铝合金材料在汽车车身结构上的应用

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1、臣翟铝合金材料在汽车车身结构上的应用杨嫡王镝胡健张海华(泛亚汽车技术中心有限公司，上海201201)【摘要】介绍了铝合金材料的特点和在汽车车身结构上的应用现状，并通过对铝合金材料的分类及其力学性能的研究，探讨了铝合金材料在车身结构应用上的优势和难点，展望了铝合金材料在车身结构应用上的前景。【Abstract】Thecharacteristicandapplicationofaluminumalloymaterialintheautomotivebodystructureisintroduced．Throughthestudyofcla

2、ssificationandmechanicalpropertiesofaluminumalloymaterial，theapplicationadvantagesanddificultiesofthealuminumalloymaterialinthebodystructurearediscussed．Thewidelyapplicationofaluminumalloymaterialonthebodystructureisex-peered．【关键词】铝合金车身应用doi：10．3969／j．issn．1007-4554．201

3、4．08．15金还可以热处理强化，使抗拉强度超过60OMPa。0引言因此它在汽车上的用量呈现持续增长的趋势，北美、欧洲和日本汽车的单车平均用铝量逐年都在增加。国外研究公司DuckerWorldwide调查结果随着世界石油储备的日益减少，车身轻量化显示，以铝代替钢制造汽车可使车身结构重量减已成为汽车制造技术发展的必然趋势，降低汽车轻30％～40％。宝马5系列采用了全铝合金的前重量最直接的方法就是在车身结构上大量使用铝舱结构，由铝挤压件、铸铝件、铝冲压件组成，仅重合金与高强钢轻量化材料。本文主要研究了铝合47．6kg，见图1。相对于同结构

4、的钢制前舱，节省金材料在车身结构上的应用。了30％的重量。同时这个创新结构满足了刚度、强度、成型性、制造工艺、耐腐蚀等方面的要求¨。1铝合金的特点和应用现状奥迪A8、R8和捷豹xJ均采用了全铝合金车身。奥迪A8的车身结构材料分布见图2，可见除8％铝的密度小，仅为2．7g／cm(属轻金属)，约为为高强钢之外，其余都是铝合金材料。全新一代钢的1／3。由于铝的熔点较低，流动性好，易于制路虎揽胜创造性地采用全铝承载式车身轻量化技造各种形状复杂的零件。另外铝的表面容易氧化术，较之前一代采用钢制车身结构的揽胜车身重形成致密而稳定的氧化膜，所以耐腐

5、蚀性也比较量降低39％。目前在欧洲和北美开发的超轻车计好。在铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金，划中，铝合金已经占到53％，这个比例将在未来几铝合金相对于纯铝，可以提高强度和硬度，有些铝合年有大幅度的提升。收稿日期：2014—05—23上海汽车2014．08·59·各种粉尘附着、空气污染等原因使零件表面产生表2车身用挤压铝型材的力学性能碰伤、划伤、污渍等缺陷，从而对零件的连接造成型号抗拉强度／屈服强度／延伸率／抗腐可焊可挤影响。所以要对模具和设备的清洁、环境的粉尘、MPaMPa％蚀性性压性空气污染等方面采取措施，确保零件的清洁和完6

6、o63一T5l8514512优良优好。6NO1．T5275245l2优良优6061一T63l027512良良良(3)铝钢的连接技术目前还不成熟。由于铝7003．3'536032518良优一般和钢的晶体结构、物理及化学性质相差悬殊，异种7N01．T5380315l7良优不好金属连接极易生成脆性金属间化合物(FeA1、FeA1、FeA1)，而且铝合金表面的氧化膜的存在2．3冲压铝都对接头性能有很大影响l3J。目前采用的机械连冲压铝在车身上的应用已经比较成熟，多用接方法(如铆接、自攻螺钉)有如下缺点：连接的气于外覆盖件和一些强度要求不高的薄

7、壁零件，例密性较差、会留下明显的连接痕迹、对车身零件的如侧围外板、顶盖、地板等。车身所用铝板主要有公差要求高等。随着铝合金材料在车身结构上应5000系列(A1一Mg)和6000系列(A1．Mg—Si)。用的广泛，各主机厂对铝钢的机械连接正在做一车身常用铝板的力学性能见表3，铝合金板的系列的深入研究：连接型面之间涂胶、机械连接位延伸率和r值远远小于钢板，所以当铝合金板代替置的选择尽量避免外露、提高车身零件的尺寸稳钢板时，可能出现局部拉延不好，容易产生裂纹。定性等。同时建立连接技术的数据库，使连接的在结构设计时要尽可能地保证形状不突变，让

8、材强度和可靠性、效率、质量控制得到理论分析的支料容易流动以避免开裂。持，最终能更有效地应用在铝制车身上。表3车身常用铝板的力学性能4结语型号抗拉强度／屈服强度／延伸率／MPn值r值aMPa％5182一O275151260