在當今發(fā)動機技術(shù)提升難度日益加大、動力電池效率不盡如人意的背景下，不論對傳統(tǒng)燃油汽車，還是新能源汽車，輕量化技術(shù)都是一項共性的基礎(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，成為目前汽車輕量化技術(shù)發(fā)展中的首選材料。
車身質(zhì)量占汽車總質(zhì)量的40%左右，對于整車的輕量化而言，車身的輕量化起著舉足輕重的作用。
我們今天就來聊一聊汽車車身用鋁合金零件關(guān)鍵制造技術(shù)，包括鋁合金汽車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。
鋁合金在車身上的應(yīng)用
鋁合金的牌號依據(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。
汽車車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，汽車車身的不同受力部位會采用不同系列型號的板材、型材、管材及高性能鑄鋁等鋁合金材料。
骨架部分：車身受力最大的部分，采用2000系或7000系材料，可熱處理強化。
外板部分：車身次要的受力部位，采用5000系或6000系材料。
車門部分：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還具有高的強度。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。目前鋁鑄件主要運用到電動車電池包結(jié)構(gòu)箱體上比較多。
汽車車身用鋁合金零件關(guān)鍵制造技術(shù)
汽車車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），不能滿足車身零件高精度、高可靠性、高效率和低缺陷制造的要求。汽車車身零件的液壓成形技術(shù)在歐美、日韓等發(fā)達國家的汽車產(chǎn)業(yè)中獲得了大量應(yīng)用，設(shè)備最高壓力達到了400 MPa，加工出鋁合金汽車發(fā)動機罩內(nèi)外板、車門內(nèi)外板及翼子板等覆蓋件已裝車應(yīng)用。
大型鋁鑄件、液壓成形部件是鋁合金成型的兩項核心技術(shù)。
與沖壓工藝相比，液壓成形工藝的優(yōu)勢如下：
（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。
這項技術(shù)在國外已成為汽車輕量化的主流技術(shù)，并朝著集成化、快速化、大型化、精確化等方面發(fā)展。雖然國內(nèi)在大噸位液壓成型樣機研制方面已經(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：
（1）基于鋁板液壓成形設(shè)計知識的欠缺。提供給設(shè)計人員的液壓成形知識不系統(tǒng)、不全面，造成我國設(shè)計人員無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)動作系統(tǒng)并未得到實際的應(yīng)用，工裝和模具開發(fā)成型難度大、調(diào)試周期長，因而成本較高，在國內(nèi)車型仍鮮見應(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、潤滑與摩擦狀態(tài)等諸多因素的影響，目前仍是一項待進一步研究開發(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)——平均每小時生產(chǎn)零件（ASPH）大于540件。
近年來，鋁合金板溫成形技術(shù)開始應(yīng)用于汽車車身。目前，板材溫成形沖壓技術(shù)用于車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，鋁板沖壓模具開發(fā)難度大、調(diào)試周期長，因而成本較高，難以滿足高檔轎車車身件的質(zhì)量要求。
型材擠壓成形在車身設(shè)計中，應(yīng)用空間框架設(shè)計可使車身的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度提高60% 。型材擠壓成形技術(shù)是一項車身框架型材伺服控制擠壓彎曲一體成形技術(shù)，也是實現(xiàn)空間框架設(shè)計的主要技術(shù)手段。
德、日、美等國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)也相繼被開發(fā)出來，如高速擠壓、靜水擠壓、無殘料擠壓、變截面擠壓等。
中高檔汽車如奧迪、寶馬旗下眾多車型、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。
型材擠壓成型過程實際是從產(chǎn)品設(shè)計開始的。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)計形狀也會決定鋁型材性能以及擠壓模具的形狀。
