2020年度“中國汽車工業科學技術獎”獲獎名單公布,兩項汽車鋁合金應用技術獲得科技進步獎一等獎。分別是湖南大學李落星教授團隊的“高性能鋁合金車身型材結構件制備關鍵技術及應用”,以及奇瑞新能源汽車有限公司高立新團隊的“鋁基輕量化新能源乘用車短流程研發制造關鍵技術及裝備”。
李落星教授團隊的獲獎項目主要涉及鋁合金車身型材結構件制備,多采用擠壓-彎曲一體化成型工藝等技術。該技術通過改造傳統擠壓機,增加彎曲裝置,對鋁合金型材進行擠壓-彎曲一體化成型。當型材擠出速度與輥輪移動速度相同時,鋁合金型材的成型性較好。該工藝避免了傳統拉彎工藝存在的回彈、表面劃傷和截面變形等缺陷,提高了彎曲型材力學性能的均勻性。
擠壓-彎曲成型一體化裝置示意
奇瑞新能源高立新團隊涉及鋁基輕量化新能源乘用車短流程研發制造關鍵技術及裝備。包括鋁型材和鋁板等鋁材的短流程和低能耗的產業化應用技術。
鋁合金板材在轎車上的應用比重不斷上升,尤其是經熱處理(如:T4、T6)的6000系列鋁合金板材,能夠很好地滿足汽車對殼體的要求,車身框架材料。擠壓鋁合金在汽車中的應用主要在轎車的熱傳輸系統管路、動力系統管路、導軌、車窗框架、鑲飾等部位。
以奇瑞汽車為例。奇瑞小螞蟻eQ1是全球首款實現全鋁化車身的新能源車型。車身采用了高強度鋁鎂合金型材及鋁沖壓件,形成高強度全鋁空間骨架白車身采用全鋁型材骨架,主要受力部位由6系鋁擠壓型材件組成,其余部分根據總布置及安裝功能的要求,采用5系鋁板件作為封板結構滿足車輛的功能要求。
eQ1車身用材分布
S61EV是奇瑞新能源LFS平臺推出的第二輛搭載輕量化全鋁車身的純電SUV,傳承了小螞蟻全鋁車身+塑料外覆蓋件的結構設計。車身采用多型腔封閉截面鋁型材環狀路徑-籠狀立體空間新型車身架構,創新發明全鋁型材功能集成化下車體架構及分段潰縮式前縱梁,多方位加強筋的底部承載式復雜型腔鋁型材門檻梁結構,C-NCAP碰撞五星,較鋼制結構車身減重30-35%,車身零件數減少40%,扭轉剛度達到26967N·m/deg。
S61EV車身骨架圖
鋁合金作為日常生活中常見的材料,最大特點是輕便,其密度約為2.5~2.88g/cm3,僅為普通鋼材的1/3。而鋁合金除了輕便外,還兼顧成型性好、抗腐蝕、耐熱疲勞等優點,作為輕量化材料用于結構設計,可起到顯著的減重效果。