汽車用鋁的案例
汽車用鋁合金板面臨哪些問題？
隨著現代汽車工業的發展及我國在能源、環保和安全三方面越來越嚴厲的要求下， 由于提高汽車的輕量化能夠有效節約油耗和減少排量，鋁合金板材在汽車制造領域的應用范圍也越來越廣泛。鋁具有密度小、質量輕、成型加工性好、可以重復回收利用、節能環保等優點，加上可以提高汽車行駛性能和安全舒適性能、降低燃油的消耗、減少排放和減輕對環境的污染有顯著的作用，因此，鋁合金被公認為是未來汽車的理想材料之一。
1、鋁合金在汽車車身上的應用
目前，全世界耗鋁量的 12%～15%以上用于汽車工業， 有些發達國家已超過 25%。2002年，整個歐洲汽車工業 1 年消耗了 150 萬 t 以上的鋁合金，其中約 25 萬 t用于車身制造， 80 萬 t 用于汽車傳動系制造，另外有42. 8 萬t 用于制造汽車行駛機構和懸掛機構[2]。可以看出， 汽車制造工業已成為最重要的鋁材料消費大戶。
2 鋁合金沖壓板材在沖壓上的工藝要求
2.1 鋁合金板材成型及模具工藝要求
經調研，鋁合金的成型工藝與普冷板一致，可以通過增加工序減少廢料刀使用量，降低鋁屑產生，但其模具要求與普冷板存在差異。
2.2 鋁合金板材長期保管注意事項
1）鋁板材失效硬化的后屈服強度上升，包邊加工性降低模具制作時，考慮使用滿足規格要求的上限材料，生產前進行可行性確認；
2）用于生產的拉延油/防銹油容易揮發，板料包裝打開后應立即使用，或在沖壓前進行清洗涂油；
3）表面容易氧化，不可露天放置，必須進行特殊管理（包裝）。
3 鋁合金沖壓板件在焊接上的工藝要求
焊裝鋁合金車身過程中的主要工藝有電阻焊、CMT 冷過渡焊接、鎢極氬弧焊、鉚接、沖連及打磨拋光等。
展開 鋁合金：汽車輕量化的主力
【由鋁合金相伴的汽車輕量化潮流】
圖1. 歐洲汽車平均用鋁量變化
如今，“輕量化”這個詞已經由汽車行業的術語發展為媒體新聞里的高頻詞匯。《中國制造2025》中，也已把輕量化當成汽車產業發展的重要方向。簡單來說，輕量化就是在保證汽車強度和安全性能的前提下，盡可能降低汽車整車重量，從而提高汽車動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。近年來，由于環保和節能要求日趨嚴格，汽車輕量化已成為世界汽車發展的勢不可擋的趨勢。據歐洲鋁業協會報告，汽車質量每降低 100kg，每百公里可節約 0.6L燃油，減排CO2800-900g。鋁的密度僅有鋼的1/3，且具有良好的可塑性和回收性，是理想的汽車輕量化材料。上世紀70年代第一次第二次石油危機期間，面對日益高漲的石油價格，世界范圍內的汽車制造商嘗試用鋁合金制造之前鋼制的散熱器、氣缸蓋與保險杠等部件以提高燃油效率。從此，鋁合金在汽車中的比例不斷提高。著名咨詢公司達科國際（Ducker Worldwide）公布的研究數據表明，歐洲汽車平均用鋁量自1990年已經翻了三倍，由50kg增長到目前的151kg，并將在2025年增長至196kg.
圖2. 歐洲汽車用鋁（140kg）分布比例（2012年數據）
目前，汽車輕量化趨勢越來越猛烈，鋁合金在輪轂、發動機、散熱器、 油管等方面的應用非常廣泛。車身質量占汽車總質量的40%左右，對于整車的輕量化而言，車身的輕量化起著舉足輕重的作用。據2016年歐洲車身會議（EuroCarBody 2016）資料顯示，鋁合金應用率已經達部分高端車型白車身（即完成焊接但未涂裝的車身）質量的一半以上。
展開 變摩擦系數下的鋁合金板材沖壓成形無網格法數值模擬
隨著全球能源危機日益加劇，汽車輕量化已經成為汽車行業發展的共同目標和趨勢。相對于傳統鋼材而言，鋁合金材料有著質輕、比強度高、耐腐蝕等一系列優良性能。在兼顧汽車性能、質量、強度、安全的同時，還能有效減輕汽車重量，是目前最佳的汽車輕量化材料，廣泛用于汽車行業。
沖壓成形工藝是生產鋁合金汽車零部件主要方法之一。由于汽車零部件結果復雜，在沖壓成形過程中，鋁合金板料處于大變形狀態，相對變形較大的區域容易產生拉裂、起皺、回彈等缺陷，造成鋁合金汽車零部件成形性能較差，成形精度難以控制。因此，研究汽車用鋁合金板材的沖壓成形工藝顯得尤為重要。
隨著計算機技術及有限元理論的不斷發展，使用數值仿真技術研究鋁合金板材的沖壓成形工藝越來越廣泛。在沖壓成形過程的數值仿真中，摩擦系數作為鋁合金板料和模具之間的接觸邊界條件，對板料變形及成形性能有著重要影響。目前，許多學者采用平均摩擦系數或經驗摩擦系數模擬鋁合金板材的沖壓成形過程。然而有學者研究指出，在鋁合金沖壓成形過程中，摩擦系數隨著成形速度及接觸壓力的變化而變化，不再是簡單的固定值。基于此，采用變摩擦系數模擬鋁合金板材的沖壓成形過程更符合實際。
近年來，無網格理論和技術日漸成熟，LS_DYNA、ABAQUS等大型商業軟件均加入無網格計算板塊，其計算精度高于有限元法，在分析材料大變形及斷裂方面有著顯著優勢。因此，以變摩擦系數作為鋁合金板材和沖壓模具的接觸邊界條件，并選擇無網格耦合有限元的方法對鋁合金零部件的沖壓過程進行仿真分析是一個更為有效的方法和途徑，而此類方法的相關研究較少見于文獻報道中。
展開 2023第十屆中國（廣州）國際汽車技術展覽會
展品范圍：
1、 整車展技術區：采用新技術、新材料的商用車、乘用車、概念車以及相關零部件等；
2、 汽車電子展區：電子零部件/材料、半導體、車載系統、測試工具、ADAS、軟件硬件系統等；
3、 新能源汽車技術及充電設備展區：驅動系統、電機、變頻器、轉換器、零部件、材料、電池、充電器、制造設備、充電設施、線束線纜、線束加工設備等；
4、 汽車輕量化技術及汽車材料展區：金屬/非金屬輕量化材料、輕量化零部件、成型/加工技術及設備、設計工程、模擬等；
4.1 汽車用鋼專題展示區: 先進高強鋼、超高強鋼、高錳鋼、汽車板材、不銹鋼及全套解決方案、汽車用齒輪鋼、軸承鋼、彈簧鋼、汽車用硅鋼等
4.2 汽車用鋁及鋁制零部件展示區：鋁鑄鍛件、鋁制車身及部件、鋁車輪、鋁制部件、制造裝備等；
5、 車聯網技術展區：M2M系統/設備、駕駛管理/車輛管理、車載娛樂設備、車聯網產品及服務等；
6、 汽車測試測量展區：測試模擬、振動測試、環境測試、電磁兼容(EMC)分析、車載診斷系統、噪聲、振動與舒適性 (NVH)、 發動機及排氣分析、第三方測試、汽車制造在線檢測、零部件加工檢測、自動化測試等等；
7、 汽車自動駕駛展區：傳感技術、動態地圖技術、汽車導航技術、半導體/人工智能、網絡安全解決方案、設計開發解決方案、測試解決方案、無人駕駛汽車等
日程安排
布展時間：2023年10月30-31日（9:00-17:00）
開幕時間：2023年11月1日（9:30）
展出時間：2023年11月1-3日（9:00-16:30）
撤展時間：2023年11月3日 （16:00）
展開 
汽車材料展︱2025 廣州國際汽車輕量化技術及車用材料展覽會
展示范圍：
1、汽車金屬材料: 高強度鋼板、高強度冷軋鋼板、鋁合金、鎂合金、鈦合金等；
----汽車用鋼專題展示區: 先進高強鋼、超高強鋼、高錳鋼、汽車板材、不銹鋼及全套解決方案、汽車用齒輪鋼、軸承鋼、彈簧鋼、汽車用硅鋼等；
----汽車用鋁及鋁制零部件展示區：鋁鑄鍛件、鋁制車身及部件、鋁車輪、鋁制部件、制造裝備等；
2、汽車塑料與復合材料：碳纖維增強塑料、熱塑性樹脂、熱固性樹脂、聚碳酸酯樹脂、橡膠/熱塑性彈性體、碳納米纖維、陶瓷、輕型玻璃、其他；
3、成型/汽車輕量化的加工技術及設備：沖壓機、注塑設備/成型技術、激光焊接設備，焊接技術、鑄造/鍛造技術、材料混合（壓鑄產品）/粘合技術、其他；
4、汽車輕量化元件/模塊：使用輕金屬合金減輕元件重量（車身/底盤組件，動力組成部件，電池/逆變器箱）、使用樹脂材料的結構屬性減輕重量（車身外板，外飾件，內飾件，發動機室部件，燃料箱元件，電器元件）、其他；
5、特殊材料結合技術：激光焊接、摩擦攪拌焊接、直接粘結、特殊材料焊接的關聯技術、超音波釬焊接、擴散焊接、接合強度試驗、設計模擬工具；
6、為減少汽車重量的其他技術、設計技術（車身結構設計，元件結構設計，底盤設計）、結構分析工具/模擬技術等。
同期活動：
華南汽車用鋼對接會
汽車輕量化技術暨創新型車用材料研討會
同期汽車輕量化技術論壇議題包括但不限于：
1、汽車輕量化的設計研究與車輛安全
2、國內外高強鋼及熱成形技術的最新進展
3、工程塑料的輕量化創新應用與開發
4、碳纖維增強復合材料零部件的開發與前景探討
5、鋁合金在新能源汽車中的開發與應用
展開 AUTO TECH China 2026 廣州國際汽車輕量化技術及車用材料展覽會
展示范圍：
汽車塑料與復合材料展區
原材料：纖維、熱塑性樹脂、聚碳酸酯樹脂、橡膠/熱塑性彈性體、碳納米纖維、陶瓷、碳纖維增強塑料、輕質玻璃、熱塑性樹脂等；
零部件及模塊：使用樹脂材料的汽車零部件（車身外板、外飾件、內飾件、動力總成部件、燃油部件、電氣部件、電池/逆變器外殼）等；
汽車材料連接技術：激光連接、超聲波連接、摩擦連接、擴散連接、粘接、連接強度測試、分析工具等；
設計模擬工具以及其他用于連接汽車材料的相關技術.
金屬材料與輕量化技術展區
汽車用鋼專題展示區: 先進高強鋼、超高強鋼、高錳鋼、汽車板材、不銹鋼及全套解決方案、汽車用齒輪鋼、軸承鋼、彈簧鋼、汽車用硅鋼等；
汽車用鋁及鋁制零部件展示區：鋁鑄鍛件、鋁制車身及部件、鋁車輪、鋁制部件、制造裝備等.
展開 2011上海國際汽車材料及裝備技術展覽會（AMTS2011）
研究表明，汽車每使用1kg鋁，可降低自重2.25kg，減重效應高達125％，同時，在汽車整個使用壽命期內，可減少廢氣排放20kg，大幅度減輕對空氣的污染。鋁回收利用簡便，幾乎90％的汽車用鋁可回收并循環使用，在世界環保意識高漲的今天，能高度回收利用的材料和制品日益受到重用。因此，鋁材在汽車工業中的應用正日趨廣泛。
展會三大特點：
● 材料與加工、應用單位共聚一堂，產業鏈上下銜接、直面交流、商機無限
● 邀請著名汽車整車廠商，各大零部件企業以及相關汽車模具加工裝備生產企業采購部負責人前來參觀洽談采購以及層次最高的專業研討會。
● 中國汽車工程學會組織旗下的會員單位參展參觀，各個海外展會合作方積極組織海外企業參展，同時組織相關專業觀眾。
展開 半固態壓鑄成形技術 為汽車輕量化開“綠色通道”
在當前全球能源危機和環保壓力下，各國節能降耗政策日益嚴苛，輕量化作為有效節能降耗的途徑成為汽車行業關注的熱點。特別是在新能源汽車的迅猛發展浪潮下，受動力電池重量、動力電池續航里程的限制，車身輕量化成為新能源車企首先考慮的問題。在眾多車身輕量化材料中，從美觀耐用、輕量節能、成本較低等綜合方面看，鋁合金無疑是汽車工業化和輕量化的首選材料。
研制高性能汽車用鋁合金零部件對提高我國汽車工業的國際競爭力具有舉足輕重的作用，同時也將產生重大的經濟和社會效益。目前鋁合金件最主要的成形方式是常規壓鑄，該工藝具有生產效率高、成本低等優勢，但是鑄件致密度低，氣孔和縮孔含量高，嚴重減低了鑄件的力學性能和疲勞壽命，不能滿足汽車等行業對于高質量、高性能、長壽命零部件的需求。在市場需求下，半固態壓鑄成形技術的推出滿足了汽車制造商對零部件高質輕量的要求。
有關資料顯示，半固態壓鑄成形技術是指，鋁合金在由液態向固態凝固的過程中，溫度降至液相線和固相線之間（固液兩相區）時，通過施加一定外界影響方式，使鋁合金的顯微組織呈為一種液相包圍球狀固相的組織，在此溫度區間內，鋁合金既可以像固體一樣具有一定固定形狀，也可以在受到輕微的外力擠壓后輕易流動，并利用鋁合金在這種狀態下進行壓鑄成形的工藝。
據了解，半固態壓鑄成形技術始創于上世紀70年代美國，目前在歐美日韓等發達國家和地區，半固態壓鑄成形件已在汽車領域得到批量化應用。該技術由徐州戴卡斯町公司引入我國，目前這項半固態技術已達到國際先進及國內領先水平。
以獨特技術優勢突破鑄造“瓶頸”
由于半固態壓鑄成形技術打破了傳統的枝晶凝固模式，在成分及組織均勻性，提高成形零件的綜合力學性能及降低成形內部缺陷等方面具有獨特的優勢。
展開 聚焦智能化與電動化｜AUTO TECH China 2026 廣州11月開展，優質展位火熱招商中
3.1 汽車功率半導體技術：IGBT/MOSFET、功率IC等、第三代半導體材料（SiC/GaN）及器件、車用LED芯片/光源/Mini/Micro LED、封裝測試、設計開發、生產設備等；
4、 汽車輕量化技術及汽車材料：金屬材料、塑料、發泡材料、復合材料、輕量化零部件、車身連接技術等；
4.1 汽車用鋼專題展示區: 先進高強鋼、超高強鋼、高錳鋼、汽車板材、不銹鋼及全套解決方案、汽車用齒輪鋼、軸承鋼、彈簧鋼、汽車用硅鋼等；
4.2 汽車用鋁及鋁制零部件展示區：鋁鑄鍛件、鋁制車身及部件、鋁車輪、鋁制部件、制造裝備等；
5、 汽車測試測量：測試模擬、振動測試、環境測試、電磁兼容(EMC)分析、車載診斷系統、噪聲、振動與舒適性 (NVH)、 發動機及排氣分析、第三方測試、汽車制造在線檢測、零部件檢測、自動化測試等等；
6、 汽車內外飾技術：內外飾零部件總成（設計、車燈系統、座椅系統、天窗、音響系統、扶手、方向盤、后視鏡、前后保險杠總成、注塑件、氛圍燈等）、內飾材料、膠粘劑、膠帶、粘接及密封產品、內外飾加工設備等；
7、汽車計算平臺與芯片：包含中央計算平臺、域控制器及 SoC、MCU、功率半導體等核心芯片；聚焦軟件定義汽車與車載操作系統、開發工具及智能座艙軟件；覆蓋智能駕駛、多類傳感器及車路協同系統；展示車載電子硬件、車載網絡與 5G/V2X 通信技術；汽車線束、連接器等元器件及仿真、EMC、功能安全等測試技術；同時呈現新能源三電系統、線控底盤與區域化電子電氣架構。
展開 鋁合金汽車板生產技術及其發展趨勢
國內鋁合金汽車板技術成熟度明顯提升，產品質量可以與進口汽車板的相媲美，已實現部分替代進口。隨著新能源汽車產能擴張及用鋁材需求的進一步增長，鋁加工行業需要推進關鍵生產設備氣墊式連續熱處理爐的國產化應用，同時在碳排放政策背景要求下，需要加快再生鋁合金汽車板的研發試制和驗證，實現車身用鋁的循環利用，達到汽車全生命周期節能減排的目的。
文章來源：沖壓與模具工藝
2019年中國有色金屬行業發展現狀與未來發展趨勢
在這種情形下，一度實施彈性生產的電解鋁產能加速復產、新建待投產能快速釋放、新開工項目投資增長，產能過剩壓力持續加大。有色金屬“去產能”向好發展的基礎尚不牢固，盲目投資、無序發展、布局不夠合理、產業集中度不高等深層次問題尚未根本解決。
2、高端產品比重偏低，產品質量有待提高
1）當前有色金屬工業新舊動能轉換有一些亮點，新能源汽車的需求帶動了有色金屬鈷、鋰等新材料的發展，軌道交通和汽車用鋁的產量和用量持續增長，進一步促進了高端運輸鋁材的應用。但這些高端材料和新材料在產業體系中所占比例不高，新舊動能轉換總體緩慢。
2）從創新能力看，中國有色金屬工業原始創新偏少、基礎共性關鍵技術、精深加工技術和用技術研發不足。例如，美鋁有3萬項專利，飛利浦有10萬項專利，相比之下，中國企業擁有專利少得多，特別是原創性專利少(陳全訓，2011)。鋁加工幾百個常用牌號，中國自己研發的卻很少，大多數是國外牌號的翻版;萬噸擠壓機等先進設備，雖然能制造，但關鍵控制設備還需要進口。
3）在質量方面，主要表現在兩點:一是產品質量的一致性較差，均勻性、穩定性不足，造成下游用戶使用困難;二是大路貨產品多、高精尖產品少。由于產品存在質量穩定性差和成本高等問題，大飛機用鋁合金預拉伸厚板和鋁合金蒙皮板、乘用車鋁面板等尚不能產業化生產，電子級12英寸硅單晶拋光片、部分大直徑超高純金屬靶材、寬禁帶半導體單晶拋光片、航空醫療領域高端鈦產品、部分高端銅鋁板帶箔材等仍依賴進口。
3、部分產品依賴國際市場，成為貿易保護主義攻擊對象
中國部分有色金屬產品產量已經接近或者超過全球一半的供應者，如原鋁、銅、鋅、錫、釩、稀土等。
展開 
汽車輕量化-鋁合金材料的技術應用及加工工藝整合
汽車輕量化中的鋁合金
（1）鑄造鋁合金
許多種元素都可以作為鑄造鋁合金的合金元素，但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生產中具有重要意義。當然，在汽車上廣泛應用的并不是上述簡單的二元合金，而是多種元素同時添加以獲得好的綜合性能。
汽車工業是鋁鑄件的主要市場，例如日本，鋁鑄件的76%、鋁壓鑄件的77%為汽車鑄件。鋁合金鑄件主要應用于發動機氣缸體、氣缸蓋、活塞、進氣歧管、搖臂、發動機懸置支架、空壓機連桿、傳動器殼體、離合器殼體、車輪、制動器零件、把手及罩蓋殼體類零件等。
鋁鑄件中不可避免地存在缺陷，壓鑄件還不能熱處理，因此在用鋁合金來生產要求較高強度鑄件時受到限制。為此在鑄件生產工藝上作了改進，鑄造鍛造法和半固態成型法將是未來較多用的工藝。
（2）變形鋁合金
變形鋁合金指鋁合金板帶材、擠壓型材和鍛造材，在汽車上主要用于車身面板、車身骨架、發動機散熱器、空調冷凝器、蒸發器、車輪、裝飾件和懸架系統零件等。
由于輕量化效果明顯，鋁合金在車身上的應用正在擴大。如1990年9月開始銷售的日本本田NSX車采用了全鋁承載式車身，比用冷軋鋼板制造的同樣車身輕200kg，引起全世界的矚目。NSX全車用鋁材達到31.3%，如在全鋁車身上，外板使用6000系列合金，內板使用5052－0合金，骨架大部使用5182－0合金；由于側門框對強度和剛度要求很高，使用以6N01合金為基礎、適當調整了Mg和Si含量的合金。在歐美也有用2036和2008合金作車身內外板的。
展開 智領新程，技馭未來︱AUTO TECH China 2026 廣州國際汽車技術展覽會 誠摯邀展
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<p style="margin-top: 20px; margin-bottom: 20px; border: 0px;">7.1 汽車功率半導體技術：IGBT/MOSFET、功率IC等、第三代半導體材料（SiC/GaN）及器件、車用LED芯片/光源/Mini/Micro LED、封裝測試、設計開發、生產設備等；</p>
<p style="margin-top: 20px; margin-bottom: 20px; border: 0px;"><span style="font-weight: 700; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px;">8、 汽車輕量化技術及汽車材料：</span>金屬材料、塑料、發泡材料、復合材料、輕量化零部件、車身連接技術等；</p>
<p style="margin-top: 20px; margin-bottom: 20px; border: 0px;">8.1 汽車用鋼專題展示區: 先進高強鋼、超高強鋼、高錳鋼、汽車板材、不銹鋼及全套解決方案、汽車用齒輪鋼、軸承鋼、彈簧鋼、汽車用硅鋼等；</p>
<p style="margin-top: 20px; margin-bottom: 20px; border: 0px;">8.2 汽車用鋁及鋁制零部件展示區：鋁鑄鍛件、鋁制車身及部件、鋁車輪、鋁制部件、制造裝備等；</p>
<div class="pgc-img" style="margin: 18px 0px; padding: 0px; border: 0px;">
<img src="https://p26-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/d246a72f324e482da61af20db1707ab9
展開 “2018（第十二屆）中國汽車輕量化技術研討會”在蘇州隆重召開
中國工程院院士蔣士成
中國工程院院士毛新平
河鋼集團唐鋼公司總經理助理刁可山
諾貝麗斯中國區總裁劉清
本次會議還設立了新能源汽車輕量化、汽車用鋼、鋁合金與鎂合金、非金屬材料、連接技術、輕量化設計、商用車輕量化、研究生論壇、檢測與模型、輕量化模具與裝備10個分會場，邀請了國內200余名知名專家做技術報告。
此外，會議同期的技術展覽中，30余家輕量化企業攜輕量化新產品和新技術進行了現場展示，展示區氣氛熱烈。
基于輪轂試驗標準的專用分析程序開發
輪轂試驗標準專用分析程序
輪轂設計時需要遵循國內相關試驗標準，以汽車輪轂為例，在國標《GB/T 26036-2020 汽車輪轂用路和金模鍛件》中，詳細規定了汽車輪轂用鋁合金模鍛件的要求、試驗方法、檢驗規則及標志等內容。
26036標準中要求了汽車輪轂的動態彎曲疲勞試驗、動態徑向疲勞試驗應符合GB/T 5334（乘用車）及GB/T 5909（商用車）的規定。沖擊試驗應符合GB/T 15704的規定。
針對以上疲勞試驗、沖擊試驗要求，可利用CAE仿真技術進行虛擬樣機快速校核，大大提高現場試驗通過率，降低試驗成本。再進一步基于ANSYS ACT二次開發，可實現對CAE仿真技術和方法的進一步封裝，提高仿真效率。
本專用分析程序利用ACT基于以上輪轂試驗標準進行開發，封裝了輪轂標準試驗常用的三種工況：
13°沖擊試驗；
彎曲疲勞試驗；
徑向疲勞試驗。
基于此專用程序可以快速校核標準工況下的輪轂設計方案。該專用分析程序的主要特色：
專用的分析模板，降低了輪轂結構分析的難度，提高了效率；
依據26036標準，集成了3種輪轂測試工況，可進行相關虛擬試驗；
計算報告一鍵生成；
下文將以彎曲疲勞工況為例展示本程序。
ACT程序介紹
ANSYS ACT程序由IronPython、XML、HTML組成，其中XML及HTML文檔的定義，用于設計ACT程序的頁面布局，Python腳本的定義，用于ACT程序調用Workbench平臺各個模塊及對應后臺功能的實現。
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