在當(dāng)今發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)提升難度日益加大、動(dòng)力電池效率不盡如人意的背景下，不論對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車(chē)，還是新能源汽車(chē)，輕量化技術(shù)都是一項(xiàng)共性的基礎(chǔ)技術(shù)。鋁合金作為一種具備多種優(yōu)良性能的輕質(zhì)材料，成為目前汽車(chē)輕量化技術(shù)發(fā)展中的首選材料。
車(chē)身質(zhì)量占汽車(chē)總質(zhì)量的40%左右，對(duì)于整車(chē)的輕量化而言，車(chē)身的輕量化起著舉足輕重的作用。
我們今天就來(lái)聊一聊汽車(chē)車(chē)身用鋁合金零件關(guān)鍵制造技術(shù)，包括鋁合金汽車(chē)板材和管件液壓成形工藝、板材溫沖壓成形技術(shù)、型材擠壓成形和結(jié)構(gòu)件鑄造（鑄鋁）成形技術(shù)等。
鋁合金在車(chē)身上的應(yīng)用
鋁合金的牌號(hào)依據(jù)所含非鋁元素的種類與含量的不同，分為1000到9000共九大系列。
汽車(chē)車(chē)身用鋁合金材料主要包括：銅元素含量最高、硬度也較高的2000系，主含鎂元素、又稱“鎂鋁合金”的5000系，鎂硅含量高、抗腐蝕和抗氧化性能好的6000系，汽車(chē)車(chē)身的不同受力部位會(huì)采用不同系列型號(hào)的板材、型材、管材及高性能鑄鋁等鋁合金材料。
骨架部分：車(chē)身受力最大的部分，采用2000系或7000系材料，可熱處理強(qiáng)化。
外板部分：車(chē)身次要的受力部位，采用5000系或6000系材料。
車(chē)門(mén)部分：采用5000系或6000系材料。
地板部分：采用5000系或6000系材料。
鑄件：采用高性能鑄鋁合金，可熱處理強(qiáng)化。
鋁鑄件被制造能夠承載大載荷的部件，明顯減輕了重量但同時(shí)還具有高的強(qiáng)度。這些板件具有復(fù)雜的幾何形狀，通常是用真空壓鑄的方式，使它具有較高強(qiáng)度。鋁鑄件還具有高的延展性，良好的焊接性能，較高的塑性，保證了在發(fā)生碰撞時(shí)的高安全性。這些鑄件的鋁合金類型是5000或6000系列鋁合金。目前鋁鑄件主要運(yùn)用到電動(dòng)車(chē)電池包結(jié)構(gòu)箱體上比較多。
汽車(chē)車(chē)身用鋁合金零件關(guān)鍵制造技術(shù)
汽車(chē)車(chē)身用鋁合金零件主要有鑄造(鑄鋁)連接件、覆蓋件(板材沖壓)、擠壓型材骨架結(jié)構(gòu)件、液壓成形板材覆蓋件和管材結(jié)構(gòu)件等。
普通沖壓工藝加工鋁合金表面質(zhì)量差，成品率低（只有70% 左右），不能滿足車(chē)身零件高精度、高可靠性、高效率和低缺陷制造的要求。汽車(chē)車(chē)身零件的液壓成形技術(shù)在歐美、日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中獲得了大量應(yīng)用，設(shè)備最高壓力達(dá)到了400 MPa，加工出鋁合金汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)外板、車(chē)門(mén)內(nèi)外板及翼子板等覆蓋件已裝車(chē)應(yīng)用。
大型鋁鑄件、液壓成形部件是鋁合金成型的兩項(xiàng)核心技術(shù)。
與沖壓工藝相比，液壓成形工藝的優(yōu)勢(shì)如下：
（1）減小毛坯尺寸，節(jié)約材料；
（2）提高成形極限，減少成形道次；
（3）零件的表面質(zhì)量和尺寸精度大幅提高；
（4）降低配套模具數(shù)量和成本；
（5）減少后續(xù)機(jī)械加工和組裝焊接量；
（6）可以成形形狀復(fù)雜、變形程度大、整體性要求高的零件。
這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外已成為汽車(chē)輕量化的主流技術(shù)，并朝著集成化、快速化、大型化、精確化等方面發(fā)展。雖然國(guó)內(nèi)在大噸位液壓成型樣機(jī)研制方面已經(jīng)取得成功，如1600 t 和1050 t 材料液壓成形設(shè)備，但是在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用鋁板液壓成形技術(shù)還存在著以下主要難點(diǎn)：
（1）基于鋁板液壓成形設(shè)計(jì)知識(shí)的欠缺。提供給設(shè)計(jì)人員的液壓成形知識(shí)不系統(tǒng)、不全面，造成我國(guó)設(shè)計(jì)人員無(wú)法或根本不能夠考慮到液壓成形技術(shù)在輕量化結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用。
（2）面向液壓成形技術(shù)的鋁板材料成形性和零件質(zhì)量控制體系的研究不足。多數(shù)面向普通沖壓成形的鋁板材料成形性和零件質(zhì)量控制研究的結(jié)果并不適用于液壓成形技術(shù)。
（3）諸多的工裝模具及超高壓液壓源系統(tǒng)面向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)有待突破。
（4）以鋁板液壓成形為核心的全系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的裝備研究不完善。
由于上述原因，面向產(chǎn)業(yè)化的并聯(lián)動(dòng)作系統(tǒng)并未得到實(shí)際的應(yīng)用，工裝和模具開(kāi)發(fā)成型難度大、調(diào)試周期長(zhǎng)，因而成本較高，在國(guó)內(nèi)車(chē)型仍鮮見(jiàn)應(yīng)用。
鋁合金板溫成形工藝受到材料成形性能、工藝參數(shù)與模具的設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑與摩擦狀態(tài)等諸多因素的影響，目前仍是一項(xiàng)待進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)的板料沖壓成形新技術(shù)。如果得到突破，則可以提供高效率成形技術(shù)——平均每小時(shí)生產(chǎn)零件（ASPH）大于540件。
近年來(lái)，鋁合金板溫成形技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身。目前，板材溫成形沖壓技術(shù)用于車(chē)身鋁板沖壓仍存在一些不足，主要表現(xiàn)在以下方面。
（1）成形性還需繼續(xù)改善。鋁合金板材的局部拉延性不好，容易產(chǎn)生裂紋，特別是形狀比較復(fù)雜的零件。
（2）零件表面質(zhì)量不夠理想。為避免拉裂，常常導(dǎo)致沖壓拉伸不充分，作為外覆蓋件容易出現(xiàn)局部面畸變等缺陷，影響表面質(zhì)量。
（3）尺寸精度不容易掌握，回彈難以控制。由于上述原因，鋁板沖壓模具開(kāi)發(fā)難度大、調(diào)試周期長(zhǎng)，因而成本較高，難以滿足高檔轎車(chē)車(chē)身件的質(zhì)量要求。
型材擠壓成形在車(chē)身設(shè)計(jì)中，應(yīng)用空間框架設(shè)計(jì)可使車(chē)身的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度提高60% 。型材擠壓成形技術(shù)是一項(xiàng)車(chē)身框架型材伺服控制擠壓彎曲一體成形技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)空間框架設(shè)計(jì)的主要技術(shù)手段。
德、日、美等國(guó)已投入大量人力物力，攻關(guān)大型扁寬鋁合金型材擠壓工藝、精密淬火與人工時(shí)效、精整校直等關(guān)鍵技術(shù)。一些新的擠壓技術(shù)也相繼被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如高速擠壓、靜水?dāng)D壓、無(wú)殘料擠壓、變截面擠壓等。
中高檔汽車(chē)如奧迪、寶馬旗下眾多車(chē)型、日產(chǎn)系列、通用君威和君悅以及豐田皇冠等，都采用鋁合金作為防撞梁和吸能盒的材料。
型材擠壓成型過(guò)程實(shí)際是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)始的。產(chǎn)品的使用要求決定了產(chǎn)品的許多最終參數(shù)，如產(chǎn)品的機(jī)械加工性能、表面處理性能以及使用環(huán)境要求等決定了被擠壓鋁合金的種類。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)形狀也會(huì)決定鋁型材性能以及擠壓模具的形狀。
