普通汽车全铝化不再是梦

美国率先开发新一代铝合金普通汽车全铝化不再是梦

目前汽车行业仍属于快速发展的时期但却面临着环保和节能两种约束所以在这个以石化燃料为主的时代里汽车的轻量化已是世界汽车发展的主要目标对于汽车的轻量化目前来看可以分为三大主线分别是车身轻量化发动机轻量化底盘轻量化这三大主线的主要目的就是保证性能的前提下通过使用更轻材料降低车重从而实现节能环保之功能

其实最早出现的汽车是没有车身的比如卡尔奔驰和戈特利伯戴姆勒发明的三轮和四轮汽车机车都是用马车改装的并且多为木质结构

直到世纪福特生产的T型厢式车出现之后汽车才有了基本车身的造型后来随着材料冶炼焊接成型等技术的发展汽车的设计和生产工艺也愈加成熟但是人们发现汽车的重量也越来越重因为整个车身大部分材料都是由高强度钢拼接而成

到了年代汽车车身的各分支技术朝着更系统深入的方向发展在超高强度钢出现的同时全铝车身等也开始出现当然这与世纪年代全球性的能源危机有着很大关系彼时汽车生产厂通过减少汽车整体质量提升发动机效率降低行驶阻力等方式改善燃油经济性

铝合金的密度只有钢铁的这就有效的降低了汽车的整体质量若汽车整车净质量降低燃油效率可提高汽车整车质量每减少kg百公里油耗可降低LL

由于铝材具有密度低比强度高抗蚀性强易塑性加工与成形表面处理性能好资源丰富价格适中回收再生效益高等优点在世界汽车向着轻量化高速节能安全低污染多功能低成本坚固耐用与乘坐舒适的发展进程中备受工业界的青睐其用量越来越多

但是就现阶段而言全铝车身结构的普及还需要一段时间因为铝合金造车成本会很高一是因为铝本身就比较贵一些铝合金的价格甚至超过黄金二是其生产工艺比较复杂有很多的技术难点也因此全铝车身目前基本都是在豪华高端车辆上应用

对车身铝合金薄板的性能要求是非常严格苛刻的这也正是不能够大批量生产的原因铝合金汽车车身薄板除有满足标准与规范的力学性能与抗腐蚀性能外还应具备如下的性能

良好的成形性

车身及覆盖钣金件的成形加工是通过冲压成形的因此铝合金薄板应该有良好的成形性即具有低的屈强比和高的成形极限FLCForminglimitcurve

表面平整性强

铝合金板必须有良好的翻边延性和成形以后表面色彩一致的性能即成形的钣金件表面不出现罗平线RopingLine即滑移线罗平线是由于晶粒不均或者是夹杂物分布不均而造成的板材表面变形不均使表面会在喷漆后光彩不一致

良好的可焊性

良好的可焊性能可以满足汽车构件在成形后连接在一起进行焊接加工的要求板材应具有抗时效稳定性以确保从板材出厂到冲压生产之前不发生时效防止冲压加工时材料的屈服点升高诱发吕德斯带Ludeszone而产生的表面变形不均匀和起皱影响汽车外板的表面品质

优良的烘烤硬化性

汽车轻量化还要求板材具有高的烘烤硬化性即在冲压变形和喷漆烘烤之后板材的屈服强度有明显的升高从而保证冲压喷漆后的钣金件有高的抗凹性并要求铝合金板材的喷漆烘烤工艺和目前钢板冲压件的相容

良好的锆钛盐化学转化处理性能

ABS在涂覆润滑剂之前都要经过表面处理形成一层锆钛盐处理体系转化膜为吸附润滑剂创造良好的基底这种处理液是环保型的不含铬主要由含钛锆的金属盐氟化物硝酸盐和有机添加剂组成通过浸渍喷淋方式在ABS上形成转化膜膜层主要由锆钛盐铝的氧化物铝的氟化物及锆钛的络合物等组成该种表面处理工艺操作简单所获得的膜层与有机聚合物有很强的结合力

目前来看能够生产新一代铝合金ABSAutoBodySheet的工艺并且满足上面诸多条件有三种哈兹雷特法美国铝业公司的MicroMill法与美国特殊合金公司的工艺它们都于年诞生于美国MicroMill法的商业化生产线建在美国铝业公司得克萨斯州圣安东尼奥轧制厂内生产的ABS已经通过了汽车制造厂的试用与认证

MicroMill法

此生产线可铸带坯宽度mm英寸带坯厚度mmmm英寸英寸铸造速度mminmminftminftmin铸坯温度F热轧带经剪边后宽度mmmm英寸英寸厚度mmmm英寸英寸

美国铝业公司的小型轧机Micromill可以生产新一代汽车铝板带所生产的汽车合金的成形性比现行铝合金的高以上而强度性能则大并且表面品质优秀可满足汽车工业的苛刻要求用所产板带材制造的零部件的成形性比高强度低合金钢的大一倍而其质量却比钢的轻半成品的加工时间大为缩短因为与常规热轧工艺相比省掉道工序铸锭锯切头尾均匀化退火这是一道长时间的工序铣面热轧前加热热轧因此从铝合金熔体备好后到热轧成供冷轧用的带卷由d缩短到min

美国铝业公司小型轧机生产的ABS从内部显微组织到表面品质都胜出传统铸锭热轧工艺生产的特别是显微组织得到了极大的改善晶粗细小强化相弥散均匀分布因而成形性能可与低合金软钢mildsteel试比高更可喜的是可用与钢板通用的模具顺利地成形汽车的内外覆盖件由于MicroMill板材力学性的全面提升使覆盖件的抗凹性能得到相应的提高同时汽车零部件的加工制造也变得轻易不少成品率也有所上升汽车厂也受益非浅

小型轧机的占地面积footprint比传统轧机的小得多仅相当于后者的因而其能耗也只有后者的Alcoa美国铝业公司Micromill技术在全世界不同国家与地区申请了个专利生产线的连续铸造机可随时更换合金不必停机因而具有高度的灵活与生产效率

哈兹雷特法

哈兹雷特Hazrlett连铸连轧工艺的商业化生产已有多年的历史中国已引进条mm生产线一条在河南伊川电力集团年投产已进入达产阶段另一条在内蒙霍林郭勒锦联材料有限公司年投产它们的主导产品都为铝箔轧制带坯与通用XXX系XXX系合金板带材带坯

此法所能生产的合金及产品已有不少介绍关于铸造机的结构也有一些报道在此不再赘言在此需指出的是它不是一种万能的工艺有一些合金如高合金化的XXX系合金如XXX系合金如含Mg含量大于的XXX系合金铝锂合金铝钪合金等还不能生产更不能批量生产该法也不能生产厚度大于mm的板材因为它可铸带坯的最大厚度mm而通常铸造带坯的厚度mm据哈兹雷特公司高级技术人员用此法可以铸造冷轧ABS用的带坯

特殊合金公司

美国特殊合金公司据称从年开始策划建设一个ABS生产能力达kta的企业但是在年月份之后无任何更新消息情况也不得而知

在汽车材料将进入铝时代的当下随着美国铝业公司的AlcoaMicromill的登堂入室新一代ABS不但进入了批量生产而且批量用于制造福特汽车公司的新版本F型皮卡车其成形性能比传统ABS合金的大强度性能比传统材料的高零部件质量比钢制的轻各项性能均全面优于低碳汽车钢板的一些

这种新一代铝合金ABS的诞生有着里程碑意义宣布汽车材料进入铝时代铝将成为第二大汽车材料在某些车型上甚至有可能成为第一大材料有着非凡的经济效益与社会效益在这种严峻形势下中国相关行业在也一直努力跟上这一次的变革浪潮

目前中国的ABS项目已建成与在建的共个