當(dāng)今汽車的發(fā)展趨勢為節(jié)油、環(huán)保、輕量化等。鋁合金因為具有良好的成形性能和較好的強(qiáng)度、耐腐蝕性且成本低等優(yōu)點，被越來越多地應(yīng)用到汽車底盤、發(fā)動機(jī)及車體中。因此，提高汽車的用鋁量，實現(xiàn)輕量化，已經(jīng)成為當(dāng)今汽車制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步的一個重要環(huán)節(jié)。
歐美的第一家鋁制品公司成立后不久，在1899年的柏林國際汽車展覽會上，就第一次展示了鋁在汽車車體上的一些應(yīng)用。一戰(zhàn)結(jié)束后，鋁在汽車車體上的應(yīng)用有了進(jìn)一步的發(fā)展。在美國工業(yè)革命時期，福特汽車公司首次大批量生產(chǎn)了鋁制車體轎車，制造成本較以前降低了很多。第一輛“高含量”的鋁制車體轎車是在20世紀(jì)50年代初由法國Panhard Dyna汽車公司生產(chǎn)的，當(dāng)時使用的是5xxx鋁鎂合金，其優(yōu)點是易成形且耐腐蝕。
20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)，使燃油轎車的需求大大增加。危機(jī)爆發(fā)前，在一些輕結(jié)構(gòu)的組件（如缸蓋和鋁制變速箱殼體）中，鋁制品的使用已經(jīng)歷了很長的發(fā)展時間，并且都是鑄鋁。通常，所有用于外部車體的鋁制品都是6xxx鋁鎂合金，主要是由于這種合金具有良好的成形性能和較好的強(qiáng)度，并具有耐腐蝕性；在內(nèi)部組件中，則選擇5xxx鋁鎂合金，它們的成形性最好。在日本，鋁制品出現(xiàn)了三次發(fā)展，鋁制品行業(yè)的AlMg4.5Gu（AA5002）和AlMg5.5Gu（AA5023）兩種鋁合金也被應(yīng)用在外部車體上，這種材料具有良好的延展性和較高的硬度，甚至在一些變形較小的區(qū)域也可以很好地使用。
1982年，奧迪汽車公司開發(fā)了一種新型概念車門，這種車門出現(xiàn)在奧迪100第三代的系列轎車上。該設(shè)計使內(nèi)車門的玻璃、門鎖和窗框先形成一個組裝整體，最后再裝配到白色的車體上，這種輕質(zhì)材料易于人工安裝，因此在側(cè)圍蒙皮設(shè)計中，選用這種沖壓成形鋁材。在隨后的幾年里，這種技術(shù)又應(yīng)用在奧迪A80系列汽車上，但連接技術(shù)更加優(yōu)化了，使用鐵將蒙皮連接處固定牢，這種技術(shù)一直延用到現(xiàn)代汽車制造中。1985年，奧迪汽車公司展示了奧迪100這款概念轎車，差不多與鋼制系列車相同。奧迪汽車公司組裝了約100輛轎車，并對其整體性能、NVH、耐沖撞性和全天行駛性能進(jìn)行了測試。
1988年，奔馳汽車公司展示了一款鋁制概念城市轎車，該車類似于今天的小型轎車。乘客區(qū)大量使用了鑄鋁——包括車內(nèi)地板、防火墻和乘客區(qū)的4個車頂部件，從而減少了零件的數(shù)量并降低了組裝成本。
其后，雷諾汽車公司開發(fā)了一款輕型越野轎車Spider，車體選擇了鋁制品成形技術(shù)。先對一些鋁材進(jìn)行彎曲加工，然后進(jìn)行機(jī)械加工，最后再利用MIG焊接技術(shù)對連接處進(jìn)行焊接處理。
2002年，在汽車市場上出現(xiàn)了幾款鋁制車體的轎車，其年產(chǎn)量從幾百輛到6萬多輛。由于鋁制品能滿足加工的多樣性——整片沖壓、擠壓、鍛造、鑄造等，因此，無論在技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都具有一定的意義。一方面，對板材進(jìn)行拉伸或進(jìn)行擠壓的工藝所使用的刀具極其昂貴；另一方面，如特殊加工時，一旦生產(chǎn)線和加工刀具的調(diào)整結(jié)束后，整個加工過程很快就完成。當(dāng)大批量生產(chǎn)時，既縮短了加工時間，又能使加工成本得到控制；當(dāng)小批量生產(chǎn)時，成本的多少取決于昂貴的刀具和機(jī)械設(shè)備的投資。
典型擠壓件額外的加工制造工藝（如彎曲加工、切割、液壓成形、鉆孔等），在小批量生產(chǎn)時，平均加工成本很低（主要是刀具成本較低），但由于加工時間較長，與沖壓件的加工相比，成本的降低幅度要小一些。因此，在產(chǎn)量較小的轎車生產(chǎn)中，設(shè)計時更傾向于使用先進(jìn)的擠壓技術(shù)。
在對那些較薄的車體部件進(jìn)行鑄造加工時，需要依靠真空高壓的沖模技術(shù)。初期，這種沖模加工的成本要比用刀具進(jìn)行擠壓加工的成本高得多，高壓沖模鑄件刀具因為磨損需要周期性地更新，這樣就再次增加了投資，但是，隨著鑄造加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在很多情況下需要幾種加工技術(shù)集成在一起，因此，成本逐漸降低。
奧迪汽車公司和美鋁公司（Alcoa）合作生產(chǎn)了第一部空間框架概念車，根據(jù)產(chǎn)量需要，將不同半成品材料合理地混合在一起。在第一代奧迪A8上，大量使用了鑄鋁材料，并將幾塊蒙皮進(jìn)行了連接，改變了它們的外部輪廓曲線，前部擠壓加工成縱向曲線——弧線和六邊形一體的流線形，側(cè)圍蒙皮可擠壓成直線形，也可彎曲，然后再進(jìn)行機(jī)械加工。大部分蒙皮都是擠壓件和鑄造件，僅僅有一小部分是沖壓件。 除大約近70處MIG焊接之外，BIW 是通過近1100處鉚釘自行連接固定，大約有500處點焊接和180處鉚釘釘牢。隨著產(chǎn)量的增加，在第二代奧迪A8上，加工鋁制品時，要求與自動化工業(yè)結(jié)合起來，同時，對液壓擠壓加工技術(shù)的精確性要求更高。用激光焊接來取代MIG焊接技術(shù)，能提高鋁制品加工的焊接速度，同時降低了熱量。鑄造組件的數(shù)量從50減少到20，同時增加了鑄造組件的尺寸，甚至可以在容易撞碎的地方使用鋁制品，如柱形支架等。把鋁制品蒙皮組件與白色的車體組裝在一起時，90%以上的連接處是由機(jī)器人來完成的。
今天，鋁制品應(yīng)用在汽車車體上時，為增加彎曲強(qiáng)度和降低無彈性變形危險系數(shù)，需要經(jīng)過一個額外的熱處理過程。將來，可以通過噴漆烘干循環(huán)來增加鋁合金的彎曲強(qiáng)度——這是一個降低成本的重要方法。同時降低成本，也來自以下幾
個方面：
● 在要求提高鋁制半成品生產(chǎn)效率的同時，也要求降低機(jī)械加工時的工藝誤差，從而提高設(shè)計精度；材料的成形、摩擦和更復(fù)雜的幾何流線等技術(shù)的革新。
● 新一代的激光技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，延長了激光資源使用壽命，提高了生產(chǎn)效率，同時，降低了維護(hù)、保養(yǎng)成本。非真空的電子光束焊接技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用于鋁制品組件的生產(chǎn)加工中，還將會應(yīng)用到其他領(lǐng)域。
● 傳統(tǒng)的鋁制品加工制造方法也能應(yīng)用于汽車車體中，但首先需要在實踐中獲取經(jīng)驗，也只有積累經(jīng)驗，才能削減成本；同時通過削減成本，進(jìn)一步擴(kuò)大市場。這對于所有的汽車工業(yè)和生產(chǎn)廠家來說，都是一條正確的生產(chǎn)規(guī)律。
總之，用鋁合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵，可使整車質(zhì)量減輕30%～40%，制造發(fā)動機(jī)可減重30%，制造缸體和缸蓋可減重30%～40%，轎車全鋁車身比原鋼材制品輕40%以上，汽車鋁合金車輪減重可達(dá)50%左右。
汽車輕量化的需求使得鋁合金的發(fā)展面臨一個更廣闊的空間，據(jù)專家預(yù)測，汽車材料鋁化率達(dá)到60%以上在經(jīng)濟(jì)上是可取的。據(jù)此推測，未來汽車的鋁化極限可達(dá)30%～50%或更高。鋁制品加工具有良好的再循環(huán)應(yīng)用特性，這對于未來轎車的生產(chǎn)都是必不可少的，同時，不同的半成品材料和相關(guān)的技術(shù)競爭也將會繼續(xù)下去。
（轉(zhuǎn)載）
