汽车轻量化设计-车身常用铝合金材料及性能简介

冷成型工艺
热成型工艺
铸造工艺
工程院车身部
二、铝合金零部件工艺路线
冲压工艺成型工艺路线：
第一阶段：板材制备（熔铸-热轧-冷轧-退火-分切）
自动化 程度高
连续静 压，性
能好
轧制 特点
生产效 率高
板材制备
材料利 用率高
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二、铝合金零部件工艺路线
材料状态选择
不可热处理强化合金（1XXX，3XXX，5XXX合金）： 轧制/挤压：H态，硬态（强度较高） 轧制/挤压—热处理：O态，软态（硬度较小） 轧制/挤压—热处理—轧制/挤压； H12，H14，H16，H18（硬度适中）； 例如5182-O态合金， 工艺路线：热轧-冷轧-360℃X4h退火处理获得5182-O态
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二、铝合金工艺路线
压铸件：前后悬连接件 工艺：熔炼-压铸（浇料-压铸-锯切-时效）-机加
压铸模具构成： 定模，动模 压铸模按照结构作用划分：1、型腔 2型芯，导准零件：导柱 导套 4 推出机构：推杆，复位杆，5 侧向抽芯机构： 凸台，空穴侧面，楔紧块
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二、铝合金工艺路线
锻压件： 底盘的控制臂，转向节
车身用铝合金及性能简介
目录
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铝合金分类及应用 铝合金零件工艺路线
铝合金零件性能
一、铝合金分类及应用
1 铝合金系列
一、铝合金分类及应用
2 铝合金在车身上应用
1XXX：纯铝，例如1050,1060，硬度强度较低，延伸率优良（UTS=70-100MPa； EL=40%）； 汽车中应用： 锂电池正极集流体铝箔（电池）
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二、铝合金零部件工艺路线
冲压工艺成型工艺路线： 铸棒制备（熔铸-锯切）-挤出（加热铸棒及模具-挤压-锯切-时效）-机加工
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二、铝合金零部件工艺路线
冲压工艺成型工艺路线： 铸棒制备（熔铸-锯切）-挤出（加热铸棒及模具-挤压-锯切-时效）-机加工
整套模具：正模，模垫，模套三部分组成； 正模：工作带，空刀，导流槽，分流孔，分流桥，模芯，焊合室
7XXX：Al-Zn-Mg-Cu合金，例如7075,7003，高强度合金（UTS=300-500MPa； EL=15%） ，可热处 理强化合金，适合航空航天 汽车中应用： 前悬纵梁，螺母板，螺栓套筒
ES8 前悬纵梁 ：7003合金
二、铝合金零部件工艺路线
成型工艺 冲压工艺 挤压工艺 锻造工艺 压铸工艺
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一、铝合金分类及应用
4XXX: Al-Si 合金，具有优良的铸造性能，例如ADC12（AlSiCu）铸造合金，AlSi10MnMg压铸件， 汽车中应用： 压铸件（气缸壳体，散热器，减震塔，副车架）
ADC12合金
UTS：228MPa，YS：154MPa，EL：1.4%
壳体件
AlSi10MnMg合金
例如6082合金
锻压工艺： 铸锭-加热-模锻-固溶时效-切边-打磨 自由锻
三、铝合金性能
铝合金性能
三、铝合金性能
铝合金性能：
大致原则是：强度和塑性呈现一定程度反比，也就是强度越高，相应的塑性越差。
不同工艺路线主要是通过改变材料内部的金属组织（化合物或者第二相的尺寸、 分布、结构等）来获取不同材料性能，或者说调节材料的强度和塑性达到一种平衡结 果。
冲压件选择的材料通常为O态或者稍硬的H12态
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二、铝合金零部件工艺路线
第二阶段：冲压（落料-拉延-翻边-冲孔）
稳定性 好
生产效 率高
精度高
工艺简 单
表面质 量好
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二、铝合金零部件工艺路线
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二、铝合金零部件工艺路线
确定型面合理性，对可能 造成开裂起皱风险区域做 好工艺型面补偿。
UTS：200MPa，YS：130MPa，EL：8%
结构件
一、铝合金分类及应用
5XXX：Al-Mg合金，例如车门内板用材料5182,5083，等中等强度合金，耐腐蚀性能好，较好的冲 压性能以及良好的焊接性能； 汽车中应用： 冲压件（上车体）
Al-Mg系合金作为车身件缺点：延迟屈服，冲压过程中容易出现luders带，当晶粒粗 大时候容易出现橘皮效应影响外观，烘烤后也会使强度有所下降，因此5XXX合金板材冲 压件基本作为内板，不做外板使用。
一、铝合金分类及应用
6XXX：Al-Mg-Si合金，例如6061,6005，较高强度合金，可热处理强化合金，对于板材有较好的烘 烤性能和卷边性能 汽车中应用： 除了车身覆盖件（车门外板，引擎盖，翼子板）其他主要就是下车体的型材件
作为覆盖件应用:充分应用Al-Mg-Si合金中的Mg2Si能够在冲压小变形+油漆烘烤后 达到峰值强度的特点（烘烤硬化能力）
化合物
晶粒
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三、铝合金性能
从性能方面来看：改变热处理方式来获得不同力学性能
三、铝合金性能
以下以压铸件为例，不同的工艺路线获得不同热处理状态，也获得不同力学性能。
奥迪：Audi TL117 A/B (on EN AC -43500) HPDC(高压真空压铸) T6or T7处理Rp 120-150Mpa Rm ＞180Mpa A50 ＞10% 爱驰 ： Rp 120Mpa Rm＞180Mpa A50 ＞8%
一、铝合金分类及应用
6XXX：Al-Mg-Si合金，例如6082,6005，较高强度合金，可热处理强化合金，对于型材有较好的挤 压性能 ； 汽车中应用： 主要就是下车体的型材件
刚度高
模具成 本低
应变均 匀
低NHV
集成度 高
作为型材件应用:充分铝型材的成型好，强度高，模具成本低。
一、铝合金分类及应用
可热处理强化合金（2XXX，6XXX，7XXX合金）： 轧制/挤压-空冷-自然失效：F态 轧制/挤压-固溶（530℃X3h）-水冷-人工峰时效（175℃X8h）：T6态 轧制/挤压-固溶（530℃X3h） -水冷-人工过时效（275℃X20h） ：T7态 轧制/挤压-固溶（530℃X3h） -水冷-人工欠时效（105℃X2h） ：T4 ,T5态
2XXX：Al-Cu合金，例如2024，高强度合金，可热处理强化合金，一般用于航空航天类； 汽车中应用：较少
3XXX：Al-Mn合金，例如3003,3005，不可热处理强化合金（UTS=100-150MPa； EL=30%） ，中低强 度合金； 汽车中应用：锂电池电芯外壳（电池）
1XXX合金
3XXX合金