铝合金锻造在汽车制造中的应用

随着汽车工业的发展，全球汽车保有量逐年增加，各种电动汽车也在不断涌现。由此产生的能源危机、空气污染和气候变暖越来越严重，政府对汽车排放的政策法规也越来越严格。无论是对于燃油车还是电动汽车，车轻量化都是有效提高产品竞争力的重要手段。其中一个主要途径是使用轻金属零件取代传统的钢制零件，从而减少燃油车的排放，提高电动汽车电池的续航能力。铝合金的密度很小，其密度仅为钢的三分之一。同时，其导热性、加工性和耐腐蚀性均优于钢。典型铝合金零件的初级减重效果可达到30%~40%，二次减重效果可进一步提高到50%。铝合金零件的主要生产工艺分为铸造和锻造。铸造工艺生产的零部件主要有壳体和支撑件，如发动机气缸盖、变速箱壳体、转向器壳体、发动机支架、转向器支撑等;锻造工艺生产的零部件主要是机械性能要求高的零件，如车轮、底盘悬架系统控制臂、转向节、空调压缩机涡旋等。

铝合金锻造在汽车制造中的应用

铝合金标准由国家铝工业协会（ISO）制定，锻铝合金（AA）标准由国际铝工业协会注册。我国锻铝合金的标识标准是GB/T 16474-2011锻造铝和铝合金标识。此外，相关国家标准包括GB/T 3190-2020锻铝及铝合金化学成分和GB/T 33910-2017汽车用挤压铝及铝合金型材。典型汽车铝锻件的材料等级主要有6个系列，如6060、6061、6066和6082。有些产品还需要2系列，4系列，5系列和7系列材料，如2014，4032，5754和7075。

典型的汽车铝锻造件及成型工艺整体轮毂铝合金整体锻造轮是一种基于汽车轻量化、高效率、节能要求而不断开发的产品。它通常由6061和6082铝合金制成。与传统铸轮相比，它具有更好的微观结构，重量轻，强度高，表面质量好。但由于工艺复杂，设备投资大，因此，其制造成本居高不下，只能用于高端乘用车和商用车。整体锻造轮的成形工艺一般根据不同的产品结构特点、应用场景和批次选择不同的工艺流程。市场上常用的成形工艺及其应用如表1所示。整体锻造砂轮通常需要后锻造处理，如热处理，机加工和锻造后的表面处理。T6热处理工艺（固溶处理+人工时效）一般采用热处理，以提高车轮各部分的强度。

汽车控制臂，又称摆臂，是汽车底盘系统的重要组成部分。其全面的机械性能对车辆的安全性和稳定性起着至关重要的作用。它通常由6082铝合金制成。控制臂分为前控制臂和下控制臂。前控制臂是悬架的导向和支撑。其变形会影响车轮定位，降低行驶稳定性;下部控制臂主要用于支撑车身、减震器和缓冲行驶过程中的振动。早期的控制臂主要由铸铁，铸钢或钢板通过冲压和焊接制成。随着材料加工技术的改进，锻造铝合金控制臂正逐步取代钢制控制臂，实现批量应用于国内外中高端车辆，如日本玄一、小科、奇军、韩朗东、美国伊维托、嘉年华、欧图腾、帕萨特等。铝合金控制臂的典型锻造工艺一般包括落料、加热、毛坯制造、成型、修整、热处理和表面清洗。根据产品形状和结构的不同，坯料制造过程可以采用辊锻、交叉轧等方法，有些产品还需要采用弯曲和预锻，以降低最终锻造的难度。热处理一般进行固溶和时效处理，以提高产品的机械性能。喷丸或喷砂可用于表面清洁，去除工件表面的氧化皮，提高工件的机械性能。转向节转向节是汽车前桥总成和前悬架系统中的关键结构部件。它连接前桥和转向系统。它不仅承载汽车的全部重量并传递转向动力，而且还承受来自地面和车轮横向制动的冲击产生的负载。它是汽车在驾驶过程中安全的有力保证。转向节是汽车底盘部件中一个复杂的安全部件。铝合金转向节的锻造工艺一般包括落料、加热毛坯制造、预锻造、最终锻造、修边、热处理和表面清洗。根据产品结构和成型难易程度，可进行一次加热或多次加热。加热过程可以在任何制坯，预锻和最终锻造过程之前进行。热处理一般也采用固溶和时效处理。涡旋板式汽车空调压缩机的发展历程经历了四代。第一代压缩机是往复式立式活塞式压缩机，然后演变成第二代斜盘、摇臂板和径向辐射压缩机，再发展成第三代旋转式压缩机，如旋片、滚动活塞、螺杆和三角形转子。现在第四代高效涡旋压缩机已经发展了20多年，已经实现了产业化和规模化生产。滚动盘（图5）是涡旋压缩机的关键部件，可分为移动盘和固定盘。该材料一般为4032铝硅合金，结构复杂，性能要求高。目前，国内外普遍采用一步或两步背压成型和锻造工艺，一些企业也采用液模锻造工艺。

铝合金锻造在汽车工业中的应用正在逐步增加。但由于主要用于高端车型的汽车铝锻件价格较高，市场总需求量不大。而且，由于国际市场上的大多数汽车制造商都是外国企业，因此很难进入其供应商体系。长期以来，国内大多数生产铝合金锻件的企业只能为售后市场提供产品，而且产品质量要求不高，缺乏不断改进铝锻造技术的动力。随着汽车轻量化和电气化的不断发展，全球汽车制造商正面临着越来越激烈的竞争和成本压力。越来越多的铝锻造产品将直接在中国生产，这为国内拥有铝锻造生产能力的企业提供了前所未有的发展机遇。