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1. 車(chē)用鋁合金材料簡(jiǎn)介

鋁合金在汽車(chē)中的應用形式有鋁合金鍛件(要求強度較高的結構件和疲勞件如懸架支架以及鋁合金車(chē)輪等) 、模鑄件(主要有轎車(chē)車(chē)輪、各類(lèi)殼體，發(fā)動(dòng)機的缸體缸蓋等零件)、鋁合金擠壓和沖壓成形產(chǎn)品(制做各類(lèi)車(chē)身結構件的鋁合金型材) 、鋁合金軋制板材(乘用車(chē)外覆蓋件，如發(fā)動(dòng)機的蓋板、行李箱蓋板等) 和鑄造件等。

目前，全球各大汽車(chē)廠(chǎng)商紛紛進(jìn)行車(chē)身外覆蓋零件的鋁板材料替代?，F今，較為普遍采用鋁板替代的零件有發(fā)動(dòng)機罩蓋、行李箱蓋、翼子板等。某些廠(chǎng)家已研制開(kāi)發(fā)全鋁車(chē)身，例如奧迪A8、克萊斯勒prowler等，對于汽車(chē)輕量化起到一定的推進(jìn)效益。

用于汽車(chē)車(chē)身的鋁合金主要有Al－Cu－Mg (2000系)、Al－Mg (5000系)和Al－Mg－Si(6000 系)三大系列。

2000系合金加入Cu和Mg等元素，其強化相為CuAl2或 CuMgAl2，可通過(guò)熱處理強化，獲得良好的鍛造性、較高的強度和一定的烤漆硬化性，可應用于汽車(chē)內外板零件，如車(chē)蓋、底板蓋、駕駛室等。

5000系合金通過(guò)Mg固溶于鋁中，形成固溶強化效應，具有較高的成形性和抗腐蝕性能較高，但該系合金屬于非熱處理強化合金，只能通過(guò)加工硬化來(lái)獲得強度，一般以O(退火)狀態(tài)使用，強度較低，通常用于汽車(chē)內板等形狀復雜的部位，特別適合于要求用拉延方法成形的零部件，如車(chē)蓋、后行李箱蓋、和空氣過(guò)濾器等。

6000系合金是可熱處理強化的合金，強度適中，成形性和耐蝕性好，易著(zhù)色，綜合性能優(yōu)良，該系合金能在固溶處理淬火后具有較低屈服強度的狀態(tài)下供貨，具有良好的沖壓成形能力，并能在最終的烤漆處理過(guò)程中獲得進(jìn)一步強化，可應用于汽車(chē)外板和內板零件。

由于2000系合金的抗蝕性和強度相對較差，近年來(lái)2000系合金在車(chē)身覆蓋件方面的用量在減少; 5000系鋁合金因勒德斯線(xiàn)和桔皮效應以及無(wú)法進(jìn)行熱處理強化，在一定程度上限制了其應用，近年來(lái)只做車(chē)身內板使用。

隨著(zhù)6000系合金的不斷開(kāi)發(fā)和應用， 目前北美汽車(chē)企業(yè)主要使用AA6111、AA6022系鋁合金，其數量也在不斷增加。歐洲汽車(chē)企業(yè)主要使用AA6016系鋁合金。日本汽車(chē)廠(chǎng)家則主要使用AA6016和AA6022系鋁合金，同時(shí)也使用部分AA6111系合金。

2. 車(chē)用鋁板材料沖壓過(guò)程關(guān)鍵控制點(diǎn)

根據沖壓工序流程分析，鋁板在沖壓過(guò)程中的控制要點(diǎn)大致有材料保存、板料拆垛、模具沖制、質(zhì)檢返修等四方面。

2. 1 材料保存

由于目前大多數汽車(chē)廠(chǎng)沖壓開(kāi)卷設備均不具有鋁板卷料的加工能力。因此，各整車(chē)廠(chǎng)普遍采用以板料形式的采購配送。目前主要的鋁板生產(chǎn)廠(chǎng)商還是以國外為主，整個(gè)物流配送流程周期較長(cháng)，對于該階段的材料保存需要提出較高的要求。

發(fā)霉是鋁板材料儲存過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題，主要的表現為材料表面出現無(wú)規律隨機分布的麻點(diǎn)，缺陷擦拭不掉，需打磨去除，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

對于該缺陷主要有以下4點(diǎn)可能原因：

( 1) 在鋁板的生產(chǎn)、運輸過(guò)程中，料垛沾水或冷凝水汽，或由于毛細作用吸入水汽;

( 2) 鋁板材料的表面油膜受損或分布不均勻，導致空氣中的水分接觸到板料表面;

( 3) 鋁板在生產(chǎn)過(guò)程中表面留有酸、堿物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)候后蓋區域受腐蝕;

( 4) 包裝不好，運輸過(guò)程中物理受損或長(cháng)時(shí)間接觸含水分物質(zhì)。

鑒于以上的分析，為了確保鋁板不產(chǎn)生發(fā)霉，必須從材料的加工源頭進(jìn)行控制，同時(shí)在運輸、保存過(guò)程中始終保持鋁板的防水、防潮。值得注意的是，目前較常使用的進(jìn)口鋁板均采用海運模式，在運輸過(guò)程中的防潮處理就更顯重要。

 

2. 2 板料拆垛

由于鋁板材料不具備磁性特性，因此對于鋁板料垛的分張便成了鋁板生產(chǎn)的一大技術(shù)難點(diǎn)。因為，如果鋁板分張產(chǎn)生問(wèn)題，輕者造成沖壓生產(chǎn)停機，影響效率，重者甚至會(huì )發(fā)生模具雙料，釀成事故。

在目前的鋁板拆垛過(guò)程中，普遍采用的是吹氣式分張裝置。隨著(zhù)鋁板的應用逐步廣泛，壓機供應商在新設計的自動(dòng)化沖壓中均可配備吹氣分張裝置。選用何種吹氣模式、吹氣壓力值等技術(shù)要求對于今后設備的分張效果影響較大。

因此，該方面技術(shù)參數必須作為重要設備指標進(jìn)行規定，一般吹氣模式選用不間斷吹氣模式，吹氣壓力至少 0. 6 MPa。在條件允許情況下可吹氣分張裝置可采用增壓模式，效果更佳。

同時(shí)，鋁板料垛表面狀態(tài)對于分張也有一定的影響：

( 1) 板料表面的油膜必須均勻;

( 2)在成本許可的情況下盡可能材料表面采用 EDT 處理( 電火花加工) ;

( 3) 已加工完成的料垛不要長(cháng)時(shí)間存放；

以上三點(diǎn)均對于鋁板生產(chǎn)工程中的拆垛效果有較大影響。

2. 3 模具沖制

雖然，通過(guò)多年的科研攻關(guān)，鋁板材料的性能得到很大改善，但是總體來(lái)說(shuō)鋁板成形性能還遠低于鋼板。因此，對于使用鋁板材料的沖壓成形工藝和成形模具就提出了較高的要求。

( 1) 鋁板材料的表面潤滑對于成形非常重要。目前鋁板一般采用干性潤滑，該潤滑工藝相對于油脂潤滑能讓鋁板材料有更好的成形性能。

( 2) 成形模需確保良好的成形工藝性，模具的壓邊圈貼合率必須達到 85% 以上，并且壓邊圈和模具型面需要保證光潔，條件允許的情況下進(jìn)行鍍鉻處理。

( 3) 鋁板成形對于設備的壓邊力輸出控制也有較高的要求。如果是單動(dòng)壓機，盡量不要選用氣墊成形設備，應使用壓力控制更為穩定的數控液壓墊或伺服電機控制墊。

另一方面，鋁板材料相對鋼板材料對切邊沖孔工序模具也有其特殊的要求。

由于鋁板的性能偏軟，沖裁凸凹模間隙較普通模具要小，單面間隙要控制在 3% ～ 4% 料厚左右。并且模具刀口需保證較高硬度，必須在 60 HRC 以上。

同時(shí)，對于沖裁模具的導向也應每半年進(jìn)行一次全面檢驗。以上措施可以有效的防止鋁板切邊過(guò)程中的碎屑產(chǎn)生。

 

2. 4 檢驗返修

鋁板成形零件相對于鋼板零件剛度較低、整體偏軟。因此，在零件檢驗過(guò)程中必須注意輕取輕放。鋁板零件的表面檢驗方法基本與鋼板零件相似，目視檢驗、觸摸檢驗、油石檢驗均可以采用。

但是，在進(jìn)行觸摸檢驗和油石檢驗時(shí)必須注意所施加的壓力，不能造成零件變形。生產(chǎn)現場(chǎng)可按照零件型面制作專(zhuān)用打磨樣架用于檢驗。

鋁板沖壓零件由于剛度低，一般情況下不進(jìn)行單件的返修。但是，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中零件缺陷是無(wú)法避免的，通常在整車(chē)制造企業(yè)較為普遍采用的模式為：保留沖壓?jiǎn)渭毕?，并在總成零件上再進(jìn)行返修。

例如，一般鋁板前蓋缺陷是放在前蓋總成零件上進(jìn)行返修。還有一點(diǎn)必須注意，鋁板打磨過(guò)程中，顆粒極微小的干燥鋁粉能懸浮在空氣中。一旦鋁粉在空氣中達到一定的量時(shí)，遇到著(zhù)火源極易產(chǎn)生爆燃，存在安全隱患。

因此，鋁板零件的返修場(chǎng)地必需設置在敞開(kāi)環(huán)境，保持通風(fēng)。同時(shí)還要配備相應的除塵裝置，除塵裝置要定期清理。

在實(shí)際操作過(guò)程中，對于鋁板沖壓件應盡可能地減少或避免返修，即使需要返修也應充分考慮返修工藝和場(chǎng)地環(huán)境。

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