(fā)和應(yīng)用，2003年6月開始銷售全鋁車身的頂級(jí)轎車XJ。除此之外，豐田新皇冠、梅賽德斯—奔馳新E級(jí)車、標(biāo)致307 4P的發(fā)動(dòng)機(jī)罩，均采用了鋁合金材料。

機(jī)油冷卻器用、儲(chǔ)氣罐用鋁合金

鋁合金機(jī)油冷卻器

汽車的冷氣設(shè)備(冷凝器、蒸發(fā)器)、機(jī)油冷卻器、散熱器、暖風(fēng)設(shè)備等熱交換器中的冷凝器、蒸發(fā)器、空拎式機(jī)油冷卻器幾乎100％的用鋁制造，鋁散熱器的難點(diǎn)是耐久性散熱能力，耐久性主要是因腐蝕而漏水的問題，其原因是冷卻液引起的內(nèi)部腐蝕和鹽類引起的外部腐蝕．向冷卻水中添加防銹劑可防止內(nèi)部腐蝕；對(duì)于鹽類引起的外部腐蝕可采用表面處理和耐蝕合金來防止。