鋁合（hé）金的特點及性能優勢使其成為當今汽（qì）車輕量化的首選材料（liào）之一。鋁合金板材的成型（xíng）特點及在車身應用（yòng）中衝壓工藝、焊裝工藝、塗裝工藝各環節中的技術應用，針對我國汽車衝壓鋁板材的應用現狀進行研究分析（xī），同時對我國汽車在鋁（lǚ）合金（jīn）使用（yòng）過程中出現的工藝問題提出了一些解決措施和建議。

隨著現代汽車工業（yè）的發展及我國在能源、環保和安全三方麵越來越嚴厲的要求下，由於提高汽車（chē）的輕（qīng）量化能（néng）夠有（yǒu）效（xiào）節約油（yóu）耗和減少排量（liàng），鋁合金板材（cái）在汽車（chē）製造領域的（de）應用範圍也越來越廣泛。鋁具（jù）有密度小、質量輕、成型加（jiā）工性好、可以重複回收利（lì）用、節能環保等優點，加上可以提高汽車行駛（shǐ）性能和（hé）安全舒適性能、降低燃油的消耗、減少排放（fàng）和減輕對（duì）環境（jìng）的（de）汙染有顯著的（de）作用，因此，鋁合金被公認為是未來汽車的理想材料（liào）之一。

鋁合（hé）金在汽車車身上的應用

目前，全世界（jiè）耗鋁量（liàng）的12%～15%以上用（yòng）於汽車工業，有些發達（dá）國家已超過25%。2002年，整個歐洲汽車工業1年消耗了 150萬t以上的鋁合金（jīn），其中約 25萬t用於（yú）車身製造，80萬t 用於汽車傳（chuán）動係製（zhì）造，另外有42. 8萬t 用於（yú）製造汽車行駛機（jī）構和懸掛機構。可（kě）以（yǐ）看出，汽車製造工業已成為最重要的鋁材料消費大戶。衝壓鋁製板材在（zài）汽車車身（shēn）上的應用，如圖1所示。

圖1鋁板材在汽車（chē）車身上的應用

鋁合金衝壓板材（cái）在衝壓上的工藝要求

鋁合金板材成型及模具工藝要求

經調研，鋁合金的成型工藝與普冷板一致，可以通過增加工序減少廢料刀使用量，降（jiàng）低鋁屑產生，但其模具要求與普冷板存在差異，表1示出衝壓鋁板材對模具的特殊要求。

表1鋁板模具要求

鋁（lǚ）合金板材長期（qī）保管注意事項（xiàng）

1）鋁板（bǎn）材失效硬化的後屈服強度（dù）上升，包邊加工性降低（dī）模具製作時，考慮使用滿足（zú）規格要（yào）求的上限材料，生產（chǎn）前（qián）進行可（kě）行性確認；

2）用於生產的拉延（yán）油/防鏽油容易揮發，板料包裝打開（kāi）後應立即使用，或在衝壓前進行清洗塗（tú）油；

3）表麵容易氧化，不可露天放置，必須進行特殊管理（包裝）。

鋁（lǚ）合金衝壓板件在焊接上的工藝要求

焊裝鋁合金車身過程中的主要工藝有電阻焊、CMT 冷過渡焊接、鎢（wū）極氬弧焊、鉚接、衝連及打磨拋光等（děng）。

鋁（lǚ）合金板（bǎn）件無鉚連接工藝

鋁板件無鉚連接是通過壓力設備和專用模具將 2 層或多層金（jīn）屬板件冷擠壓成型，然後形成一個具有一（yī）定抗（kàng）拉和抗剪強度（dù）的（de）內部鑲嵌連接點。連接板件厚度可以相同或不同，可以有膠粘層或者其他中間層，材質可以相同或不（bú）同。連接效（xiào）果好，不（bú）需要輔助連接件。

鋁合金件（jiàn）衝鉚連接工藝

鋁板件衝鉚連接，如（rú）圖2所示，是使用衝鉚設備，將衝鉚鉚（mǎo）釘壓入被連接材料，形（xíng）成一個穩定、牢靠、美觀的連接點。

圖2衝鉚連接過程

衝鉚連接工（gōng）藝的特點：

1）高強度（dù），鎖鉚連接點的抗剪（jiǎn）、抗拉動態疲勞強度，抗衝擊性能都高於或等於點焊連接點的強度；

2）可以目測連（lián）接質量。鉚（mǎo）釘完全（quán）打入工（gōng）件中，同時在連接工件（jiàn）的另（lìng）一側（cè）形成了一個凸出的接點（diǎn），即（jí）認為是合（hé）格；

3）被連接材料無需事先鑽孔，工藝簡（jiǎn）單；

4）連接點是密封（fēng）的，不會進入氣、液，造成材料腐蝕；

5）對（duì）金（jīn）屬、非金屬，不同材質、不同厚度、不同強度的金屬都可以連接。

電阻焊接

目前，鋁合金的電（diàn）阻焊一般采用中頻或高頻電阻焊工藝，該種焊接工藝隻在（zài）焊鉗電極直徑大小範圍內，且在極短的時間內融化母材金（jīn）屬而形成熔池，焊點迅速冷卻形成連接（jiē），產生鋁鎂粉塵的可能性極小。產生的（de）焊接煙塵大多是金屬表麵和（hé）表麵雜質的氧化物顆粒（lì）。焊接過程中都配有工位（wèi）局部排風，能及（jí）時將這些顆粒通過風（fēng）筒排（pái）到大氣中，基本不會產生鋁鎂粉塵的沉積。

CMT 冷過渡焊接和氬弧焊

這 2 種焊接工藝，由於有不活（huó）潑氣體的保（bǎo）護，在高溫下，其融化（huà）金屬與氧氣（qì）的接觸不充分，在電弧的射流作用下，能夠產生顆（kē）粒度較小的鋁鎂（měi）金屬顆粒，並飛濺到工作環境中，形成鋁鎂粉（fěn）塵的沉積，存在鋁鎂粉塵爆炸（zhà）的危險性，需要做粉塵爆炸的預防及處理工作。

鋁合金衝壓板件在輥邊上的工藝要求

1）鋁合金輥邊壓合與普冷板輥邊壓合區別很大，鋁的韌性不如鋼，在壓合（hé）的時候壓合（hé）力不能過大，壓合速度相對較慢，一般為 200～250 mm/s,每次壓合角度不能大於 30°，不可 V 形壓合；

2）鋁合金（jīn）壓合對（duì）溫度要求：在 20 室溫下（xià）進行，剛從冷庫中取回的（de）零件不宜馬上進行輥邊壓合。

鋁（lǚ）合金衝壓板件（jiàn）輥邊形式及特點

鋁合金衝壓板材輥邊形式

1）普通壓合分為首次預壓合、二次預壓（yā）合、終壓合3 步。通常（cháng）運（yùn）用於沒有特殊強度要求和外板法蘭邊角度正常的情況下；

2）歐（ōu）式壓合，如圖 3 所示，分為首次（cì）預壓合、二次預壓合 終壓合 歐式壓合 4 步（bù）通常運用於長邊壓合， 內，零件被（bèi）槽內所有的工作溶（róng）液反複衝刷。所有槽均配（pèi）、如前蓋和後蓋。為了減輕或消除表麵（miàn）缺陷也可以運（yùn）用歐（ōu）式壓合。

圖 3 歐式壓合包邊（biān）工藝

鋁合金衝壓板材輥邊特點

鋁件壓合（hé）設備的底模（mó）和鑲塊（kuài），用 800～1200# 的砂紙，定期（qī）對底（dǐ）模和鑲塊進行拋光保養，保證表麵不會有鋁屑。

鋁件輥邊造成缺（quē）陷的各種（zhǒng）原因

鋁件輥邊造成缺陷的各種原（yuán）因，如表 2 所示。

表2鋁件輥（gǔn）邊造成缺陷的各種原（yuán）因

鋁合金衝壓板件在塗（tú）裝上的工藝要求

鋁合金衝壓板件水洗鈍化原理與作用（yòng）

水洗鈍化指在脫掉鋁件表麵自然形成的氧（yǎng）化膜及油汙，並（bìng）通過鋁合金與酸性溶液之間的化學反應，在工件表麵包裹一層致密的氧化膜。衝壓後鋁件表麵的氧化膜、油汙焊接（jiē）及（jí）塗膠均（jun1）會產生影響（xiǎng），為了提高膠與焊縫的附著度，需要借助化學工藝保持其表麵的長效粘合連接和電阻穩定，實現（xiàn）更好（hǎo）焊接。因此，凡是需要激光釺焊、冷金屬過渡焊接（CMT)等焊接的零件都需（xū）要進行水洗鈍化。

鋁合金衝壓板件水洗鈍化工藝流程

水洗鈍化（huà）設備（bèi）由脫脂區、工業水洗區、鈍化區、清水清洗區、烘幹區和進排氣係統組成。需處理的鋁零件被裝（zhuāng）入清洗籃，固定（dìng）後降入水槽，在盛（shèng）有不同溶劑的槽通常運用於長邊壓合， 內，零件（jiàn）被槽內所有的工作溶液反複衝刷。所有槽均配有循環泵（bèng）及噴嘴，這是為了保證槽液能均勻地衝（chōng）刷所有零件（jiàn）。水洗鈍化工藝流程為：脫脂 1→脫（tuō）脂 2→水洗2→水（shuǐ）洗 3→鈍化→水洗 4→水洗 5→水洗 6→烘幹，鋁鑄件可省略水洗（xǐ） 2。

鋁合金衝壓板件水洗鈍化烘幹工藝

1）零件溫度從室溫升到（dào） 140的時間約 7 min，膠硬（yìng）化的（de）最短時間為 20 min。

2）鋁件由室溫（wēn）升至保溫溫度約（yuē） 10 min，鋁的（de）保溫時間約 20 min，鋁件自保（bǎo）溫溫度到零件溫度 100的（de）冷卻時間約 7 min，保溫結束後，冷（lěng）卻（què）至室溫，因（yīn）此，鋁件整體的烘幹過程為 37 min。

結語

現代汽車正朝著輕量化、高速、安（ān）全舒適、低成本、低排放與節能的方向發展, 汽（qì）車工業的發展（zhǎn）是與能源、環保和安全三方（fāng）麵（miàn）緊密（mì）聯係在一起的。隨著環（huán）保意識（shí）的增強，鋁合金板材在成本、製造技術、機（jī）械性能、可持（chí）續發展等方麵具有其他輕量（liàng）化材料無可比擬的優越性, 因此，鋁（lǚ）合金將成為汽車工業中的首選輕量化材料。

來源（yuán）：衝（chōng）壓行（háng）業聯盟

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