鋁合金及鋁合金車身應(yīng)用與開發(fā)課件

1、鋁合金及鋁合金車身應(yīng)用與開發(fā)課件鋁合金及鋁合金車身應(yīng)用與開發(fā)課件24354651、1系鋁合金主要用途：高純鋁主要用于科學實驗，化學工業(yè)等；2、2系鋁合金主要用途：航空工業(yè)（2014合金），螺絲（2011合金）等；3、3系鋁合金主要用途；飛機上使用的導(dǎo)油無縫管（3003合金），易拉罐（3004）；4、 4系鋁合金主要用途：鑄、鍛造用材；5、 5系鋁合金主要用途：汽車用內(nèi)板6、 6系鋁合金主要用途：汽車用外板（6009、6010等）、型材（6061，6063）等；7、 7系鋁合金主要用途：超硬鋁合金，航空材料，主要依賴進口；8、8系鋁合金主要用途：鋁箔等；9、九系鋁合金主要用途：備用合金；知名的鋁

2、合金材料廠家：西南鋁、南南鋁、中國忠旺（鋁擠壓）71、1系鋁合金主要用途：高純鋁主要用于科學實驗，化學工業(yè)等6變形鋁：沖壓、擠壓、鍛造6系及六系以上才能進行熱處理8變形鋁：沖壓、擠壓、鍛造6系及六系以上才能進行熱處理7原C40項目，前防撞梁本體采用6082，吸能盒采用6063-T5第二位也可以用大寫字母表示，（C、I、L、N、P、Q、Z除外）；A是原始鋁合金、其余為改型鋁合金）9原C40項目，前防撞梁本體采用6082，吸能盒采用60638109111012111312鋁合金加工工藝分類鋁合金工藝類型鑄造鋁合金變形鋁合金差壓鑄造高壓鑄造低壓鑄造.擠壓沖壓鍛造鍛造14鋁合金加工工藝分類鋁合金工藝類

3、型鑄造鋁合金變形鋁合金差壓131514一、沖壓鋁合金1）引言2）鋁合金沖壓件的工藝難點及常見缺陷3）鋁合金沖壓件的產(chǎn)品設(shè)計準則16一、沖壓鋁合金1）引言代表車型：Audi A8代表車型：Jaguar XJ 傳統(tǒng)車身結(jié)構(gòu) 全鋁空間框架結(jié)構(gòu)（ASF）擠壓件壓鑄件沖壓件沖壓件沖壓件沖壓件全鋁車身結(jié)構(gòu)1）引言以鋁為主、輔以剛代表車型：Audi A8代表車型：Jaguar XJ 傳統(tǒng)車成型工藝聯(lián)接前準備聯(lián)接工藝涂裝工藝擠壓成型壓鑄鋁板沖壓沖鉚激光釬焊MIG釬焊。 全鋁車身工藝沖壓工藝焊接工藝涂裝工藝點焊CO2保護焊。鋼板沖壓前處理需添加氟化劑不同于傳統(tǒng)方式，全鋁車身制造工藝有其特殊性、復(fù)雜性和多樣性水洗

4、鈍化傳統(tǒng)鋼制車身工藝提高鋁的漆膜附著力一、鋁合金比較活潑、容易發(fā)生氧化和腐蝕、二、鋁合金容易導(dǎo)熱、焊接過程中大量的熱量迅速被鋁和其它合金內(nèi)部，被無故消耗掉；水洗鈍化：通過化學反應(yīng)在鋁合金表面形成一層鈍化膜，使鋁合金表面保持長效粘合連接性，具有穩(wěn)定的表面電阻，使焊點熔池附近的焊接。成型工藝聯(lián)接前準備聯(lián)接工藝涂裝工藝擠壓成型壓鑄鋁板沖壓沖鉚激172）鋁合金沖壓件的工藝難點及常見缺陷1、成形性差類別牌號拉伸極限(MPa)屈服極限(MPa)總伸長率(%)均勻伸長率(%)n值r值外板6022-T4322811827.524.30.2660.5976111-T4326513025.823.70.2520.

5、7666111-T428316525.023.00.2470.5526016-T421011027.0/0.280/6016-T4P23011527.0/0.290/C336-T4325211530.726.20.2970.698內(nèi)板5182-O27614425.818.80.3070.9995754-O2129925.821.60.2960.7571、鋁合金屈強比高；一定范圍內(nèi)越低，加工性能越好；2、鋁合金塑性應(yīng)變比r值小；r值越大，成型性越好。鋼材一般都在1以上。3、n值加工硬化指數(shù)，一般越大越好；FLD曲線成型極限圖安全區(qū)破裂區(qū)臨界區(qū)安全區(qū)屈服強度等級類別牌號拉伸極限(MPa)屈服極限(

6、MPa)均勻伸長率(%)n值r值180DC01270140-280370.21.6DC03270140-240440.221.83DC04270130-210440.241.93140-160DC06260110-170460.2482.12B170P1340170-260430.231.83210-230B180H1340180-260380.2141.84SPHC270-430.20.96192）鋁合金沖壓件的工藝難點及常見缺陷1、成形性差類別牌號182、起皺傾向嚴重起皺與鋼板相比，鋁板的起皺與開裂之間的窗口較窄，起皺傾向嚴重。202、起皺傾向嚴重起皺與鋼板相比，鋁板的起皺與開裂之間的窗1

7、93、回彈量大，零件精度控制困難鋁板的彈性模量僅為鋼板的三分之一，零件更易回彈。由于鋁板回彈量大于鋼板，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)預(yù)留足夠的型面補償再加工余量。根據(jù)實踐經(jīng)驗，鋁板零件需要的補償再加工次數(shù)往往會比鋼板多一次。213、回彈量大，零件精度控制困難鋁板的彈性模量僅為鋼板的三204、包邊性差，易開裂和產(chǎn)生“桔皮”缺陷包邊品質(zhì)評價等級224、包邊性差，易開裂和產(chǎn)生“桔皮”缺陷包邊品質(zhì)評價等級21平直包邊形式水滴狀包邊形式（1）采用包邊模包邊預(yù)包邊 + 終包邊 23平直包邊形式水滴狀包邊形式（1）采用包邊模包邊預(yù)包邊 +22 優(yōu)點包邊角度靈活，可完成常規(guī)包邊模包邊工藝無法完成的包邊角度適用于鋁板的包邊

8、。常規(guī)包邊模包邊工藝通常會導(dǎo)致鋁板的包邊開裂滾輪包邊工藝造成的包邊回彈量較小 難點包邊路徑的優(yōu)化設(shè)計包邊調(diào)試需要計算機預(yù)編程以及現(xiàn)場程序調(diào)整，對工作人員的技術(shù)要求較高。（2）采用滾輪包邊24 優(yōu)點包邊角度靈活，可完成常規(guī)包邊模包邊工藝無法完成的包235、板材表面氧化層粘性強，影響模具使用壽命鋁板表面氧化層在板料拉延過程中與模具表面摩擦較大，易剝落并粘在模具表面造成模具損傷。實驗證明，設(shè)計鋁合金拉延摸時模具表面用鍍鉻處理方法相比其它方法更能有助于減小鋁板表面擦傷和降低因表面氧化層剝落而造成得模具磨損。255、板材表面氧化層粘性強，影響模具使用壽命鋁板表面氧化層246、修邊后毛刺較大并碎屑堆積嚴重

9、， 零件面品受到影響且模具維護成本增加毛刺：修邊殘屑：鋁板修邊殘屑和毛刺來源于刃口初始切入以及與板材斷面之間的摩擦，其嚴重程度取決于修邊角度和刃口間隙。修邊速度對其影響程度不大。如何減少鋁板修邊的殘屑和毛刺是鋁合金推廣應(yīng)用的首要研究課題。266、修邊后毛刺較大并碎屑堆積嚴重，毛刺：修邊殘屑：鋁板修253）鋁合金沖壓件的產(chǎn)品設(shè)計準則1、鋁合金板的零件的形狀不宜太復(fù)雜，深度不宜太深，形狀、深度的過渡盡可能平緩 產(chǎn)品半徑R：6t-9t 產(chǎn)品側(cè)壁拔模角不小于3沿凹坑截面的最大線長變化小于12%（LAD/LABCD） 2、通過增加內(nèi)外板的支撐點，增強鋁合金外板的抗彎曲能力零件名稱厚度材料前罩外板1.0m

10、m6系鋁合金前罩內(nèi)板1.0mm5系鋁合金273）鋁合金沖壓件的產(chǎn)品設(shè)計準則1、鋁合金板的零件的形狀不263、翻邊設(shè)計鋁板四門兩蓋的總成工藝通常采用滾輪包邊。外板翻邊高度要求外板翻邊所在的周邊區(qū)域翻邊高度（mm）直面部分用于非水滴狀包邊9用于水滴狀包邊13外凸面部分7內(nèi)凹面部分用于非水滴狀包邊9用于水滴狀包邊13角部5mm平面圓角半徑15mm3.515mm平面圓角半徑50mm4.550mm平面圓角半徑100mm5.5100mm平面圓角半徑300mm6.0平面圓角半徑300mm8.0外凸面內(nèi)凹面283、翻邊設(shè)計鋁板四門兩蓋的總成工藝通常采用滾輪包邊。外板27翻邊高度的公差要求翻邊高度公差要求mm7

11、mm1.54.5mm高度7mm0.753.5mm高度4.5mm0.529翻邊高度的公差要求翻邊高度公差要求mm7mm1.528302931303231333234331、側(cè)圍外板鋼材4-5序；左右側(cè)圍模具費用1500萬；2、鋁合金模具需6序，左右側(cè)圍模具費用3000萬左右。351、側(cè)圍外板鋼材4-5序；左右側(cè)圍模具費用1500萬；341、鋼板；熱成型板，B柱加強板3、鋁鑄件2、鋁型材4、鋁沖壓板361、鋼板；熱成型板，B柱加強板3、鋁鑄件2、鋁型材4、鋁353736383739384039414042414342444345444645SPR：自沖鉚接工藝；FDS：旋轉(zhuǎn)攻絲鉚接；47SPR：自

12、沖鉚接工藝；FDS：旋轉(zhuǎn)攻絲鉚接；46484749485049515052傳說中的全鋁車身其實并非全鋁，而是采用多種材料、多種工藝組合而成的“全鋁”車身。51新一代奧迪A8車身結(jié)構(gòu)材料示意圖傳說中的全鋁車身其實并非全鋁，而是采用多種材料、多種工藝組合52由上圖可以看出，車身的整體框架由鋁型材搭建，關(guān)鍵部位采用鋁制鑄件進行聯(lián)接，保證結(jié)構(gòu)強度。車身表面采用鋁制鈑金件。為了進一步降低車身重量，車廂后部采用了碳纖維材料。車廂部分采用高強度合金鋼。這樣的材料組合，真正實現(xiàn)了輕量化領(lǐng)域中的至上名言“在合適的位置用合適的材料”54由上圖可以看出，車身的整體框架由鋁型材搭建，關(guān)鍵部位采用53555456555

13、756585759586059為什么需要鋁合金？1、汽車輕量化設(shè)計可以直接提升油耗、排放、制動性能；整備質(zhì)量減重10%剎車：減短3mm油耗：降低百公里0.7L加速度：提升0.5S剎車：減少7%輪胎壽命：提升7%節(jié)省10%動能（1）車身質(zhì)量每減輕100kg，則百公里油耗可減少0.2-0.8L，一般為4.5%左右；（2）車身質(zhì)量每減輕3%，則可以節(jié)油1%-3%；（3）汽車整車質(zhì)量降低1%，則油耗可減少0.7%；汽車質(zhì)量每減輕330-440kg，可節(jié)省燃油費用20%左右。61為什么需要鋁合金？整備質(zhì)量減重10%剎車：減短3mm油耗60汽車的燃油消耗和車重之間的關(guān)系很難用簡單的數(shù)學關(guān)系式表達清楚，但可

14、以從理論分析和實驗驗證兩個方面找到它們之間的關(guān)系。汽車行駛必須要克服多種阻力做功，汽車阻力F可以由下式表達：式中， 由上式可以看出，汽車阻力由四部分構(gòu)成：爬坡阻力、滾動阻力、加速阻力和空氣阻力。除了空氣阻力主要與車身形狀、大小有關(guān)外，其它三項均與整車質(zhì)量成正比。因此，汽車輕量化是節(jié)能的一項有利措施。輕量化依據(jù)62汽車的燃油消耗和車重之間的關(guān)系很難用簡單的數(shù)學關(guān)系式表達61純電動車輕量化（指數(shù)）評估純電動汽車的整備質(zhì)量除了與其尺寸有關(guān)，還與新能源系統(tǒng)的重量密切相關(guān)，在實現(xiàn)一定續(xù)航里程的情況下，新能源系統(tǒng)的重量主要取決于電池容量。 引入整備質(zhì)量、等效體積、續(xù)航里程、電池容量指標、定義用于純電動汽車

15、輕量化平鍵一純電動車輕量化指數(shù)Le，其表達式為： Le=（W*C）/（V*S） 其中： Le：為純電動車輕量化指數(shù) W：整備質(zhì)量（kg） V：為等效體積，m C：電池容量，KWH； S：綜合工況下的續(xù)航里程；3Le：為純電動車輕量化指數(shù)越小，輕量化水平越高，在現(xiàn)有電池技術(shù)條件，提升輕量化水平，車身減重有其現(xiàn)實的必要性。63純電動車輕量化（指數(shù)）評估純電動汽車的整備質(zhì)量除了與其尺623、純電動車型、國外品牌 續(xù)航里程、售件、驅(qū)動形式、車型對比序號產(chǎn)商類別車型電動車平臺改制續(xù)航里程售價萬驅(qū)動形式車型1國外品牌特斯拉（ModelS）EV專屬平臺/400-61363.82-123.81后置后驅(qū)/雙電機

16、四驅(qū)中大型SUV2特斯拉（ModelX）EV專屬平臺/417-54280.8-133.74雙電機四驅(qū)中大型SUV3雪佛蘭Bolt/基于GAMMa改造32230前置前驅(qū)小型車4日產(chǎn)LEAF/騏達改制322/前置前驅(qū)小型車5?？怂笶V/?？怂垢闹魄爸们膀?qū)小型車6大眾e-golf/高爾夫改制前置前驅(qū)小型車7起亞-soul ev/Soul改制小型車8寶馬i3FSAR185/24544.98/45.58后置后驅(qū)小型車9奔馳SmartSmart13523前置前驅(qū)微型車643、純電動車型、國外品牌序號產(chǎn)商類別車型電動車平臺改制續(xù)634、純電動車型、自主品牌 續(xù)航里程、售件、驅(qū)動形式、車型對比序號產(chǎn)商類別車型

17、電動車平臺改制續(xù)航里程售價萬驅(qū)動形式車型1國內(nèi)品牌江淮IEV/和悅A13改制17017.98前置前驅(qū)小型車2北汽EV/紳寶D20改制20015.69小型車比亞迪E6/老奧德賽改制40035.98MPV3比亞迪秦EV/秦改制30029.18緊湊車4長安逸動EV/逸動改制20012.99緊湊車5力帆620EV/620改制25321.93緊湊車6眾泰云100/Z100改制15516.99微型車7野馬T70EV/T70改制15023.98緊湊車SUV8帝豪EV/新帝豪改制25312.78緊湊車910眾泰Z500EV/Z500改制25020.98中型車654、純電動車型、自主品牌序號產(chǎn)商類別車型電動車平

18、臺改制續(xù)645、純電動車車身設(shè)計方向 蔚來ES8（7座純電動大SUV）1、國內(nèi)首個獨立的全鋁車身平臺；綜合工況續(xù)航335公里，60碼等速續(xù)航500公里；2、白車身鋁合金比例96.4%；3、首次采用7系鋁合金；4、白車身（不包含四門兩蓋）335kg；665、純電動車車身設(shè)計方向1、國內(nèi)首個獨立的全鋁車身平臺；655、純電動車車身設(shè)計方向 蔚來ES8白車身彎曲剛度44140Nm/Deg，目前輕量化指數(shù)在2.5屬于優(yōu)秀水平，ES8輕量化指數(shù)為2.02,領(lǐng)先優(yōu)秀水平0.5碰撞區(qū)域采用7系鋁合金，先進 的連接工藝675、純電動車車身設(shè)計方向白車身彎曲剛度44140Nm/D665、純電動車車身設(shè)計方向 管梁式樣車車身結(jié)構(gòu)+塑料覆蓋件685、純電動車車身設(shè)計方向67小結(jié)： 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計需要滿足車身剛度、強度、模態(tài)、碰撞安全性、疲勞壽命和NVH