丁常棟

摘 要：隨著時代的發(fā)展和進(jìn)步，汽車輕量化已經(jīng)成為發(fā)展趨勢和方向。而這其中離不開鋁合金復(fù)合材料的應(yīng)用，并通過材料的優(yōu)化達(dá)到更好的應(yīng)用效果?；诖?，本文就鋁合金焊接在汽車輕量化上的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望可以為汽車輕量化的優(yōu)化提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鋁合金焊接；汽車輕量化；應(yīng)用分析

一、汽車輕量化的意義

隨著節(jié)能、環(huán)保意識逐漸深入人心，汽車生產(chǎn)也朝著綠色化、節(jié)能化以及輕量化的方向發(fā)展。汽車輕量化是企業(yè)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，符合現(xiàn)代生產(chǎn)的文化價值傾向。之所以現(xiàn)階段汽車行業(yè)提倡輕量化，是因為各個企業(yè)行業(yè)察覺到了企業(yè)輕量化蘊(yùn)含著巨大的社會以及經(jīng)濟(jì)效益。汽車輕量化的意義在于以下幾個方面：從資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)這個角度來看，汽車輕量化，控制了汽油消耗量，降低了溫室氣體的排放，減少汽車的使用對于大氣環(huán)境的污染和破壞，節(jié)約了汽油資源；從企業(yè)競爭這個角度來看，汽車輕量投資顯示了企業(yè)長遠(yuǎn)的投資遠(yuǎn)見，實現(xiàn)了最大化的經(jīng)濟(jì)效益，開辟了汽車行業(yè)的營銷熱點，提升了汽車企業(yè)在市場中的核心競爭力；從消費者消費需求來講，輕量化汽車降低了汽油的消耗，節(jié)約了汽車使用成本，支持輕量化汽車的發(fā)展，也為節(jié)能減排做出了自己的貢獻(xiàn)；從社會角度來講，輕量化汽車實現(xiàn)了更多的運輸效益，帶動了物流業(yè)的發(fā)展。

二、汽車輕量化上所使用的鋁合金焊接材料

1.鑄造鋁合金

鑄造鋁合金，是最常見的促使汽車輕量化的鋁合金焊接材料之一。鑄造鋁合金，優(yōu)勢明顯，限制較小，因此，可以應(yīng)用的范圍較為廣闊。從汽車發(fā)動機(jī)、活塞到汽車車輪、零部件，都可以看到鑄造鋁合金的影子。但是，即便是使用再廣泛，也有不及的范圍，就比如在對鑄件硬度要求較高的零件中，幾乎看不到是以鑄造鋁合金為原材料的零部件，這也透露出鑄造鋁合金自身的一個缺陷，耐熱性不夠。但是，相關(guān)研究人員也在盡量彌補(bǔ)這一缺陷，例如鑄造鍛造法以及半固態(tài)成型法的出現(xiàn)，大大提高了鑄造鋁合金作為汽車焊接材料的硬度、強(qiáng)度。

2.變形鋁合金

變形鋁合金同樣是汽車輕量化上所使用的鋁合金焊接材料之一。鋁合金板帶材、擠壓型材和鍛造材是變形鋁合金的主要組成材料。變形鋁合金在實現(xiàn)汽車輕量化方面效果顯著，主要是應(yīng)用在汽車車身之上。隨著變形鋁合金的性能優(yōu)勢體現(xiàn)的逐步明顯，變形鋁合金的使用范圍不斷擴(kuò)大到散熱器、車輪以及懸架系統(tǒng)零件等方面。變形鋁合金是鋁合金經(jīng)過多道程序、生產(chǎn)工藝之后，引發(fā)了鋁合金結(jié)構(gòu)、形狀發(fā)生改變。變形鋁合金自身在硬度以及剛度方面性能較為良好，質(zhì)量較輕，成本較低，因此，在汽車外殼中被廣泛采用。

3.鋁基復(fù)合材料

鋁基復(fù)合材料是汽車輕量化上所使用的鋁合金焊接材料最罕見的材料來源，因為，其投入成本較高以及對于技術(shù)要求較高，因此，鋁基復(fù)合材料目前使用頻率較低。鋁基復(fù)合材料唯一的缺陷，就是密度低，但是其具備的性能優(yōu)勢也是十分明顯的，例如抗熱疲勞性良好；強(qiáng)度高以及比模量較高等等。但是，影響鋁基復(fù)合材料推廣的關(guān)鍵因素還是在于其投資成本十分巨大，可以承擔(dān)起來的消費者數(shù)量有限，許多汽車生產(chǎn)廠商不愿意耗費巨資來投資鋁基復(fù)合材料，但是，一些大型的汽車生產(chǎn)商還是將鋁基復(fù)合材料應(yīng)用到了連桿、制動鉗等這些零部件上。

三、鋁合金焊接在汽車輕量化上的應(yīng)用

1.輕質(zhì)材料發(fā)動機(jī)

發(fā)動機(jī)是汽車重要的設(shè)備之一，為汽車啟動、行使以及加速等提供了充足的動力，因此，有人將發(fā)動機(jī)比作是汽車的“心臟”。發(fā)動機(jī)雖然占地面積并不大，但是其質(zhì)量占了汽車質(zhì)量的至少20%，因此，足以見得，要想實現(xiàn)汽車輕量化，發(fā)動機(jī)是主要的切入口，而在發(fā)動機(jī)中，單個機(jī)體的質(zhì)量占據(jù)了整個發(fā)動機(jī)質(zhì)量的 25-35%。在促使汽車發(fā)電機(jī)在實現(xiàn)輕量化的作用的時候，要善于抓住機(jī)體這個重點，從降低機(jī)體質(zhì)量出發(fā)，將鋁合金材料應(yīng)用到機(jī)體以及發(fā)動機(jī)中去，降低質(zhì)量的效果十分明顯。

2.輕質(zhì)材料變速器殼體

變速器實現(xiàn)了對于汽車的減速和制動，是汽車運行系統(tǒng)的關(guān)鍵。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將鋁合金材料應(yīng)用到變速器殼體中，對于變速器在實現(xiàn)汽車加速以及制動過程中，對其安全性沒有產(chǎn)生消極的影響，同時也達(dá)到了降低變速器質(zhì)量的效果，因此，鋁合金焊接在汽車變速器殼體的應(yīng)用也逐步得到了推廣。

3.輕質(zhì)材料底盤懸掛

該項技術(shù)率先被奧迪公司投入應(yīng)用，并且其合理性得到了充分的證明。奧迪汽車公司，作為在世界范圍內(nèi)家喻戶曉的世界汽車品牌，最先開始探索從底盤懸掛來實現(xiàn)汽車的輕質(zhì)化，將鋁合金這種輕質(zhì)材料應(yīng)用到底盤懸掛上，并且發(fā)現(xiàn)在其他同等條件下，應(yīng)用了輕質(zhì)材料的底盤懸掛，車身的確輕巧了許多。后來，在奧迪公司的帶動下，在全國范圍內(nèi)，許多汽車企業(yè)都使用了鋁合金作為底盤懸掛的材料，對于汽車輕量化的實現(xiàn)是大有裨益的。

4.全鋁車身設(shè)計

國外汽車生產(chǎn)廠商，為了進(jìn)一步實現(xiàn)企業(yè)輕量化水平，依托自身先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)力量，率先開始了對于全鋁汽車車身的設(shè)計，其中，奧迪汽車公司在全鋁車身設(shè)計工作的研究技術(shù)在世界范圍內(nèi)都是遙遙領(lǐng)先的，其中，最為成功的代表就是奧迪A8，其車身全部采用鋁材料制作而成的，因此，整車的質(zhì)量接近于中型車，因此足以見得，全鋁車身設(shè)計雖然成本較高，但是對于實現(xiàn)輕質(zhì)量的汽車具有輔助作用。奧迪全鋁車身設(shè)計是依靠壓鑄件來組成的，因此，輕量結(jié)構(gòu)系數(shù)達(dá)到了1.5。

5.輕質(zhì)材料汽車散熱器

以往，汽車散熱器主要是以銅作為設(shè)計原料，但是，隨著銅材料的材料成本逐漸加大，汽車生產(chǎn)商開始探索一種可以代替銅材料的金屬材料，于是鋁憑借自身較低的價格以及良好的性能，取代了銅材料，成為了汽車散熱器的主要組成材料。鋁合金在汽車散熱器的使用，初步取得了較為良好的效果。但是礙于各個汽車生產(chǎn)商的技術(shù)，在多數(shù)情況下，只能實現(xiàn)以銅箔為汽車散熱器的材料。

結(jié)語：

汽車輕量化是現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的重要趨勢，也是新材料與汽車發(fā)展相結(jié)合的重要表現(xiàn)。在肯定鋁合金材料在汽車應(yīng)用上的顯著作用同時，更加需要探索其應(yīng)用的優(yōu)化路徑，通過行之有效的措施和手段促進(jìn)鋁合金材料在汽車上的應(yīng)用，讓汽車實現(xiàn)輕量化的有效發(fā)展，為汽車行業(yè)發(fā)展提供動力。

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（作者單位：中信渤海鋁業(yè)控股有限公司）