铝合金焊接在汽车轻量化上的应用

丁常栋

摘 要：随着时代的发展和进步，汽车轻量化已经成为发展趋势和方向。而这其中离不开铝合金复合材料的应用，并通过材料的优化达到更好的应用效果。基于此，本文就铝合金焊接在汽车轻量化上的应用进行分析，希望可以为汽车轻量化的优化提供借鉴。

关键词：铝合金焊接；汽车轻量化；应用分析

一、汽车轻量化的意义

随着节能、环保意识逐渐深入人心，汽车生产也朝着绿色化、节能化以及轻量化的方向发展。汽车轻量化是企业行业发展的必然趋势，符合现代生产的文化价值倾向。之所以现阶段汽车行业提倡轻量化，是因为各个企业行业察觉到了企业轻量化蕴含着巨大的社会以及经济效益。汽车轻量化的意义在于以下几个方面：从资源节约、环境保护这个角度来看，汽车轻量化，控制了汽油消耗量，降低了温室气体的排放，减少汽车的使用对于大气环境的污染和破坏，节约了汽油资源；从企业竞争这个角度来看，汽车轻量投资显示了企业长远的投资远见，实现了最大化的经济效益，开辟了汽车行业的营销热点，提升了汽车企业在市场中的核心竞争力；从消费者消费需求来讲，轻量化汽车降低了汽油的消耗，节约了汽车使用成本，支持轻量化汽车的发展，也为节能减排做出了自己的贡献；从社会角度来讲，轻量化汽车实现了更多的运输效益，带动了物流业的发展。

二、汽车轻量化上所使用的铝合金焊接材料

1.铸造铝合金

铸造铝合金，是最常见的促使汽车轻量化的铝合金焊接材料之一。铸造铝合金，优势明显，限制较小，因此，可以应用的范围较为广阔。从汽车发动机、活塞到汽车车轮、零部件，都可以看到铸造铝合金的影子。但是，即便是使用再广泛，也有不及的范围，就比如在对铸件硬度要求较高的零件中，几乎看不到是以铸造铝合金为原材料的零部件，这也透露出铸造铝合金自身的一个缺陷，耐热性不够。但是，相关研究人员也在尽量弥补这一缺陷，例如铸造锻造法以及半固态成型法的出现，大大提高了铸造铝合金作为汽车焊接材料的硬度、强度。

2.变形铝合金

变形铝合金同样是汽车轻量化上所使用的铝合金焊接材料之一。铝合金板带材、挤压型材和锻造材是变形铝合金的主要组成材料。变形铝合金在实现汽车轻量化方面效果显著，主要是应用在汽车车身之上。随着变形铝合金的性能优势体现的逐步明显，变形铝合金的使用范围不断扩大到散热器、车轮以及悬架系统零件等方面。变形铝合金是铝合金经过多道程序、生产工艺之后，引发了铝合金结构、形状发生改变。变形铝合金自身在硬度以及刚度方面性能较为良好，质量较轻，成本较低，因此，在汽车外壳中被广泛采用。

3.铝基复合材料

铝基复合材料是汽车轻量化上所使用的铝合金焊接材料最罕见的材料来源，因为，其投入成本较高以及对于技术要求较高，因此，铝基复合材料目前使用频率较低。铝基复合材料唯一的缺陷，就是密度低，但是其具备的性能优势也是十分明显的，例如抗热疲劳性良好；强度高以及比模量较高等等。但是，影响铝基复合材料推广的关键因素还是在于其投资成本十分巨大，可以承担起来的消费者数量有限，许多汽车生产厂商不愿意耗费巨资来投资铝基复合材料，但是，一些大型的汽车生产商还是将铝基复合材料应用到了连杆、制动钳等这些零部件上。

三、铝合金焊接在汽车轻量化上的应用

1.轻质材料发动机

发动机是汽车重要的设备之一，为汽车启动、行使以及加速等提供了充足的动力，因此，有人将发动机比作是汽车的“心脏”。发动机虽然占地面积并不大，但是其质量占了汽车质量的至少20%，因此，足以见得，要想实现汽车轻量化，发动机是主要的切入口，而在发动机中，单个机体的质量占据了整个发动机质量的 25-35%。在促使汽车发电机在实现轻量化的作用的时候，要善于抓住机体这个重點，从降低机体质量出发，将铝合金材料应用到机体以及发动机中去，降低质量的效果十分明显。

2.轻质材料变速器壳体

变速器实现了对于汽车的减速和制动，是汽车运行系统的关键。实验结果发现，将铝合金材料应用到变速器壳体中，对于变速器在实现汽车加速以及制动过程中，对其安全性没有产生消极的影响，同时也达到了降低变速器质量的效果，因此，铝合金焊接在汽车变速器壳体的应用也逐步得到了推广。

3.轻质材料底盘悬挂

该项技术率先被奥迪公司投入应用，并且其合理性得到了充分的证明。奥迪汽车公司，作为在世界范围内家喻户晓的世界汽车品牌，最先开始探索从底盘悬挂来实现汽车的轻质化，将铝合金这种轻质材料应用到底盘悬挂上，并且发现在其他同等条件下，应用了轻质材料的底盘悬挂，车身的确轻巧了许多。后来，在奥迪公司的带动下，在全国范围内，许多汽车企业都使用了铝合金作为底盘悬挂的材料，对于汽车轻量化的实现是大有裨益的。

4.全铝车身设计

国外汽车生产厂商，为了进一步实现企业轻量化水平，依托自身先进的科学技术力量，率先开始了对于全铝汽车车身的设计，其中，奥迪汽车公司在全铝车身设计工作的研究技术在世界范围内都是遥遥领先的，其中，最为成功的代表就是奥迪A8，其车身全部采用铝材料制作而成的，因此，整车的质量接近于中型车，因此足以见得，全铝车身设计虽然成本较高，但是对于实现轻质量的汽车具有辅助作用。奥迪全铝车身设计是依靠压铸件来组成的，因此，轻量结构系数达到了1.5。

5.轻质材料汽车散热器

以往，汽车散热器主要是以铜作为设计原料，但是，随着铜材料的材料成本逐渐加大，汽车生产商开始探索一种可以代替铜材料的金属材料，于是铝凭借自身较低的价格以及良好的性能，取代了铜材料，成为了汽车散热器的主要组成材料。铝合金在汽车散热器的使用，初步取得了较为良好的效果。但是碍于各个汽车生产商的技术，在多数情况下，只能实现以铜箔为汽车散热器的材料。

结语：

汽车轻量化是现代汽车工业发展的重要趋势，也是新材料与汽车发展相结合的重要表现。在肯定铝合金材料在汽车应用上的显著作用同时，更加需要探索其应用的优化路径，通过行之有效的措施和手段促进铝合金材料在汽车上的应用，让汽车实现轻量化的有效发展，为汽车行业发展提供动力。

参考文献

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（作者单位：中信渤海铝业控股有限公司）