铝合金的汽车轻量化应用案例

作者:龚淑娟 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2015-07-14
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由于很好的轻量化效果,铝合金已经在发动机、变速器、轮毂、防撞梁等方面大规模应用,主要包括铸造铝合金和变形铝合金两大类,其中变形铝合金是车厂关注的重点,铸造铝合金则朝向附加值高、减重效果明显的方向发展。此外,随着铝合金技术的发展,目前又有很多新型的铝合金材料也已在汽车上得到了应用,比如快速凝固铝合金、铝基复合材料及泡沫铝合金等。

 

捷豹XE全铝车身车型明年国产

捷豹是全铝车身的代表作。目前,捷豹路虎计划在2016年前完成3款车型的投产,其中捷豹XE车型采用了全铝车身,而该技术已成为未来捷豹车型的发展趋势,国产车型也将使用。

代表着捷豹目前最新技术成果的iQ[Al]模块化铝质平台架构,为旗下产品降低车身重量起到了至关重要的作用。新平台所用铝合金材料型号为RC5754,其刚性较传统铝合金更强,同时重量也将大幅降低,这也意味着使用该材料后,车辆将拥有更加出色的燃油经济性以及更为令人满意的操控表现。

 

雪佛兰新迈锐宝的“瘦身科技”

头顶“2014年度美系中高级车销量冠军”的雪佛兰迈锐宝将在今年底推出换代车型,整车重量将减轻136kg。除了采用高强度钢减重54kg外,铝合金的应用是其最大亮点。

新迈锐宝的车身面板多采用铝材质打造,全新铝材质打造的前引擎罩相比现款钢制引擎罩轻了3kg,底盘以及悬挂组件也多采用铝金属打造。铝合金的一些小零部件通过技术革新其自重也大大降低,包括电动车窗控制器,相比现款减重1.9kg,中控台面板减轻0.8kg,中控台上的所有组件共减轻1kg。

新迈锐宝搭载的全新1.5升涡轮增压EcoTec汽油引擎也是全铝合金材质的结构——铝合金的缸盖和缸体,相比现款搭载的2.5升引擎减重39kg。

 

新一代奥迪A4减重120kg

近日,奥迪在德国正式发布了新一代奥迪A4车系的“定妆稿”,这款内部编号B8的新系列是大众MLB纵置引擎模块化下的产物,不变的前置前驱和四驱布局,并大量采用高强度铝合金制造。铝合金车身的优势在于让整辆车整备质量比前作下降了120kg,同时风阻系数有所提升,A4 Senda为0.23,A4 Avant旅行车则要高一些,但也只有0.26。

 

多种新型铝合金材料推陈出新

目前,随着铝合金技术的发展,很多新型的铝合金材料也在汽车上得到了应用。

1. 快速凝固铝合金。马自达汽车公司利用喷射沉积Al-Si-Fe-Cu-Mg 合金制造了一种新型发动机转子,提高了发动机效率,能节油20%。

2. 铝基复合材料。以陶瓷纤维、晶须、微粒等为增强材料生产铝基复合材料,其强度、耐热性、耐磨性等大幅度提高,可用做发动机零件。此外,颗粒增强铝基复合材料还可用于制造车辆发动机的汽缸体、活塞和连杆等部件。

3. 泡沫铝合金。泡沫铝合金是一种在金属基体中分布有无数气泡的多孔材料,这种材料的质量更轻、强重比更高,并具有更高的吸能特性、高阻尼特性和吸振特性。泡沫铝材料构件的重量可比钢件轻约25%,而构件的稳定性可提高30%。将泡沫铝填充于两个高强度外板之间制成的“三明治板材”,在用于车身顶盖板时,可提高刚度、减重并改善保温性能;在用于保险杠、纵梁和一些支柱零件上时,可以增加吸能特性,在轻量化的同时,又提高了碰撞安全性。

目前,奔驰、宝马、丰田、现代等汽车公司都在开发泡沫铝材料轿车保险杠和一些结构件,有些公司已通过碰撞试验。宝马和澳大利亚轻金属性能研究中心(LKR)还联合研发了一种泡沫铝结构的发动机支架。德国Karmann公司已经选用泡沫铝夹心板制造轿车顶盖板和底板,其刚度比原来的钢构件高7倍,而其质量却比钢件轻25%;用泡沫铝夹心板制造的轿车底板,每平方米质量比钢制底板减轻50%左右。

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