铝材在汽车制造技术中的应用

张艳龙

（国机智骏科技有限公司 江苏南京 210000）

引言

铝材的特殊性质，决定了铝材的发展轨迹和应用范围。铝材的可塑性比较强，材质轻便，曾一度在我国的各个行业受到关注和推广，应用范畴也是十分广泛。广泛程度大到飞机轮船、小到家用厨具，所以一时间对铝材的青睐可见一斑。近年来，我国乃至世界对于铝材用途的探索更是五花八门，推陈出新。最主要的应用应该归咎于汽车制造业，因为铝材的特殊性质，应用范畴也逐渐在扩大。铝材导热性能比较强，至今汽车的缸体结构仍旧保留了铝的材质。铝材还具有防锈的特性，因此在汽车零部件中，一些容易生锈且设计和要求强度不是很高的部件中也使用了铝材。铝材在推动汽车制造技术和轻量汽车的发展道路上，必定是顺利且持久的。

1 铝材

铝材使用十分广泛，我们熟知的电线电缆、门窗、灯具、门把手、电气组件、包装材料、容器、厨具等等，铝材的使用是设计的行业最多的。铝材具有良好的抗腐蚀性，因为其是惰性金属，所以能够防止酸碱盐的腐蚀作用。铝材还具备良好的性能寿命，及时其在十分恶劣的装饰环境下，其使用寿命能够达到五十年以上。还有就是铝材的美观性，因为其靓丽的外表面，深受广大女性的爱戴。铝还具备一定的耐热性，家用铝箔是拷贝事物的不二之选。因此，由上文介绍可以得知，铝材是应用最为普遍的金属材料。

2 铝材的应用给汽车制造带来的挑战

虽然说铝材有诸多优点，给汽车制造业也带来了很多结构上的改革措施，但铝材本身也存在着很多难以克服的困难。铝材熔点低，给焊接带来了很大的不便，且这些问题在很大程度上很难有突破。还有就是铝材与其他金属相比，同样的厚度，在进行焊接作业时更容易穿孔。我们都知道，铝的导热性能是十分好的，曾经在一段期间内走入了厨具行列，且深受大众喜爱，但这一特点缺给焊接工艺带来了难题，因为其良好的导热性能，焊接时通常会伴随裂纹。所以，鉴于铝材的以上问题，严重制约了铝材在汽车制造业的应用，影响了汽车向着轻量化的发展进程。

3 铝材连接技术在汽车制造中的应用

3.1 自冲铆接工艺（SPR）的应用

根据铝材的硬度和低强度，可以成为铆接技术的首选材料，这句话似乎前后矛盾，但这项技术的设计者确实是利用了铝材的刚性和可塑性，进而产生了一种叫做自冲铆接技术。此项技术的特点就是，用铝材制作铆钉，然后经过一个动力装置给予铆钉一个动力，然后使得铆钉能够穿过需要进行铆接的材料，铆钉在穿过铆接材料后，由于受到前端刚性材料的阻挡，而自动变形形成一个弯头或批头。这项技术能够实现的要点就是充分利用了铝材的特性，将铝材的物理特性发挥到了极致，使得相邻的两块材料被紧紧地铆在了一起。

3.2 流钻螺钉连接（FDS）的应用

目前，根据铝材特点，应用于实际中的技术还有流钻螺钉连接技术，该项技术的应用是充分利用了铝材的刚性和带热性特性而完成的。首先，需要将铝材制作成一个带有螺纹的螺钉，然后将螺钉安装在具有一定转速的电动螺丝刀上，经过电动螺丝刀给螺钉提供转动动力，螺钉及会轻而易举的被钻进材料中去，这样一来螺钉将材料仅仅的连接在了一起。此项技术的应用主要集中在一些特殊的场合，对于环境或材料有特殊需求的情景中。现阶段，该项技术已经立项将被应用于汽车轻量化发展战略中，也许会为未来打造铝车身奠定技术基础。

3.3 电阻焊技术的应用

随着经济的发展，且节能环保理念的不断深入，汽车行业也应该紧紧围绕在以绿色、环保、节能为发展理念的周围。因此，汽车行业注定向着轻便安全环保的目标发展。但是，上文已经提到铝材不能经受瞬间高温，因为瞬间高温会使得铝材形成裂纹，这一难题的破解之法就是在铝材中加入其它强度较高的金属。提升铝材硬度的同时，也提升了铝材的熔点，使得铝材能够被充分利用到汽车制造行业中去。

再有就是对铝材采用一些特殊的处理工艺，这种处理不仅能够解决铝材焊接的难题，还能推动汽车行业向着理想的方向发展。这种方法就是给铝材一个特殊的电极帽，当焊枪给予带有电极帽的铝材大电流时，铝材受热融化，此时将融化了的铝材按压在需要焊接的部位，焊接接口被牢牢的焊接在了一起。此种方法也存在弊端，且成本较高。

3.4 激光复合焊的应用

激光复合焊是激光焊和MIG焊两种方法同时作用于焊接区，激光束在焊缝垂直方向输入热量，同时MIG焊在后方熔化焊丝，也向焊缝输入热量。开始焊接时，MIG焊电源先形成电弧加热工件，工件表面会挥发出大量的金属蒸汽，从而使激光束的能量传输更加容易，形成挥发孔，顺利将激光的所有能量传到工件上。激光复合焊焊接过程稳定，焊接速度快，形成的熔池大，搭桥能力好，具有很好的柔性和适应性（如焊铝）及经济性。此项技术必将成为后期铝材焊接的主流技术，该焊接固有的焊接特性以及经济效益，对于推动铝材在其他领域的应用发挥了很大的推动力。随着经济技术的不断发展，激光复核焊接技术还会更加完善，操控性会更强，前景会更加广阔。

3.5 搅拌摩擦焊（FSW）的应用

搅拌摩擦焊（FSW）是一种在机械力和摩擦热作用下的固相连接方法。搅拌摩擦焊过程中，一个柱形带特殊轴肩和针凸的搅拌头旋转着缓慢插入被焊接工件，通过搅拌头的高速旋转，使其和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生摩擦热，搅拌头邻近区域的材料热塑化。当搅拌头旋转着向前移动时，热塑化的金属材料从搅拌头的前沿向后沿转移，并且在搅拌头轴肩与工件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密固相连接接头。搅拌摩擦焊作为一种固相焊接方法，焊前工件无需严格的表面清理准备要求，焊接过程中也无烟尘和飞溅，同时噪声低。由于搅拌摩擦焊仅仅是靠焊头旋转并移动，逐步实现整条焊缝的焊接，所以比熔化焊甚至常规摩擦焊更节省能源。搅拌摩擦焊大多应用于挤压型材和较厚板材。

4 结束语

综上所述，随着社会经济一体化进程的不断加深、加快，汽车制造行业更加意识到了只有倡导节能环保，才能保持汽车行业的持续稳定发展。铝材材料应用的不断深入，加之铝材焊装技术的不断完善，轻量汽车备受青睐和宠爱的时代背景下，良好经济效益的推动刺激下，国家节能环保政策的不断鼓舞下，越来越多的事实证明了唯有在汽车制造业中不断深化铝材的应用和开发，才能推动汽车制造业经久不衰的发展。同时，铝材工艺需要深入研究和开发，从整体结构上提升车辆的安全性，才能保障驾驶员和乘员的生命财产安全不受威胁。