中铝业首席工程师 赵丕植——汽车轻量化先进铝合金板材及成形技术的研究开发进展

   日期:2019-08-06     来源:汽车材料网    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
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核心提示:由中国汽车材料网主办的“2019(第四届)新能源汽车轻量化技术研讨会”于7月25—26日在南京圆满召开,现场邀请了中铝集团有限公司 首席工程师 赵丕植针对汽车轻量化先进铝合金板材及成形技术的研究开发进展做报告分享。
   【中国汽车材料网】由中国汽车材料网主办的“2019(第四届)新能源汽车轻量化技术研讨会”于7月25—26日在南京圆满召开,现场邀请了中铝集团有限公司 首席工程师 赵丕植针对汽车轻量化先进铝合金板材及成形技术的研究开发进展做报告分享。(以下文章为小编现场速记内容整理,未经本人审核)
  
  演讲人:中国铝业集团有限公司 赵丕植 首席工程师
  
  演讲主题:汽车轻量化先进铝合金板材及成形技术的研究开发进展
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  大家好,我是来自中国铝业集团的赵丕植,各位嘉宾们,早上好。
  
  首先我们来聊一下汽车轻量化的材料有什么?有高强钢,还有铝合金、镁合金碳纤维……我的专业方向主要是铝合金,所以我在这里跟大家重点分享一下铝合金在汽车轻量化里面的一些贡献。
  
  我今天报告的题目是汽车轻量化先进铝合金板材及成形技术的研究开发进展,我们要做汽车车身,就离不开材料,什么样的铝材才好用呢?有了铝材后怎么去呈现?怎么去连接?怎么表面处理?这些都是十分重要的。我今天就围绕这些可以简单的给大家介绍一下。
  
  首先,发达国家的汽车轻量化历程一直走在最前端,可以说30年前,在80年代我们去日本留学的时候,日本就已经开始搞汽车轻量化。
  
  在汽车轻量化中很重要的一个部件就是覆盖件,覆盖件包含“两盖四门一顶”在用铝板来进行冲压时,简单说,外板用6系合金,内板采用5系合金。有一些板材在发达国家已经用了很长时间了,2008年在日本就有辆三层的汽车,它的引擎盖和车门使用铝合金材料,但是我们才刚刚开始使用。大家都比较熟悉的丰田普锐斯混合动力系统,它的引擎盖、车门、后舱盖等都是用铝合金做的。此外,欧洲在汽车轻量化技术方面也是比较前沿的,例如奥迪、奔驰、捷豹路虎等这些都是具有代表性的。美国人比较喜欢大一点的车,所以汽车比较笨重,就特别需要轻量化。例如福特F-150就是全铝汽车,另外特斯拉也是从美国过来的,也是全铝汽车。福特F-150也是有高强钢的,除此之外都是铝合金,有板材冲压件、铸件、挤压件为主。这个车型在美国卖的很好,一年销量大概在85万辆,这个是很了不起的。一个车这个车既然能做到全铝,那说明在铝合金在轻量化这方面作用很大,它独特的好处让老百姓更容易接受。中国这几年的学习轻量化技术也开始慢慢起步,2011年我回到中铝集团,2013年我去上海通用,他们告诉我君威这款车型的引擎盖就是用铝合金材料做的,到后来2015年新英朗引擎盖也是采用铝合金,这款新英朗的价格在20万以下,所以大家不要认为因为便宜的车就不能做到轻量化,其实它也是可以的,为什么可以做?因为它考虑到的是行人保护法规。
  
  铝合金对引擎盖新增了保护,是非常有好处的,他们使得轿车在遇到碰撞的时候,把对身体伤害降到最低程度,这也是轻量化在功能方面的好处。大家都知道,上海通用凯迪拉克基本上是用了很多铝合金材料,一汽大众用铝一样是最多的,因为他的车比较高端,像车门和引擎盖,全是铝合金做的。
  
  捷豹路虎和奇瑞的合资公司,在常熟也是做了全铝汽车,目前来看已经有一部分汽车企业拥有这个技术,可以把这个车身做到全铝,这也是非常了不起的。像上汽荣威950、长城汽车VV7等我们自主品牌在引擎盖、车门方面也开始走轻量化效益。蔚来汽车也是一款全铝汽车,基本上就铝达到98%。现在很多企业公司,他们都在往轻量化这个方向做准备,或者说已经在慢慢把这个铝材实现批量化。
  
  那么新能源汽车轻量化的实现就更加重要,新能源汽车包含电动汽车、燃料电池汽车还有混合动力汽车,新能源汽车跟传统车相比,它在运行的时候二氧化碳的排放量非常少,对目前环境的可持续发展理念十分重要。新能源汽车有个很重要的部件,就是电池,电池实际很重,所以我们更加需要做到轻量化。
  
  我在日本车展上,发现了三菱汽车出了一款纯电动车,是一款小型车,它的电池在300公斤左右,续航里程在160公里。电池自身的重量,加上人们对新能源汽车的需求所增加的控制系统及其他器件,都使得车比原来的燃油车更重,这时就非常需要轻量化。新能源汽车做到轻量化,可以提高续航里程,一般来说,续航距离可以提高到6%-8%。此外我们通过轻量化可以提高安全性,会使得刹车距离缩短,驾驶时的舒适性也会提高。例如2010销售的日产聆风,将引擎盖、电池软包装等能用铝材的零部件全部采用铝合金材料,目的也是为了做到轻量化。
  
  接下来我简单介绍下,铝合金在汽车轻量化层面要实现话需要做到四大关键技术:第一,零部件结构设计;第二,材料设计;其次是成型技术;最后是连接技术。我就针对材料的研发成型跟大家做简单汇报。中铝集团这几年在汽车轻量化方面也做了努力,我们在材料开发,零部件制造技术方面做了一些推进。由中铝加工事业部总体规划协调,相关人员做技术支撑。其中,中铝生产部瑞闽公司目前在做装备的最后调试,预计在近两年能够实现年产10万吨的生产线。目前我们在做的铝合金-5182号结构件,采用的铝合金材料,我们研究的这个材料它的各种性能包括强度,延伸率,能够满足多家汽车公司的需求,目前这个材料已经得到了上海通用认证。这个材料它的性能与日钢等知名品牌进行对标时,在性能上基本上是一致的,除了基本性能一致之外,我们还要研究它的应用性能,因为我们要考虑主机厂拿过去是不是好用。
  
  其次中铝开发的铝合金-6016性能,在烘烤前的屈服强度在119MPA,烘烤以后能达到218MPa,这些材料的性能在与国际上这些知名品牌的材料进行对标时,基本保持一致。这个材料还有一个很重要的性能就是稳定性,我们做了一个实验将材料放置180天,它的强度基本是很稳定的。另外应用性能,要求材料的表面处理性能要好,在材料这块儿中铝集团也在国家层面上推动一些项目的开展,例如国家863项目,还有国家重点研发计划的高强材制造应用技术等。通过国家的支持,我们也把材料做的越来越好,为我们汽车轻量化技术作出贡献。
  
  此外成型也是汽车轻量化的一个重要组成部分,通常我们采用成型极限图(FLC)来作为成型的一个最基本的判决依据。那么铝合金与钢相比在重量上是轻,但是热成型没有钢好,所以铝合金在冲压成型上还存在很多问题,一个是开裂问题,另外是回弹率比较大,这是由其弹性模量决定的。我们现在采用模拟仿真,模拟材料分析在成型时的开裂与褶皱等一系列问题,最后实现我们所需要的效果。
  
  中铝集团在这些技术基础上成立浙江中铝汽车轻量化科技有限公司,这个公司主要做汽车零部件与制造,因为我们自己研发的材料、设计团队、检测团队以及应用技术研发团队。吉利英伦出租车TX5,这款车是全铝汽车,共有400多个零部件,有很多的材料和技术都是我们提供的,目前已经做了300多辆的小批量生产。这款车目前已经在英国上市,预计明年会在中国上市。
  
  这也是中铝集团为了实现汽车轻量化,不仅仅是在材料方面大力推荐,另外在材料应用技术在零部件的制造成型连接表面处理技术方面,也在做一些工作,希望通过这些工作能对汽车的轻量化做出贡献,谢谢大家。
 
连接技术 新能源
 
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