0  引言

隨著(zhù)現代汽車(chē)制造業(yè)的不斷發(fā)展，汽車(chē)制造材料更加強調安全性、美觀(guān)性以及可回收性且要實(shí)現輕量化。而鋁合金憑借其密度小、耐腐蝕性好等優(yōu)良性能，且鋁合金的塑性?xún)?yōu)良，鑄、鍛、沖壓工藝均使用，逐漸成為現代汽車(chē)制造業(yè)的“寵兒”。鋁合金在現代汽車(chē)制造業(yè)的應用十分廣泛，其在汽車(chē)的諸多部件中都有應用，并取得了良好的效果。有資料表明，用鋁合金結構代替傳統結構鋼，可使汽車(chē)減輕30%-40%。本文主要是研究了鋁合金擠壓型材在汽車(chē)車(chē)身上的應用。

1     鋁合金材料的特點(diǎn)

由于鋁的質(zhì)量輕，約為鋼的1/3，熔點(diǎn)低（660℃），延展性和流動(dòng)性好，易于加工，可制造各種復雜的零部件。另外鋁的表面與空氣中的氧氣形成致密而穩定的氧化膜，從而使鋁具有良好的抗腐蝕性能。通過(guò)在純鋁中加入其它元素能過(guò)大大的提高強度和硬度，除固溶強化外，有些鋁合金還可以熱處理強化，使有些合金的抗拉強度可超過(guò)600MPa。

2     鋁合金在汽車(chē)中的應用分類(lèi)及其選材

2.1   鋁合金在汽車(chē)身上的應用分類(lèi)

當前，用于汽車(chē)制造業(yè)的鋁合金主要分為兩種：一種是變形鋁合金，另一種則是鑄造鋁合金。其中，汽車(chē)車(chē)身上的鋁合金多以變形鋁合金為主，主要有型材、箔材、板材、鍛件等。

2.2    車(chē)身用鋁選材

2.2.1   選材的一般介紹

車(chē)身結構鋁合金擠壓材常用合金除6063、6061外，美系、日系、歐系有所不同，美系以美鋁、加鋁（必拓）開(kāi)發(fā)和運用成熟的合金為主，主要有6005A、7003等，日系以昭和電工、古河電工、神戶(hù)鋁業(yè)、住友、日輕工開(kāi)發(fā)的合金為主，主要有6N01、7N01、7005等，歐系則主要以海德魯、薩帕鋁業(yè)開(kāi)發(fā)的合金為主，主要有6082、6013。

總體來(lái)說(shuō)，車(chē)身材用到大多數中等強度或中等偏高6系各類(lèi)合金，及部分低等級的7系合金。

6系最常用的AA6060,AA6063, AA6008, AA6005A, AA6061，和AA6082中的9種商用合金，前面是一些傳統合金，后面是一些Mg/Si優(yōu)化過(guò)的新合金。Mg、Si含量見(jiàn)2圖，畫(huà)有Mg/Si為1/1和2/1兩條線(xiàn)，6061接近傳統Mg₂Si平衡狀態(tài)2/1，AA6008、GP6060,和GP6063則位于兩條線(xiàn)中間，成份接近Mg/Si等于1/1。

3    車(chē)身結構件對鋁合金擠壓型材的性能要求

3.1   具有適當的強度和剛度

    在汽車(chē)上用鋁合金，主要需求為替代鋼鐵、實(shí)現輕量化。結構整體強度需要達到輕量化后汽車(chē)使用需求。根據中國汽車(chē)輕量化線(xiàn)路圖近期（2016-2020）提出的要求，AHSS級高強鋼強度目標值600MPa。

3.2    具有較好的抗疲勞性能

   由于汽車(chē)長(cháng)時(shí)間、長(cháng)距離使用，結構件不可能更換，鋁合金耐疲勞性質(zhì)顯得十分重要。

3.3   耐腐蝕性

因為表面防腐工藝的采用，汽車(chē)部品不害怕外界環(huán)境腐蝕，但是材料因通過(guò)多道次冷加工、連接，形成的應力腐蝕、電化學(xué)腐蝕對汽車(chē)產(chǎn)品使用壽命和安全性造成巨大影響。如日系汽車(chē)、高鐵曾主流使用7N01材料，后來(lái)全部改用6N01，就是因為抗腐蝕性引起的。

4.  汽車(chē)車(chē)身結構的彎加工

目前，在汽車(chē)工業(yè)中，鋁合金的型材主要用于汽車(chē)防撞梁、腳踏板和頂棚行李架等安全部件，而引人關(guān)注的是鋁合金型材框架的車(chē)身結構，且越來(lái)越受到廣泛的應用，這些零件的特點(diǎn)是將直型材彎曲到最終要求的復雜形狀，并滿(mǎn)足尺寸精確、硬度達標等要求。傳統成形工藝一般采用繞彎、滾灣、拉灣和壓彎等彎曲方法，下面主要從旋轉拉曲、滾輪彎曲、拉伸彎曲以及擠過(guò)彎曲等方法進(jìn)行對比簡(jiǎn)略的介紹汽車(chē)車(chē)身結構件的彎加工。

4.1.1旋轉拉曲法

對簡(jiǎn)單的斷面形狀進(jìn)行二維彎曲時(shí)，加工精度與生產(chǎn)效率高。這種方法的材料送入速度與模具旋轉時(shí)的拉伸速度的均衡對變形的影響很大。

4.1.2滾輪彎曲

多用于加工大型斷面形狀的型材。彎曲半徑很小時(shí)，或要求高精度時(shí)，可邊調整滾輪位置邊對材料進(jìn)行重復加工。相同的滾輪多用于加工斷面尺寸不同的型材的型材，模具費比較低，但加工精度及生產(chǎn)效率不高，所以不適于大批量生產(chǎn)。

4.1.3   拉伸彎曲法

因模具費用高在成本方面不占優(yōu)勢，但有變形的自由度高及加工精度高等優(yōu)點(diǎn)。

4.1.4    擠過(guò)彎曲法

同拉伸彎曲法相比加工精度稍差，但在生產(chǎn)成本方面有利，已得到廣泛使用。

4.1.5   型材彎曲成形的常見(jiàn)缺陷及預防

同板材彎曲一樣，回彈是車(chē)身型材傳統冷彎成形工藝不能回避的一個(gè)問(wèn)題，也是影響車(chē)身型材成形精度重要的因素，現有的工藝很難完全消除，它主要變現整體卸載回彈和局部卸載回彈，形成的主要一下兩個(gè)方面：

(1)  型材彎曲成形后其截面上內外層材料應力分布不均勻，內外層材料受的應   力狀態(tài)相反，如滾彎，繞彎成形;或者內外層材料的應力大小不均一，如拉彎成形;同時(shí)型材內外層材料進(jìn)入塑性狀態(tài)而中心材料仍處于彈性狀態(tài)，彎曲力矩卸載后型材會(huì )產(chǎn)生回彈;

(2)  塑性變形區的材料中總是伴有彈性變形區，所以型材彎曲成形時(shí)，即使型材整個(gè)截面全部材料進(jìn)入塑性狀態(tài)，卸載之后，塑形變形區中的彈性變形部分立即恢復，導致回彈的產(chǎn)生。

回彈是影響、制約模具設計和產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。在實(shí)際彎曲成形過(guò)程中，為了減小回彈對彎曲精度的影響，通過(guò)反復試模、修?；驍抵的M技術(shù)確定型材彎曲的回彈量，再通過(guò)模具補償使彎曲出來(lái)的型材達到所需要的精度。除彎曲回彈外，彎曲過(guò)程中一些外觀(guān)上的缺陷也影響著(zhù)型材的彎曲成形質(zhì)量。這些缺陷的產(chǎn)生與型材的彎曲能力有關(guān)。彎曲能力是指型材被彎曲成沒(méi)有缺陷、具有一定曲率和角度的難易程度，它是由型材的彎曲工藝、幾何尺寸、彎曲程度和材料性能所決定的。但型材，特別是空心和半空心型材，在彎曲過(guò)程中存在很多易產(chǎn)生的缺陷，這嚴重制約了產(chǎn)品的應用，如何有效地解決這些問(wèn)題，是完善彎曲工藝的一個(gè)重要方面。這些缺陷表現主要在a起皺；b扭轉；c橫截面的變形；d彎曲后型材外層和內層的壁厚不一致；e外層破裂和內層塌陷等。

4.2鋁合金車(chē)身及鋼鋁混合車(chē)身的連接工藝

根據輕量化車(chē)身材料的特點(diǎn)、零部件選擇位置的差異，相應的焊接技術(shù)也有所不同，目前比較常用的鋁合金焊接技術(shù)有自沖鉚連接（SPR）、熱熔直鉆（FFS）、鋁點(diǎn)焊、冷金屬過(guò)渡技術(shù)（CMT）、焊接機器人、激光焊接技術(shù)及金屬粘結技術(shù)等。

5   結語(yǔ)

汽車(chē)工業(yè)中，零件的輕量化和高強度對于汽車(chē)的節能降耗、提高安全系數有顯著(zhù)作用。鋁合金因為具有良好的成型性能和較好的強度、耐腐蝕性且成本低等優(yōu)點(diǎn)，被越來(lái)越多地應用到車(chē)身中。隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步，提高汽車(chē)用鋁量，實(shí)現車(chē)身輕量化，已經(jīng)成為當今汽車(chē)制造業(yè)不可或缺的一個(gè)選擇。