鋁制品在汽車材料中的發展及運用研究

梁峰偉 郝珮帆 樊寶龍 董 澳 宋銘宇

(河北農業大學機電工程學院，河北 保定 071001)

1 鋁材料在汽車生產中的具體應用分析

1.1 應用于車輪生產

車輪作為車身安全性能的重要保障，其安全性上有著十分嚴格的要求，鋁制車輪在轎車產品得到了普遍應用，鋁制車輪自身不但擁有較高的強度，同時在抗疲勞強度、抗震性能方面同樣具備著很大的優勢。除此之外，鋁制車輪不但在質量上較之其他金屬車輪有了大幅度的減輕，同時具備著較好的散熱性能，可以有效地防止輪胎過熱問題的出現。與此同時，因為鋁制車輪自身的可鑄造性好，使其尺寸精度較高，可以大幅度地降低汽車自身的縱向以及橫向振動。

車輪本身是汽車剛性零件中的一種，對輪胎發揮著支撐作用，同時也和汽車的其他方面性能有著較為緊密的聯系，換言之，車輪及其所安裝輪胎的性能以及使用壽命對于車身整體的安全性以及可靠性有著很大的影響。由此出發，汽車制造中對于車輪產品的具體要求如下：承載和速度性能良好；附著及吸沖性能良好；抗磨損及抗老化性能良好；阻力以及行駛噪音較小等等。

鋁制車輪與之前的鋼制車輪相比，完全可以滿足上面關于車輪的性能要求，在和輪胎配合使用的情況下，兼具高度統一標準化、通用化等特點。同時，鋁制車輪因為自身在質量、平衡性、造型、形式等諸多方面的優點，將鋼制車輪逐步進行取代，據相關部門的調查數據顯示，到不遠的將來，轎車的鋁制車輪應用率將會達到98%。

1.2 應用于發動機的支架加工

造成汽車振動的原因之一就是汽車發動機，同時，汽車發動機也是汽車最為關鍵的動力來源。發動機自身的振動也會帶來其內部零件及其相關附屬裝置的振動問題，并且對于整體的汽車行駛安全以及舒適性也會帶來極大的影響。為了解決這個問題，鋁材料改進品之一的泡沫鋁材料在發動機的支架加工中得到了廣泛的應用，可以十分顯著地降低發動機的振動頻率，將泡沫鋁材料作為原有汽車發動機支架的填充材料，可以很好地將發動機支架的最大位移程度控制在曲軸孔下半圓面中點位置之內，同時，還可以保證汽車的發動機支架和車架連接位置的平面位移始終控制在一個合理的范圍內，大幅度提升汽車行駛的安全以及舒適性能。

1.3 應用于汽車車身以及保險杠加工

鋁材料在汽車車身加工中的應用，對于實現汽車輕量化的生產目標有著極為重要的意義。鋁材料及其合金材料具有可以被壓制成各種復雜程度較高的斷面形狀以及中空形狀型材的優勢，同時鋁材料的比重較小，強度較大，將中空鋁材作為汽車的車身以及保險杠部分的主要制作材料，與鋼制的車身相比，重量可以減輕30%～40%，同時具備與鋼制車身等同的抗沖擊強度。除此之外，在汽車發生碰撞事故的同時，還可以將因為碰撞帶來的沖擊能進行部分的吸收，極大地保障了駕駛人員以及乘客的人身安全。

1.4 應用于汽車熱交換器加工

汽車內部的熱交換器主要是用來將發動機工作時產生的溫度降低，同時，車內的熱交換器和家用的空調相比，工作目的基本一致，只是在體積及重量上需要大幅度的降低。因為鋁材料在質量、導熱性以及鑄造性上優勢，在汽車的熱交換器中得到了廣泛的應用，特別是在無釬劑釬焊技術的發明之后，因為很好地解決了鋁制品的焊接問題，鋁材料就成為了汽車熱交換器的制造首選材料。目前，汽車熱交換器的制造材料是以擠壓性質多孔鋁管以及高頻釬焊扁鋁管為主。

2 鋁材料作為汽車材料需要繼續改進的地方

雖然鋁材料成為了汽車材料的主要組成部分，并且在最近的十年之內得到極為快速的發展，但其依然有著如下幾個方面需要改進：第一，成型問題。雖然，如今的鋁合金材料的整體延伸性達到了30%，但是，在局部的延伸性上依舊存在著不盡如人意的問題，和鋼制品的實際延伸率依舊有著不小的差距，為此在使用鋁合金材料設計汽車產品的過程中需要保障材料的穩定形變，防止因為突變帶來鋁合金材料拉裂的問題。第二，運輸方案的改進。鋁材料及其合金材料無法如同鋼制構件一般進行磁力搬運，為此需要設計全新的鋁合金材料運輸方案。

3 總結

目前，受到汽車生產輕量化、安全化生產目標的影響，鋁材料成為了汽車制造材料的首選，在車身結構、保險杠、發動機支架及熱交換器等構件加工中得到了廣泛應用。但在未來，依舊需要改進其成型以及運輸問題，才可以保障鋁材料在汽車生產中的廣泛應用。