汽车铝合金锻件的机械性能

汽车铝合金锻件的机械性能

浙江锐泰悬挂系统科技有限公司

锻造事业部戴如吉高级工程师技术部江海斌部长 OE事业部唐从文副部长

主导题：汽车、铝合金锻件、机械性能

自我介绍：我们浙江锐泰悬挂系统科技有限公司是一家专业生产汽车悬挂系统安全件总成的公司。目前是国内生产汽车悬挂系统安全件总成种类最多，数量最大的一家生产企业。产品与国内多家汽车公司配套。同时销往世界各地。美国，巴西，欧洲等地，都有我们的客户。

本人1982年毕业于重庆大学锻造专业，从事锻造技术工作30几年，对锻造有一定的经验。在这里，很荣幸，能与大家一起，交流一下对铝合金锻件的一些锻造心得。

铝合金锻件，因为具有较轻的锻件重量（只有钢铁锻件的1/3），较高的抗拉强度，特别是具有很高的延伸率（一般在40%以上），特别合适使用于汽车的安全件。1.在安全件产生断裂之前，有一个拉伸变形的过程，容易发现不安全因素，便于更换。2.因为铝合金锻件的重量低于同类的钢铁锻件的重量（约1/3），便于降低汽车的总体重量，达到降低油耗的目的。

随着汽车工业的不断发展，高端汽车的市场越来越大，对汽车的安全件的要求也越来越高，铝合金锻件因为本身所具有的材料优势，也越来越得到广泛的应用。

如图（1）是汽车安全件的一种。材料为铝合金：6082，机械性能要求为：抗拉强度>310PaM,硬度：HB90-110.本文就以此为例，来论述汽车安全件的铝合金锻件的机械性能及对机械性能的影响因素。

图1

汽车安全件的铝合金锻件的机械性能的主要指标为：抗拉强度、硬度（HB）。

按照我国的国家标准，铝合金锻件的机械性能标准为：抗拉强度>310MPa、硬度HB:95-110

而国外的汽车行业标准，对机械性能的要求要高于我国的国家标准，主要是抗拉强度。他们的抗拉强度要求为>350MPa.其他要求与我国的国家标准相同。

因此，要生产汽车安全件，一定要注意锻件的机械性能的要求。要生产国外的汽车安全件，一定要注意他们对机械性能的要求，是高于我国的国家标准的。

本文将对铝合金的汽车安全件的机械性能，做一些简单的论述。

对铝合金锻件的机械性能的影响因素主要为一下几个方面：1.原材料的影响。2.锻造方式的影响。3.加热温度的影响。4.热处理工艺的影响。

其中，原材料对锻件的影响最大。铝合金的原材料的性能将直接影响到铝合金锻件的机械性能。

铝合金原材料对锻件的机械性能的影响主要表现为如下几方面：

1.原材料的抗拉强度。

2.铝合金原材料的表面粗晶环。

3.铝合金原材料的纤维流线。

一．铝合金原材料的机械性能对铝合金锻件的影响

我国的用于铝合金锻件生产的铝合金原材料，一般均为挤压后的棒材或异形材料。原材料经过热处理后的抗拉强度一般都在：350-370MPa左右。很少有大于400MPa的。而棒材的相对要高于异形材料的。而经过锻造以后的铝合金锻件，经过热处理后的抗拉强度一般都在290-330MPa左右。经过锻造的铝合金锻件，抗拉强度一般要比原材料的抗拉强度低50-70MPa.

因此，要提高铝合金锻件的机械性能，必须首先要求提高铝合金原材料的机械性能。

原材料的机械性能越高，锻造的铝合金锻件的机械性能也越高。

而对于汽车安全件，机械性能是锻件的一个重要指标，特别是配套的汽车安全件，必须保证100%的达到的性能指标。因此，必须保证原材料的性能的一致性。必须保证原材料的机械性能，不得小于K值。K 值的要求，取决于安全件的机械性能的要求。国内汽车安全件的抗拉强度一般设定在310MPa左右。因此，对铝合金原材料的机械性能要求的K值为：K=310+(50-70)=360-390MPa。所以，并不是所有的铝合金原材料都可以生产汽车安全件。要生产配套的汽车安全件，必须对铝合金原材料的生产厂家，有一个严格的选择标准。

而在锻件的生产中，也必须对原材料的使用，有一个严格的控制与跟踪标准。

配套的汽车安全件的铝合金锻件的生产标准，远远高于配件市场的铝合金锻件的生产标准。

因此，要进入汽车配套市场的铝合金锻件的生产，必须达到这些标准。

而希望进入国外的汽车配套市场，一定要注意，铝合金锻件的机械性能的要求，是高于我们的国家标准的。他们的抗拉强度要求，一般都是在350MPa以上。

要求汽车安全件的抗拉强度达到并超过350MPa.那么，生产铝合金锻件的原材料的机械性能必须能够保证达到400-420MPa以上。

国内的铝合金生产厂家，一般很难达到这个要求。

二．铝合金原材料的表面粗晶环对锻件的影响

铝合金的原材料一般都是通过熔炼制成圆形毛坯，表面去毛皮后加热，挤压成圆形或异形坯料。

不管是挤压成圆形还是异形的原材料坯料，在坯料的表面，均会形成一层比较粗大的晶粒的环形，分布于坯料的表面。称为粗晶环。

粗晶环的存在，非常严重的影响铝合金锻件的机械性能，粗晶环越厚，影响越严重。主要影响锻件的抗拉强度与延伸率。

如果铝合金锻件的表面，有处理要求，粗晶环的影响就会更加明显。

粗晶环的厚度与铝合金锻件的机械性能成反比。粗晶环的厚度越厚，铝合金锻件的机械性能下降的越大。

最好的铝合金挤压棒材，都存在粗晶环的问题。只是厚度的大小的不同。

国内的铝合金棒材的粗晶环厚度一般在0.5mm-2mm左右。

粗晶环厚度<0.5mm的铝合金原材料，已经是比较优秀的原材料了。

对汽车安全件，有较高要求的锻件，必须对原材料生产厂家的粗晶环的厚度，提出要求。

控制原材料的粗晶环，才能控制铝合金锻件的质量。

特别是锻件表面有处理要求的，存在粗晶环的原材料生产的锻件，表面明显有花纹。很难达到表面处理对锻件表面的技术要求。

三．铝合金锻件的机械性能的各向异性

铝合金的毛坯原材料，不管是棒料还是异形坯料，机械性能均有明显的各向异性。在纵向与横向的机械性能，具有明显的差异。因此，在铝合金锻件的毛坯原材料的选择上，要充分考虑到铝合金材料的机械性能在方向上的差异。

特别是汽车安全件的生产，一定要考虑锻件的受力方向。保持纤维方向与锻件的受力方向的一致性，是汽车安全件在锻造工艺中必须考虑的问题。

如(图1)的汽车安全件，该锻件的受力方向如（图2）所示。那么。在考虑锻造工艺的时候，就需要考虑锻造毛坯的纤维方向，与受力方向的一致性。

图2 图3

因此，坯料要求使用挤压圆棒料。棒料的纤维方向如（图3）。在长度方向（即受力方向）上与纤维流线保持一致。经过辊锻制坯，锻造，锻件的纤维流线如（图4）。与锻件的受力方向保持一致。

图4

锻件长度纤维方向与受力方向的一致性越好，锻件的使用性能越好。

特别是汽车的安全件，对于锻件的纤维流线的要求，应该作为一个重要安全项来考虑。在锻造工艺的制定中，一定要引起高度的重视。

总结：要保证铝合金锻件的机械性能，必须保证原材料的机械性能。

1．铝合金原材料的机械性能：抗拉强度>370MPa。

2．粗晶环厚度<0.5mm.

3．每批材料必须保证稳定性。

目前我国的很多铝合金原材料厂家，不管是从熔炼技术上，还是在原材料的挤压工艺上，都存在着一定的缺陷。能够制造高端的铝合金原材料的厂家不多。一般的原材料厂家，制造的铝合金原材料，存在的

这样那样的缺陷。不一定合适作为汽车安全件的锻造原材料。

低价位，低性能的铝合金原材料，合适于制造铝合金的装饰产品。而不能用来制造汽车安全件的锻造。

因为铝合金锻件的抗拉强度达不到要求，所以，目前我国的铝合金汽车安全件（拉杆类锻件），基本上处于低端市场。

一旦需要进入高端市场，进入汽车配套市场，一定要注意锻件的机械性能。特别是进入国外的汽车配套市场。不然，存在很大的风险。

当然，对铝合金锻件的机械性能的影响因素还有很多，比如:锻造方式的影响，锻造制坯的影响，加热温度的影响，热处理工艺的影响，等等，在这里就不一一陈述。

总之，一旦决定进入汽车安全件的配套生产，对铝合金锻件，锻件的机械性能，是一个一定要能够控制的重要参数。无法控制锻件的机械性能，就无法进入汽车安全件的配套生产。