轻量化车身用铝合金焊接工装夹具的应用

董加欢 马旭

摘要：焊接、总装以及涂装是汽车车身设计以及制造的整个过程中的核心工作。其中，保证车身焊接质量的重要因素就是焊接夹具。随着汽车行业的飞速发展，人均拥有汽车的数量不断增加，汽车的废气排放量越来越多，对环境产生较大的影响。汽车行业的整顿必不可少，所以降低汽车燃油量和减少汽车排放污染的汽车轻量化应运而生。本文将阐述轻量化车身用铝合金焊接工装夹具应用的意义以及铝合金材料的特点特性，重点研究铝合金车身板在汽车生产中的实际应用以及提升轻量化车身用铝合金焊接工装夹具应用的发展速度的建议和思考。

关键词：汽车轻量化;铝合金车身板;应用

伴随着我国汽车产业的不断发展，我国的制造业水平不断提高，这在为人民带来福利的同时，资源消耗问题以及环境污染问题也日益加重。所以之前因为成本过高而受阻于市场实际应用中的汽车轻量化在政府的扶持，大环境的发展下重新成为了汽车行业的焦点。

一、轻量化其车身用铝合金焊接工装夹具应用的意义

1.1有利于降低油耗量和减少废气排放量

根据调查结果显示，汽车的耗油量有汽车本身的质量有关，汽车的车身质量越大，油耗量越高。汽车车重每减少一千克，其一升的汽油就可以多行驶十一米。因此想要降低汽车的油耗量，一个重要措施就是降低汽车的车身质量。减轻汽车车身质量还有利于降低二氧化碳的排放量，车重减少一半，二氧化碳的排放量会减少百分之十三左右。对提高环境质量有很大的帮助。而汽车降低汽车质量的有效方法就是车身采用铝合金焊接工装夹具。

1.2有利于汽车的安全性能以及行驶性能

减轻汽车的质量，有利于提高汽车的安全性能以及行驶性能。根据物理的惯性原理，汽车的质量越小，惯性越小，汽车的安全性能则越高。美国的铝业协会也研究表明了汽车的车身质量每减轻四分之一，就能提高汽车速度的百分之四。用铝合金焊接工装夹具有利于减轻汽车的质量并降低动力和动力传动系统的负荷，使汽车可以在牵引负荷状态较低的情况下表现出同样甚至更好的行驶性能.

1.3有利于增加汽车的續航时间

汽车的轻量化可应用的材料主要有两种。一种是高强度钢，其造价较高，而且在为汽车减重方面出现了瓶颈，不适合大规模的应用与市场。另一种则是铝合金、钛合金、镁合金、碳纤维、塑料等轻质材料。现在广泛应用于市场中的便是铝合金材料。铝合金在为汽车的减重做出突出贡献。汽车的质量每减少100千克，其续航时间就会增加原来的十分之一 ，这可以大大的节省汽车的使用成本。

二、铝合金材料的特点

铝是我们日常生活中常见的金属之一。铝合金是在纯铝中加入Cu、Mg、Si、Zn、Mn等合金元素配制而成并通过一些手段令它的强度、硬度等都有所提升，使其更好地满足工程需要。相较于钢铁，铝合金的质量更轻，导热性更好，耐腐蚀性更强，更容易加工，并且废弃的铝材料几乎可以全部回收再利用，有利于环境的保护。而且，在汽车生产的应用中，铝合金零件可以大大降低汽车的车身质量。所以，铝合金是世界近二十年以来汽车轻量化使用最多的材料。

三、轻量化车身用铝合金焊接工装夹具的应用

3.1 铝合金在汽车轻量化过程中的应用现状

汽车的发动机罩和行李箱盖都是应用的铝合金。铝合金具有质量轻、耐用性好、耐腐蚀能力强以及对行人的撞伤伤害小的特点。由于铝合金的特点，其在汽车的车身中的应用越来越广。据调查，应用与汽车车身板的铝合金多为铝合金2000系、铝合金5000系、铝合金6000系以及铝合金7000系。其中最适合代替钢板的为铝合金5000系以及铝合金6000系。铝合金5000系身为热处理不可强化合金，通过镁元素的加入产生固溶强化反应，使其耐腐蚀性和成形性提高。因此多应用于如汽车发动机内盖板等汽车内板中的复杂部位。并且铝合金5000系在淬火后仍可以在较低的屈服状态下供货，冲压性能良好，而且可以在最后的烤漆处理中得到进一步强化，使其可以应用到如汽车外覆盖件的外板等刚度、强度要求较高的部位。铝合金6000系主要应用于AA6111，AA6022（北美车企使用），AA6016，AA6111（日本车企使用）AA6022，AA6016（欧洲车企使用）等。

3.2 汽车用铝的分类及其应用

汽车的发动机使用铝合金。因为铝合金具有良好的抗腐蚀性和导热性，可以有效的满足汽车发动机的气缸以及汽缸盖对材料的要求。铝合金应用汽车发动机的气缸以及汽缸盖在世界上有许多例子。比如说，日本的丰田公司的凌志IMZ-FEV6以及日产公司的VQ的发动机油底壳都采用铝合金;美国通用公司以及法国汽车公司的气缸套都采用全铝型。我国生产的YZ118，ZL119，ZL120等合金都可以应用到制造汽车的发动机部件。目前，铝合金在发达汽车工业国家使用率已达百分之八十一。而且伴随着汽车轻量化发展的更高要求，铝合金焊接工装夹具在汽车行业中的应用将越来越广泛。

3.3 铝基复合材料及其应用

随着科技不断进步，应现代科学发展需求而产生的具有强大生命力的铝基复合材料具有密度低，稳定性高，强度高，耐磨性好，抗疲劳性高，抗断裂韧性高等一系列优点。早在二十世纪八十年代，日本的丰田公司就已经通过使用铝基复合材料制造了发动机活塞，较原来的发动机活塞重量减轻了二十分之一到十分之一，导热性提高了原来的四倍。后来，美国的Duralcan公司又使用铝基复合材料制造出了汽车制动盘，与原来的用铁制造的汽车制动盘的质量降低了百分之四十到百分之六十，并且发现了用铝基复合材料制造的汽车制动盘相比较用铁制作的汽车制动盘有更好的散热性以及耐磨性。随着时代的发展，铝基复合材料逐步应用于汽车刹车系统元件以及驱动轴，摇臂等零件中去。

3.4 变形铝合金在汽车轻量化中的应用

目前，我国的汽车车身板多为铝合金构造。常用于汽车车身板上的变形铝合金主要为铝合金2XXX系、铝合金5XXX系、以及铝合金6XXX系。汽车的外壳以及车身的框架材料多应用于经过热处理后的铝合金。同时，铝合金也被广泛应用为汽车的悬挂零件。采用铝合金作为汽车的悬挂零件有利于提高汽车在驾驶过程中的平稳性。因为铝制热交换器相较于铜制热交换器质量的三分之一，所以在美国和日本铝制汽车空调已经被完全采用。美国对于散热器的铝化率已经达到了百分之六十至百分之七十，而欧洲对于散热器的铝化率已经高达了百分之九十到百分之一百。

结束语

由于我国的轻量化汽车起步较晚，缺乏经验，仍落后于其它汽车工业发达国家，所以汽车减重的好处我国还未真正的领悟到。在轻量化汽车的道路上，我国还未建立起相应的产业链，仍面对诸多困难，需要把轻量化汽车发展放在重中之重。其中，铝合金材料在汽车轻量化发展中占有重要地位。汽车车身的焊接夹具设计对汽车车身也具有重要作用。现代汽车企业应顺应时代的发展，提高自身焊接工艺以及焊接水平，将铝合金应用于汽车中作为关注的焦点。不断提高铝合金焊接工装夹具的技术水平，将铝合金焊接工装夹具实际应用到汽车车身的生产过程中去。吸收外国先进经验，促进我国铝合金产业的发展，不断提高我国汽车制造的水平。大力研究铝合金焊接工装夹具在汽车轻量化中的应用，促进我国汽车轻量化取得较大的进步，以改善我国的环境污染问题，造福百姓。铝合金焊接工装夹具在汽车轻量化过程中做出了较大的贡献，在今后的汽车领域里，应加大对铝合金的应用，促使我国汽车产业的进步，早日完成我国汽车轻量化目标。

参考文献

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