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中国工博会新材料论坛暨中国汽车新材料应用高峰论坛

由上海有色金属行业协会、上海市汽车工程学会、苏州市压铸技术协会主办,SMM承办,华劲集团独家冠名的2021(第三届)工博会中国汽车新材料应用高峰论坛,于2021年9月16-17日在上海举办。

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中国工博会新材料论坛暨中国汽车新材料应用高峰论坛

汽车用铝合金板材及应用技术的研发动向【汽车材料论坛】

来源:SMM

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在由SMM举办的2021第三届中国工博会新材料论坛暨中国汽车新材料应用高峰论坛上,中铝材料应用研究院所长刘贞山为大家分享了汽车用铝板材料及应用技术研究进展。

汽车轻量化的意义

汽车轻量化的意义主要分为以下几个方面:

1.降低能耗,节约有限的能源。10%的轻量化可以减少6%-8%的油耗。

2.减少环境污染(碳排放)。新能源汽车可以减少CO2排出量,防止地球温暖化。据数据研究显示,电动汽车行驶1公里碳排放量比现行汽油车少70%,此外,新能源汽车也可以节省有限的石油资源。

3.提高驾驶性能。

4.增强安全性能。

汽车轻量化材料选择

选择铝合金的意义

铝合金是理想的轻质材料,铝是地球含量第一的资源,供应充足。其次,铝合金更容易成型,在冲压、挤压、铸造、锻造方面都更容易操作。且铝合金的安全性更高,等重量的铝合金的能量吸收能力是钢的2倍,碰撞时能够更好地起到对人保护的作用。因铝合金优良的耐腐蚀性,在使用上,其也具有更耐用的优点。另外,铝合金更易循环利用,可以节约原铝生产环节所需的95%的能量、并减少90%的碳排放。

铝合金在汽车上的应用例

以Ford F150为例,其2014年投产,2016年年产达85万辆。

在铝合金的使用上,部件以板材为主,挤压件和铸件相对少。驾驶舱地板、前围和门内板采用了5000系铝合金。承受高压的驾驶舱、梁和A柱采用了强度较高的6000系铝合金。连接技术有粘接、点焊、铆接、螺钉固定。

目前中国汽车上已有部分车型车身使用铝板,分品牌来看:

上海通用:别克君威、君越、陆上公务舱GL8商务车、新英朗、Cadillac CT6。

一汽大众:A4、A6、Q3、Q5的车门、引擎盖、后盖等。

上海汽车:荣威950、长城汽车VV7的车门、引擎盖等。

而捷豹路虎的Jaguar XFL更是已经实现了全铝汽车。

电动汽车轻量化的措施

电动汽车轻量化需要铝材公司、电池公司以及汽车公司的联合开发。

车身的轻量化方面表现在结构的优化,铝合金零部件铝化。电池的轻量化表现为铝壳的优化,集流体铝箔的优化。电池承载架轻量化表现在结构优化,铝化。电机的轻量化表现在外壳的铝化,线圈的铝化。控制系统的轻量化表现在铝化。导线的轻量化则应用在铝代铜。

铝材公司、电池公司以及汽车公司联合开发高质量铝箔和铝板来用以车身轻量化。其中,日产LEAF自2010年12月开始销售,前盖以及车门全部使用铝板,2010年销量实现了5万台,到2012年便达到了20万台。软包装锂离子电池也使用了铝箔,外壳使用了铝板。

以新能源电动汽车Tesla Model S为例,其采用铝合金一体化底盘及框架结构。底盘由铝合金冲压件、8个铸件和挤压件通过粘接、铆接和焊接的方式组装而成。框架结构由铝合金挤压材、板材及铸件连接而成。此外,中国新能源汽车高端铝合金汽车板应用车型还有特斯拉MODLE3 & Y、蔚来汽车es8、理想ONE、北汽新能源ARCFOX、吉利TX5、小鹏汽车P7。

铝合金汽车板材料研发最新进展

目前,中铝集团在福州和重庆拥有两条专业化铝合金车身板生产线;5系、6系汽车板产能15万吨/年。在重庆拥有型材汽车零部件生产能力(宽幅薄壁铝型材,配套CNC、深加工)。在杭州拥有汽车零部件部分总成能力。

基于“材料+应用”解决方案的全方位技术支持

产品设计支持方面,提供满足性能、轻量化、成本要求的产品设计方案。提供基础性能与应用性能数据库。提供选材建议与方案。提供成本分析与优化支持。零件、整车结构优化设计。刚度、模态、碰撞性能分析。开展成形、连接、表面同步工程。先进技术方案开发与应用协同。

产品开发支持方面,成形、连接、表面应用技术支持,提供快速试制服务。冲压模具、挤压模具协同设计。焊接、铆接、胶结技术方案设计。涂装与防腐处理方案优化设计。冲压、弯曲样件低成本快速试制。具备总成样车快速试制平台。零件服役性能评价分析与优化。材料供应配套、零件制造配套。

量产支持方面,提供产品质量持续提升、降本技术支持。网格应变分析、回弹扫描支持。材料性能与工艺稳健性分析。成形、连接与涂装质量提升。材料利用率提升。产品合格率提升。材料供应链优化。生产制造优化。

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