汽車白車身輕量化-鋁板技術的應用

王艷 田野 杜媛媛

摘 要：隨著環境污染、能源消耗日益加劇等問題的出現，汽車制造業對汽車車身的輕量化提出了更高的要求。無論是整車廠還是零配件供應商都在嘗試采用各種方式降低車身重量，如采用新材料、新的加工工藝等。對于白車身的減重而言，目前常用的技術就是鋁板技術的應用，不僅可以降低車身重量的同時，也保障和提高了車身的安全性能。下面筆者就對此展開探討。

關鍵詞：汽車;輕量化;鋁板技術

1 鋁板在汽車制造中的優缺點概述

奧迪公司是最早采用鋁合金材料做車身材料的整車廠，其中Audi A8 全鋁車身達到了創紀錄的546kg鋁件，質量減輕15%，耗油量降低5～8%。秉承奧迪的造車理念，鋁合金材料在一汽-大眾的汽車制造中被廣泛的應用在翼子板、門板、發動機罩和行李箱蓋等重要零件上。

1.1 鋁板存在一定的缺點

（1）成形性差。鋼板與鋁板的成形極限曲線比較圖見圖1所示。

（2）延伸率低。多數汽車用鋁合金板總延伸率遠低于冷軋鋼板，甚至只能達到前者的一半。

（3）低熔點、低屈服強度、低厚向異性指數，不利于成形。

（4）機械強度低、抗凹性差。除6XXX系部分鋁合金的強度較高外，其他系列鋁合金板的強度都明顯低于鋼板，并且抗凹性較差。

（5）焊接性能低、結合部位抗腐蝕性能差。

（6）成本高。無論是鋁板本身的單件價格還是模具制造費用、設備及生產的成本投入都比鋼板的成本要高。

1.2 與鋼板相比，鋁合金材料有以下一些優點

（1）回收率高。國外可達80%以上，60%以上的車用鋁合金為再生鋁，回收生產1t鋁合金比重新生產1t鋁合金少耗能95%。

（2）投資少、減重效果明顯。鋁合金加工設備投資比鋼鐵少、車身減重效果顯著（鋁板的設計厚度要比鋼板的厚，減重效果可以達到20%-50%）。

（3）防腐性能優異。

2 鋁板在一汽-大眾車型中的應用

一汽-大眾應用鋁板的車型包括Audi T99、Audi X89、Audi X77/X77NF、Audi W66/W77等，這些車型從2011年中期開始調試并陸續實現量產。Audi X77NF 前蓋內外板鋁板零件，其重量僅為3.9kg和2.7kg。因為6000系列的鋁合金材料具有可熱處理強化，成形性好、耐蝕性強、強度高和較好的耐高溫性能，上述車型的沖壓自制件采用的鋁合金材料均為6000系列合金，這些材料的供應商為瑞士的Novelis和比利時的Aleris。

2.1 6000系列鋁合金材料的可熱處理性能

6000系列鋁合金材料成分主要為鋁鎂硅，與5000系鋁合金不具備可熱處理強化相比，6000系合金可以在鋁件經過油漆車間180°、20分鐘加熱之后進行熱處理強化，即鋁件的強度有非常大的提升。這種可熱處理的時效強化可以大幅度的提高制件的塑性而不降低產品的強度，因而被廣泛的應用于沖壓件的生產中。然而6000系列的鋁合金性能在6個月內也會隨著自然時效而發生較大的變化，其中屈服強度和材料的壓合性能變化較大。在實際應用過程中，要盡可能快的使用鋁板，因為生產制造時間越短，鋁板的塑性和壓合性能越好，越有利于沖壓和壓合的進行。同時，對于倉儲而言，也要做到盡量先進先出的原則，以免造成浪費。

2.2 鋁板的表面結構-EDT表面

EDT表面即電火花毛糙結構的表面，與之相對應為Mill Finish 的表面，即鋁板經過軋制之后未進行處理的光面表面。汽車鋁板應用約95%的鋁板為EDT表面，Ra值1.0+/-0，3?m。EDT表面與MF表面相比，具有以下的優點：1）EDT表面為準各項同性，即各個方面的性能差異不大，因而具有良好的油漆表面質量，同時對于成形而言沒有方向的影響。2）EDT表面毛糙處理后的微觀凹坑能夠儲存更多的潤滑劑，從而更有利于成形，在沖壓車間進行鋁板的拆垛時易于分離，減少沖壓件脫模的困難，具有更穩定的沖壓參數。

2.3 鋁板表面采用固態潤滑劑

與鋼板表面采用液態潤滑劑不同，一汽-大眾鋁合金材料表面采用的是固態潤滑劑。固態潤滑脂有水基潤滑脂和非水基潤滑脂（熱熔）兩種，福斯的PL39SX屬于熱熔的固態潤滑脂。水基潤滑脂即為潤滑脂噴射在鋁板表面后需要將水烘干，非水基潤滑脂（熱熔）即為潤滑脂在加熱狀態下變為液態，經過冷卻后與鋁板表面結合。固態潤滑脂具有以下的優點：

（1）固態潤滑脂有較好的成形性能。

（2）固態潤滑脂有較低的摩擦系數。

（3）拆垛時易分離。

（4）潤滑脂厚度均勻不易流動。

（5）防腐保護較好。

（6）焊裝粘膠前不需要清理。

總之，隨著鋁合金材料研發的不斷進步，尤其是7000系高強度鋁板的開發，鋁合金材料一定會在汽車輕量化方面做出更大的貢獻，并且被越來越廣泛的應用。因此，當前應重點從制造工藝、結構設計、設備和管理等多角度研究降低成本措施，進而實現鋁板材的大批量生產與應用。

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