汽车轻量化已成为汽车行业市场竞争的重要方式。 本文以铝合金轻量化为途径，立足于汽车行业，讲解不同性能铝合金的应用及实例。
一、铝合金在车辆行业的优势
铝是地幔中最集中的金属元素。 它重量轻，具有良好的塑性和耐腐蚀性，在加工成本、机械性能、利用率、制造工艺、产品表面性能等方面具有显着的优势。
1.1 节能环保优势
通过大数据统计分析，车辆的质量与车辆的油耗之间存在着密切的关系。 各方认为，汽车产业对环境改善影响较大。 VOC主要来自汽车尾气，根据世界造纸商会的研究，汽车每轻10%，就能减少尾气排放5-6%。 据资料显示，车辆自重每减轻1Kg，每趟可减少油耗0.7L[1]。
随着汽车保有量的减少和人们环保意识的增强，汽车尾气排放和报废汽车的处理成为社会关注的问题。 科学证明，车辆越轻，节油效果越显着，车辆尾气排放量越低，对环境的影响也越小。 同时，铝制品的重复利用率很高，可以达到80%左右。 优越的性能决定了铝合金材料在汽车轻量化领域的重要地位。
1.2 车辆行驶性能和安全性能的提高
随着人们生活水平的提高，对车辆行驶的高速性、舒适性、安全性等方面的要求也越来越高。 车辆自重减轻后，车身重心提高，车辆行驶变得更加平稳舒适，旋转和振动部件的噪音显着降低。 由于铝合金的性能和车身结构可以充分吸收碰撞时形成的能量，增加对车辆的伤害，更安全； 同时可以减轻动力和动力传动系统的负载，使车辆能够在较低的牵引负载状态下运行。 显示原始或更好的性能。
2、铝合金在汽车生产中的应用
2.1 铸造铝合金
铸造铝合金在车辆上应用最广泛，约占所有铝制品的77%。 大多数车辆生产中也采用这种工艺。 铝合金铸造工艺主要有重力铸造、低压铸造、精密铸造、压铸等工艺类型。 上述加工工艺基本上具有产品质量稳定、尺寸精度高、易于批量生产的特点。 近年来，随着汽车轻量化发展的更高要求，铸造铝合金的加工技术开始从重力铸造、低压铸造向注射成型、轧制加工方式转变。
铸造铝合金主要用于制造底盘缸体、变速器、离合器壳体、摇臂、缸体、制动卡钳、制动盘、轮胎等车辆预制件。 其中铝合金具有良好的导热性和耐腐蚀性，满足车辆底盘缸盖、缸体的材料性能要求； 轮胎用铝合金凭借其规格精度高、硬度高、散热性能好、质量相对较高。 重量轻、能够减少垂直和水平振动等特点增强了其用途。
在车辆上使用铝合金轮胎具有显着的减重效果。 重型车辆和小型车辆上使用的铝合金轮胎比传统钢胎轻30-40%。 英国一家公司采用分离轧制方法生产整体薄板车轮，比厚板注塑车轮轻50%左右。 铝合金轮胎对于同直径规格轮胎的压缩硬度有所提高。 这样制造的轮胎不需要组装工作，适合批量生产。
2.2 变体铝合金
改性铝合金具有组织致密、成分和性能均匀、强度高、塑性好、比硬度高、批量质量稳定等特点。 根据能否热处理，分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金。 可热处理强化铝合金包括AL-Cu系合金、AL-Mg-Si系合金、AL-Zn-Mg系合金、AL-其他元素合金； 非热处理强化铝合金包括纯铝系合金、铝锰系合金、铝硅合金、铝镁合金。
改性铝合金在车辆上主要用于制造车门、热交换器、防抱死制动系统、保险杠、行李箱、座椅、引擎盖、轮毂盖、消声器盖、制动总成防护罩等结构件和装饰件。 其中，改性铝合金由于可以有效减轻相应部件的质量，广泛应用于车辆结构件、挂件的生产； 铝制换热器的重量比黄铜换热器重37%-45%，这对于散热非常重要。 法国的设备镀铝率已经达到60%-70%以上，而法国已经达到90%-100%。
2.3 半固态成形工艺
半固态成形技术起源于上世纪。 该工艺是目前较为先进的铝合金成形工艺之一。 铝合金制品的浆料在成型前处于固液共存状态。 这种状态有利于保证铝合金的顺利填充。 填充工件。 半固态成形工艺以其有效避免铸造缺陷形成、改善零件热性能、提高零件规格精度、延长使用寿命等优点，在各国车辆制造中受到重视。的磨削工具。
2.4 泡沫型材
泡沫型材是金属碳化物的短毛中含有无数气泡的微孔材料。 这些材料重量较轻，强度重量比较高钢板钢材单位重量，具有较高的吸能、阻尼、吸振特性； 在两块高硬度外板之间填充泡沫铝制成的披萨片，可用于保险杠、纵梁和一些支撑件，当贴在其上时，可以降低吸收冲击能量的能力，在减轻重量的同时提高了冲击安全性。
2.5 铝基复合材料
近年来，铝基复合材料因其具有高比硬度、高导热率、低热膨胀系数、良好的耐磨性、尺寸稳定性和抗疲劳性等优异的热学和化学性能而受到汽车行业的关注。 。 台湾已开发出铝基复合材料底盘活塞、曲轴等产品。
我国西南学院研制出陶瓷纤维增强铝基复合材料活塞，早已应用于汽车底盘和大马力汽油发动机。 活塞寿命提高3-5倍，底盘动力也显着提升，车辆油耗和废气排放大幅降低； 与普通铝合金相比钢板钢材单位重量，这些陶瓷纤维使铝基复合材料的低温伸长率和硬度提高了20%至40%，线膨胀系数提高了20%。
3、铝合金在轻卡零部件上的应用
铸造铝合金具有广泛的应用范围。 公司产品中铝端盖、脚踏板、遥控支撑块及单体受力产品等结构件均采用重力铸造加工； 软卧支撑座椅、固定支撑等复杂受力产品产品采用压铸加工而成。 改性铝合金在公司产品中的应用综合考虑了产品重量、成型方式、模具成本等。以坐垫产品为例，在相同工况条件下，产品所遭受的位移和挠度如图所示1：
图1 铝垫位移与应力对比
通过分析比较，在产品中使用铝合金材料不仅减轻了产品重量，而且提高了产品性能和产品安全性。
新的成型工艺和复合材料的使用在汽车轻量化过程中极其重要。 其中，采用半固态成型技术成型的产品具有热性能优异、气密性好、规格精度高、铣削量少且无需铣削等特点。 公司将其应用于前后悬架支撑、过渡支架、变速支撑等受力条件复杂的产品。 以控制系统支持为例：
图2 控制系统支架优化前后性能变化
通过产品结构优化、铝合金材料研究和新工艺应用，大幅减少了换档支架的挠度和变形，安全系数提高了2倍，减重比例达到60%左右。
4、铝合金在汽车行业的应用前景
随着能源问题和环保问题日益突出，以及人们安全意识的不断增强，汽车轻量化已成为必然趋势。 经过多种轻量化材料的研究和试用，铝合金以其优良的热性能、实惠的价格、多样的加工方法成为汽车轻量化的主要选择材料。 作为汽车零部件制造企业，铝合金轻量化已经开始，铝合金汽车零部件的普及也不会遥远。 未来，随着铝合金加工技术的发展，汽车制造中的钢件将会以铝制品的形式出现在公众的视野中。
