交通用铝系列之四：汽车铝合金锻件及冲挤件
交通用铝系列之四：汽车铝合金锻件及冲挤件
王祝堂
摘要：中国汽车工业正处于高速持续发展阶段，2009年汽车总产量1367万辆，2010年有望超过1500万辆。为建设低碳汽车产业，全世界汽车的轻量化正在加速进行，尽量多地以铝代钢与铸铁、铜等制造零部件，是目前及今后一段时间内实现汽车轻量化最可取与最现实的措施。本文较为详细地介绍了铝合金锻件及冲挤件的生产工艺与性能，标准锻件铝合金及一些公司研发的非标定锻件铝合金的成分与性能，介绍了一些世界级铝合金锻件及冲挤件生产企业概况。铝合金锻件在汽车中的用量虽然不大，仅占总用量的1.3%左右，却很重要。
关键词：汽车铝合金锻件；冲挤件；Alutex合金；FLEXTREME TM铸造法
1 铝合金锻件在汽车中的应用[19]
铝合金锻件有良好的力学性能，高的抗腐蚀性能、优秀的表面状态、合适的可切削性能，同时对环境友好，所以汽车工业成为其主要的用户，其次是机械与装备部门，用于制造工具与多种零件，德国1994-1998年铝合金锻件的总产量及其应用领域见表1（不含轮毂）。
表1 1994-1998年德国铝合金锻件的产量
年度 1994 1995 1996 1997 1998 总产量/吨 8,884 9,166 9,902 11,603 14,283 汽车工业用量比率/% 47 45 55 64 67 机械与装备产业用量比率/% 22 24 18 13 13
由表1可清楚地看出，在1994-1998年间德国汽车工业铝合金锻件用量比率的年平均增长量为5.5个百分点，而机械与装备产业铝锻件的用量比率却呈下降趋势，这4年的平均增长量为负2.25个百分点。据德国锻造工业协会（IDS）的资料，1996年德国钢锻件的产量为120万吨，钢/铝锻件产量之比120:1，铝锻件仅约占锻件总量的0.9%。在汽车工业用的铝材中，锻件的用量甚小，仅为铝的总用量的1.3%弱，但从发展趋势看，全球用量的年平均增长率可达5.6%，比汽车产量年平均增长率高一些（2015年以前）。
2009年，常用的铝合金汽车锻件约35种，至于其规格数量正如汽车本身的数量一样，种类繁多，不胜枚举。
1.1 汽车锻件铝合金
用于锻造汽车零件的铝合金可分两大类：一类是在美国铝业协会（AA）注册的标定铝合金即常用铝合金，它们的详细化学成分见AA历年出版的《International Designations and Chemical Composition Limits for Unalloyed Aluminum and Aluminum alloys》，以及ISO的有关标准与各国的变形铝合金标准；另外一类是一些铝业公司研发的独特性能与成分的锻造合金。常用汽车零件锻造合金的牌号及锻件的最低力学性能见表2。
表2 常用汽车零件锻造铝合金的最低力学性能与典型零件
最低力学性能
合金 状态 抗拉强度Rm
N/mm2屈服强度R p0.2
N/mm
伸长率A5
%
布氏硬度
HBW2.5/62.5
典型零件
2014 T6 440 380 6 135 货车与载重车零件
2017A T4 380 230 10 107 货车等的高负载零件 2024 T4 460 380 10 120
货车等的高负载与要求疲
劳强度的零件 5754 H12 180 80 15 50 各种工件
6401 T5、T6 235 185 14 70 装饰件
6060、6063 T5、T6 245 195 10 75 各种工件 6061 T5、T6 290 250 9 85 各种工件
6082①T5、T6 310 260 6 90 结构件、液压及气动零件 6082②T5、T6 340 300 10 100 安全及悬架系统零件 6082③T5、T6 340 300 10 100 安全及悬架系统零件 6110 T5、T6 400 380 8 100 安全及悬架系统零件 6066 T5、T6 440 400 8 115 安全及悬架系统零件 7020 T5、T6 350 280 10 100 各种零件
7018 T5、T6 410 360 10 115 各种零件
7022 T5、T6 480 410 6 140 液压系统零件
7075 T6/T3 530/455 470/385 8/6 145/130 各种零件及液压系统元件 注：① Anticorodal（高强度耐蚀铝合金）-114；② Anticorodal-116；③ Anticorodal-117
1.1.1 2014合金
2014合金（EN AW 2014、EN AW AlCu4SiMg、AlCuSiMn F44）是一种铝-铜-镁-硅-锰系合金，其成分（质量%）：0.50-1.2Si，0.7Fe，3.9-5.0Cu，0.40-1.2Mn，0.20-0.8Mg，0.10Cr，0.25Zn，0.15Ti，其他杂质每个0.05总计0.15，其余为Al。它在T6状态下的抗拉强度Rm及屈服强度均比2017、2024、6082合金高，在高温下也有高的强度性能，但熔焊性能差，抗腐蚀性能也不尽人意，在使用中必须进行表面保护处理，在航空、汽车与机器制造中获得了广泛的应用，用于锻造承受高的静负载与动载荷的零件。图1为力拓加铝（Rio Tinto Alcan）德国辛根铝业公司（Alcan Singen GmbH）生产的汽车底盘与悬架锻件，它们既有最高的韧性强度，又能满足耐久性要求。
图1 力拓加铝辛根铝业有限公司生产的汽车底盘与悬架受力锻件
1.1.2 2017A 合金
2017A 合金（EN AW 2017A、EN AW AlCu4MgSi、AlCuMg1 F38）是一种1972年注册的欧洲航空航天协会（EAA）的铝-铜-硅-锰-镁系合金，其成分（质量%）：0.20-0.8Si ，0.7Fe ，3.5-4.5Cu ，0.40-1.0Mn，0.40-1.0Mg，0.10Cr，0.25Zn，0.25（Zr+Ti），其他杂质每个0.05，总计0.15，其余为Al。它有高的承受动态负载的能力，可在各种时效状态下应用，其屈服强度R p0.2与6082合金相当，并且有更高的抗拉强度与伸长率，熔焊性能不佳，如果应用环境有发生腐蚀的可能性，则应进行表面防腐蚀处理，用于制造高负载汽车锻件，特别是要求高疲劳强度的零件。
2017A、6082、Alutex 合金的力学性能比较见图2，Alutex 合金有最高的综合性能。
1.1.3 2024合金
2024合金（EN AW 2024、EN AW AlCu4Mg1、AlCu4Mg2 F42）是一种已有78年历史的古老合金，1933年定型，由美国铝业公司发明，至今宝刀不老，已繁衍成有8个合金的族（2024、2024A、2124、2224、2224A、2324、2424、2424A），仍是航空器用量最大的合金。2024合金的成分（质量%）：0.50Si，0.50Fe，3.8-4.9Cu ，0.30-0.9Mn ，1.2-1.8Mg ，0.10Cr ，0.25Zn，0.15Ti，其他杂质每个0.05、总计0.15，其余为Al，是一种Al-Cu-Mg-Mn 系合金。它的R p0.2比6082合金的高一些，但具有大得多的抗拉强度Rm 与伸长率A5，常用以制造要求抗拉强度与疲劳强度都高的零件，如卡车的高负载锻件。
图2 6082、2017A、Alutex
合金汽车锻件的力学性能比较
1.1.4 5754合金
5754合金（Peraluman-300、EN AW5754）是美国1970年注册的一个铝-镁系合金，是用精铝与精镁配制的纯度较高的合金，为了保持其良好的表面处理性能，对其杂质含量作了严格的控制，现在5×54型合金已发展成为有11个成员的最大的变形铝合金族（5154、5154A、5154B、5254、5354、5454、5554、5654、5654A、5754、5854、5954），每个合金都有其特定的应用领域。5457合金的化学成分（质量%）：0.40Si，0.40Fe，0.10Cu，0.50Mn，2.6-3.6Mg，0.30Cr，0.20Zn，0.15Ti，0.10-0.6（Mn+Cr），其他杂质每个0.05，总和0.15，其余为Al。此合金有良好的阳极氧化与可焊性能，在汽车工业中除用于轧制板材外，主要用于锻造内外装饰件。力拓加铝辛根铝业有限公司生产的汽车内外装饰锻件见图3。
图3 德国辛根铝业有限公司生产汽车内外装饰锻件
1.1.5 6401合金
6401合金为1990年欧洲航空航天协会在美国铝业协会注册的一个合金（Anticoro dal-900、EN AW 6401、Al99.9MgSi），是用精铝配制的高纯度合金，杂质含量甚低，其成分（质量%）：0.35-0.7Si，0.04Fe，0.05-0.20Cu，0.03Mn，0.35-0.7Mg，0.04Zn，0.01Ti，其他杂质0.01，其余为Al。合金的特点是抗蚀性强，电化学光亮处理与阳极氧化处理性能优秀，用于制造需要有高度装饰效果的表面光亮的锻件与其他零件。它的形成性能也很好，在T5或T6状态下应用。
1.1.6 6060/6063合金
6060/6063合金（Anticorodal-050,EN AW 6060/6063，AlMgSi/AlMg0.7Si）在T5或T6状态下应用。6060合金的成分（质量%）：0.30-0.6Si，0.10-0.3Fe，0.10Cu，0.35-0.6Mg，0.05Cr，0.15Zn，0.10Ti，其他杂质每个0.05，总计0.15，其余为Al；1945年定型，由美国铝业公司研发，是当前产量最大的单一变形铝合金，主要用于挤压建筑铝材，建筑挤压铝材92%以上是用该合金生产的，2009年全世界的产量约1150万吨。
这两个合金的特点是有优秀的成形性、可焊性、抗蚀性，适合于电化学光亮处理与阳极氧化
处理，用于制造高装饰性锻件。
1.1.7 6061合金
6061合金（EN AW6061、EN AW AlMgSiCu、Anticorodal1-082）属铝-镁-硅-铜系，1934年定型，由美国铝业公司研发，它的化学成分（质量%）：0.40-0.6Si，0.7Fe，0.15-0.40Cu，0.15Mn，0.8-1.2Mg，0.04-0.35Cr，0.25Zn，0.15Ti，其他杂质每个0.05，总计0.15，其余为Al。该合金有良好的综合性能，对海水有较强的抗蚀性，它的抗蚀性比其他常用的可热处理强化铝合金都高，可焊性好，但在冷加工状态的变形性能不甚满意，在T5及T6状态下应用，有高的承受静态及动态载荷能力，它的强度性能比6063合金高得多，多用于制造强度高形状较为复杂的锻件。
1.1.8 6082合金
6082合金在欧洲获得了广泛的应用（Anticorodal-114、Anticorodal-116、Anticorodal-117、EN AW 6082、AlSiMgCu），在T5或T6状态下使用，1972年由欧洲航空航天协会在美国铝业协会注册，其化学成分（质量%）：0.7-1.3Si，0.50Fe，0.10Cu，0.40-1.0Mn，0.6-1.2Mg，0.25Cr，0.20Zn，0.10Ti，其他杂质每个0.05，总计0.15，其余为Al。这3个合金的成分都在以上范围内，但又略有差别，应用状态为T5或T6，在汽车工业中广为应用。Anticorodal-114合金有高的承受静态及动态负载能力，抗蚀性高，可切削性能好，多用于锻造液压及气动系统零件。
Anticorodal-116合金的抗静载荷及动载荷的能力比Anticorodal-114合金更高，抗蚀性及抗应力腐蚀的能力相当强，适于切削加工，切削后的表面光洁。Anticorodal-117合金铸锭的晶粒细小均匀，在加工过程中晶粒不易长大，不会形成粗大晶粒，抗普通腐蚀及抗应力腐蚀开裂的能力强，适于切削加工，承受静载荷及动载荷能力强。
6082合金及上述3个合金广泛用于制造汽车承受大应力的锻件，如球形接头（ball joint）与法兰罩（flange housing），见图4。Anticorodal-116、-117合金是锻造安全系统及悬架零件的良好材料。
图4 用6082合金锻造的汽车零件 左：球形接头；右：法兰罩
1.1.9 6110合金
6110合金（Anticorodal-133、AlSi1MgCu）属Al-Si-Mg-Cu系合金，它的成分（质量%）：0.7-1.5Si，0.8Fe,0.20-0.7Cu，0.20-0.7Mn，0.50-1.1Mg，0.04-0.25Cr，0.20Ni，0.30Zn，0.15Ti，其他杂质每个0.05，总计0.15，其余为Al。此合金的特点是Si含量比6060、6061、6063合金都高，杂质Fe，Zn等的允许含量也相当大，因此，不但硅含量除形成Mg2Si外还有大量硅过剩，还含有Cu与
Mn，所以它有更高的强度，承受
静载荷及动载荷的能力也大一些，可切削加工性能也好一些，在汽车工业中用于锻造安全装置及悬架系统零件。该合金是1979年美国铝业公司注册的。锻件在T5或T6状态应用。
1.1.10 6066合金
6066合金是上世纪40年代后期定型的美国合金，属Al-Mg-Si-Mn系合金，它的成分（质量%）：0.9-1.8Si、0.50Fe，0.7-1.2Cu，0.6-1.1Mn，0.8-1.4Mg，0.40Cr，0.25Zn，0.20Ti，其他杂质每个0.05，总计0.15，其余为Al。它的Si含量高，除形成Mg2Si强化相外，还可以形成复杂的四元相AlSiCuMn相与相当多的游离Si存在，因此有相当高的综合力学性能，模锻件的最低力学性能：抗拉强度Rm440N/mm2、屈服强度R p0.2400、伸长率A58%、布氏硬度HBW2.5/62.5 115。在T5或T6状态应用。它有好的可切削性能，承受静载荷及动载荷的能力比其他6×××系锻造铝合金的都高。汽车工业用6066合金锻造安全系统及悬架零件。
1.1.11 7018合金
7018合金是一种Al-Zn-Mg-Mn系合金（Unidur-120、AlZn4.5Mg1.5），它的成分（质量%）：0.35Si，0.45Fe，0.20Cu，0.15-0.50Mn，0.7-1.5Mg，0.20Cr，0.10Ni，4.5-5.5Zn,0.15Ti，0.10-0.25Zr，其他杂质每个0.05，总计0.15，其余为Al。它是一个英国合金，1978年在美国铝业协会注册，在T5或T6状态应用，有相当高的强度性能与良好的可焊性。模锻件的最低力学性能：抗拉强度Rm 410N/mm2，屈服强度R p0.2 360N/mm2，伸长率A510%，布氏硬度HBW2.5/62.5115。汽车工业用它锻造既要求有高的强度又希望有良好可焊性的锻件。
1.1.12 7020合金
7020（Anticorodal-102、EN AW 7020、AlZn4.5Mg1）合金是一种Al-Zn-Mg系合金，还含有少量的Mn及Cr，是欧洲航空航天协会1972年在美国铝业协会注册的。它的化学成分（质量%）：0.35Si、0.40Fe、0.20Cu、0.05-0.50Mn、1.0-1.4Mg、0.10-0.35Cr、4.0-5.0Zn、0.08-0.20Zr、0.08-0.25（Zr+Ti），其他杂质每个0.05，总计0.15，其余为Al。在T5或T6状态应用，强度性能中等，可焊接性好，模锻件的最低力学性能：抗拉强度Rm350N/mm2，屈服强度R p0.2280N/mm2，布氏硬度HBW2.5/62.5。在汽车工业与轨道车辆制造中均有着应用，用于锻造形状复杂的模锻件。7020合金的抗腐蚀性能中等，焊件的力学性能几乎和原材料的相等，焊后宜进行人工时效处理，汽车工业用此合金锻造中等负载的零件，且需要焊接的。
1.1.13 7075合金
7075（Perunal-215、EN AW 7075、AlZn5.5MgCu）是一个Al-Zn-Mg-Cu系合金，美国铝业公司研发，1944年定型，第二次世界大战后期的飞机已用上此合金，锻件在T6或T73状态应用，它的成分（质量%）：0.40Si，0.50Fe，1.2-2.0Cu，0.30Mn，2.1-2.9Mg，0.18-0.28Cr，5.1-6.1Zn，0.20Ti，锻件Zr+Ti的最大含量0.25，其他杂质每个0.05，总计0.15，其余为Al。7075合金是目前汽车工业锻件合金中强度性能最高的，在T6或T73状态应用，它的抗腐蚀性能虽比2024合金好，也比2014合金高，却不如6082合金。该合金锻件的最低力学性能（T6/T73）：抗拉强度Rm 530-455N/mm2，屈服强度R p0.2470/385，伸长率A5 8/6，布氏硬度HBW 2.5/62.5 145/130。该合金在航空工业获得了广泛的应用，汽车工业用它锻造承受极高负载的模锻件，但用量较少。
1.1.14 非标定Alutex合金
非标定锻件铝合金是指未在美国铝业协会注册的由一些铝业公司自行研发的合金，如德国埃米根市（Emmingen）的莱贝（Leiber）铝业有限
公司的Alutex（阿卢特克斯）合金等。
Alutex 合金成分尚未见诸报道，是一个Al-Mg-Si 系合金，并含有少量的Mn，即是以6082合金为基础发展起来的用于锻造汽车模锻件的合金，它的力学性能几乎全面超过6082合金与2017A 合金，仅伸长率A 5比2017A 合金低一个百分点，它的保证（模锻件）力学性能（图2）：抗拉强度Rm 400N/mm 2
、屈服强度R p0.2 320N/mm 2
、伸长率A 5 9%。有良好的可锻成形性、抗蚀性与可焊性、可切削加工性，多用于模锻悬架横向控制臂（transverse Control arm）、纵梁构件（side members），以及转向系（steering system）零件，见图4和5。
图5 莱贝铝业公司生产的汽车行走机构Alutex 合金模锻件
莱贝铝业有限公司对Alutex 合金的Cu 含量作了严格控制，因而它有强的抗腐蚀性能，由于对合金的成分作了精心设计与控制，因而模锻件具有高的合理的综合性能，大批生产的各种汽车模锻件（图6）在实际使用中受到汽车制造企业的好评。Alutex 合金含有＜0.01%Pb，微量铅对模锻件有两个好处：对高温蠕变性能有益，类似于晶粒细化剂作用，使用锻件保持着细晶粒组织；二是对锻件的切削加工有益，例如便于钻深孔。
图
6 莱贝铝业公司生产的汽车种种模锻件
除了上述的汽车工业常用锻件铝合金外，1050A、2618A、5019、5083、7022等合金有时也用于锻造某些汽车模锻件。
1.2 汽车模锻件性能比较
捷克斯洛伐克斯特罗卖特尔卡缅尼克公司与德国加铝辛根铝业有限公司（Strojmetal Kamenice，a.s. & Alcan singen GmbH）于2000年组成一个面向汽车工业的铝合金锻件专业联合体，成为世界上最大的汽车铝合金模锻件生产企业之一。它们生产的模锻件的性能比较见表3。
表3 卡缅尼克辛根铝业联合体铝合金模锻件的性能比较
保证力学性能
ISO标准
EN AW 标准 DIN标准
CSN
标准
Rm
N/mm2
R p.02
N/mm2
A5
%
HBW
可切
削性
可
焊
性
抗
腐
蚀
性
阳
极
氧
化
性
能
1050A-F 42 4005.01 60-100 - 25 (25)
3.0255.08-F7 7 - 23 18 不
好
优
秀
良
好
可
以
2017A-T4 42 4201.61 370 220 (12)95
3.1325.41-F38 380 230 10 95 优
秀
可
以
可
以
不
好
2024-T4 420 260 8 120
42 4203.61 420 290 10 (100)
3.1355.41-f42 420 260 8 105
2618A-T6
42 4218.71 380 250 5 100 优
秀
可
以
可
以
-
2014-T6 440 370 6 125
ONZ
42 4207.71
430 315 10 120
3.1255.61-F44 440 380 6 120
ONZ
42 4219.71
420 325 10 120
AlCu2SiMn T6 (42 4206.71) 370 275 10 100
优
秀
不
好
可
以
不
好
5754-F 180 80 15 50
ONZ
42 4413.01
170 80 17 (45)
3.3535.08-F18 180 80 14 45 良
好
优
秀
优
秀
可
以
5019-F.O
-F 42 4415.01 290 - 15 50-80
-O 42 4415.02 270 - 15 50-80
3.3555.08-F24 240 100 12 55 良
好
优
秀
优
秀
良
好
保证力学性能 ISO标准
EN AW 标准 DIN标准
CSN
标准
Rm
N/mm2
R p.02
N/mm2
A5
%
HBW
可切
削性
可
焊
性
抗
腐
蚀
性
阳
极
氧
化
性
能
5083-F 270 120 12 65
3.3547.08-F27 270 120 12 65 良好 优
秀
优
秀
-
6060-T6
3.3206.61-F22 215 160 12 65 良好 良
好
优
秀
优
秀
6005A-T6 3.2316.61-F28 275 200 8 75 良好 优
秀 良
好
-
6082-T6
310 260 6 90
42 4400.71 270 195 6 90
3.2315.62-F31 310 260 6 90
3.2315.62-F34 340 300 10 100 良好 良
好
良
好
可
以
6061-T6 AlSi1MgCu-F38 380 350 10 110 优秀 良
好 良
好
可
以
7020-T6 3.4335.61-F35 350 280 10 95 优秀 良
好 良
好
可
以
7022-T6 3.4345.61-F48 480 410 6 135 优秀 不
好 可
以
不
好
7075-T6 500 425 6 135
42 4222.71 510 430 6 125
3.4365.61-F50 500 420 6 135 优秀 不
好
可
以
不
好
1.3 模锻件生产工艺
汽车铝合金模锻件（drop forged aluminium part）多是用AlMgSi1合金锻造的，实际锻件的力学性能一般都大于标准规定最低值的30%左右，尺寸偏差完全可满足标准要求或甚至可以更低一些，通常多用曲柄压力机与螺旋压力机锻造，但以液压模锻机最佳，压力为5MN-32MN，锻件质量可以从几克至35公斤，现代化自动化锻压生产线的年产量可达数百万件，德国莱贝铝业有限公司与力拓加铝各有一条自动化汽车模锻件生产线。
铝合金模锻件一般具有如下的优点：环保，报废后可全部回收；质量比钢件轻50%左右；尺寸偏差精密；综合力学性能良好；抗腐蚀性能高；表面性能好，装饰性强；有相当好的可焊性与可切削加工性；总体来说成本较低，有相当强的市场竞争力。
汽车铝合金锻件的生产工艺流程可用图8的示意图说明，此图是斯特罗麦特尔-加铝辛根联合体自动化锻造生产线大批量生产模锻汽车零件流程，但未指出锻坯的制备。
1.3.1 锻坯制备
制备锻坯是非常重要的，只有冶金组织优秀与性能良好的坯料才能锻得合格的综合性能上乘的模锻件。坯料制备包括合金确定、配料、熔炼、铸造、机械加工、均匀化退火、挤压等常规工序。坯料一般有3种：铸造的、挤压的、半固态模锻用的锭坯。本文只对前两种锻坯进行介绍。
● 挤压锭坯
因为汽车模锻件对组织与性能的要求甚高，采用挤压锭坯锻压可以使这些要求得到满足与保证，不过增加了挤压工序，成本有所上升。均匀化组织可由均匀化退火工序得到保证，应严格控制均匀化温度，保温温度不得超过±3℃，然后送去挤压，目前生产的汽车模锻件70%左右是用挤压锭坯锻压的。
● 力拓加铝的FLEXTREME TM
工艺铸造锭坯 加铝曾是世界上有名的轧制扁锭铸造技术领先者，自2005年剥离普通板带业务板块成立诺威力斯铝业公司（Novelis）后，还保留着航空航天板带材与工业挤压材生产业务板块，它的汽车产品部锻件生产企业德国辛根铝业公司于2000年将捷克斯洛伐克的斯罗麦特尔-卡麦尼克锻造公司纳入旗下后，成为全球最大的汽车锻件生产者，其产量约占世界汽车锻件总产量的32%，欧洲汽车锻件产量的75%以上。特别值得称道的是生产锻件的锭坯不是挤压的，而且用FLEXTREME TM
工艺直接铸造的。
FLEXTREME TM
铸造法是原瓦格斯塔夫公司（Wagstaff Inc.）开发的，后转让给加铝公司并得到不断改进，被称为Alcan FLEXTREME TM
锻坯铸造法。
该技术生产线具有的特点如下： A．铸造机模块化设计
铸造机采用模块化设计，一个模块2个铸模，根据生产量大小很容易增加模块加大产量，仅稍许增大成本。装有快速换模系统，可按所铸合金的不同，迅速更换模具。
B．铸锭品质高
用此法铸造的锻坯，冶金组织好，晶粒细小均匀，表面光洁，大部分合金锭坯不需要扒皮（图7）；锻件显微组织极佳，甚至还略好于挤压锭坯锻件；锻件的性能高，静态负载力学性能与挤压坯锻件的最高力学性能相当，疲劳性能与常规材料的等同；复杂锻件抗再结晶晶粒粗化能力强，不会形成粗大晶粒；可切削性能优秀；整个断面上性能一致；锻坯表面状态：R z =29.81μm，R a =5.35μm，R q =6.5μm，R t =30.78μm。
图7 FLEXTREME TM
工艺铸造的直接锻造用的表面光洁圆锭
C．生产线全自动化
整个生产线的各种设备的传动、装备及各项工艺参数的控制是全自动化的；设有自动超声探伤台，检测铸锭品质；设有“软”（soft）锯；有自动打印与标志系统，可对锻坯打印编码；人员少，有助于降低生产成本。
D．熔炼炉可复化废料
熔炼炉有废料复化功能，不但可复化本厂各道工序的生产工艺废料，而且可熔炼外购的废料，有利于降低生产成本。可生产各种合金直径25mm-160mm 的铸锭，但直径大于160mm 的锭不能生产，因为铸锭组织得不到保证，不过汽车工业用的模锻件几乎没有超过35公斤的。
1.3.2 模锻工艺设计
现以加铝辛根铝业有限公司生产汽车模锻件的工艺流程说明模锻工艺设计（图10）。辛根铝业有限公司现有员工约415名，在接到用户订货咨询后2周内作出答复是否接受订货，接受订单后12周内提供样品，样品性能检测与验收时间6-8周，然后订合同，签订合同后9-10周交货。
图
8 汽车模锻件生产工艺流程示意图
热处理在汽车模锻生产过程中起着重要作用，固溶处理温度必须严格控制，淬火转移时间宜尽可能短，为减少锻件的淬火变形与残余应力，可在热水中或含聚合物（polymer）的溶液中淬火。锻件人工时效温度120℃-180℃，可以是单级时效也可以是多级时效，具体制度决定于合金种类及锻件所要求的性能与尺寸。
并不是所有的锻件都必须进行表面处理。表面处理有化学蚀洗法与喷丸处理法，前者用碱液与硝酸液浸洗，处理后锻件表面呈铝的金属白色，喷丸处理用的小球粒可以是刚玉砂、玻璃珠或钢球粒。在表面处理过程中还可以发现不合格的产品。
2 铝合金冲挤件在汽车中的应用[20]
冲挤（impact extrusion）是金属坯料在回复温度以下进行的冲制，直接制成零件，尺寸精密，稍经机械加工与表面处理即可用于组装部件与应用。冷冲挤（冲制）的主要设备为机械压力机，工具包括凸模、凹模、顶出器与模架，冲挤方法有正向的、反向的和复合的（图9）。
图9 冷挤压示意图
a 正向挤压
b 反向挤压
c 复合挤压
汽车铝合金挤压件目前品种已超10多种，热交换系统是其主要应用领域，约占该系统用铝量的1.2%。由于铝在冷状态变形，所以必须用塑性较高的合金，如1×××系、3×××系、6×××系合金，用的坯料可从半连续圆锭上锯下，也可从用黑兹莱特（Hazelett）连铸连轧带坯冲下的饼块，后者不但品质更优，变形能力更强，因为它的组织是热轧的，成本也稍低一些；铸造锭必须经过均匀化处理，但其塑性仍比热轧料低一些，均匀化处理是一道费时费钱的工序。
2.1 世界冲挤坯料的生产
截止到2010年底全球黑兹列特连铸连轧生产线共有14条，其中带坯宽度在1000mm以下的7条，中国有一条1930mm
的。
2.1.1 普通带坯生产线
普通带坯生产线3条：加拿大托尔汽车公司（Tower Automotive）1963年建成的660mm生产线，产量约2.5万吨/年，产品主要供本公司制造汽车零部件用，合金品种为3×××系、5×××系及6×××系合金；美国爱励铝业公司（Aleris）1979年建成的711mm生产线，产量约4万吨/年，合金品种多样，为本公司深加工提供坯料；美国朱必特铝业公司（Jubiter）1985年建成的760mm生产线，产量10万吨/年，生产的主要合金为3×××系和5×××系合金，供汽车、建筑和炊具制造业等行业使用。
2.1.2 冲挤带坯生产线
用冲挤法生产的产品主要有汽车零件如空气干燥器、安全锁紧、减震件、排档件、燃料供应系统、空调系统和转向制动系统的各种零件，以及包装用的各种容器，如气雾剂罐、饮料瓶、灭火器、化妆品瓶等等。
冲挤坯料规格依产品品种及合金种类而异，如1×××系合金坯料厚度为10mm-35mm，直径为12.5mm-115mm；3×××系合金坯料厚度12.5mm-26mm，直径38mm-108mm；6×××系合金坯料厚度12.5mm-32mm，直径38mm-115mm。形状除圆形外，也可以是其他形状的。专业化生产铝合金冲挤坯料的黑兹莱特生产线见表4。
表4 生产冲挤坯料的黑兹莱特连铸连轧生产线
投产年度 企业 带坯宽度/mm在线轧机 产量/kt·a-1 1970 日本轧制工业公司①300 双机架二辊轧机 10
1984 日本轧制工业公司 450 双机架二辊轧机 10
1997 加拿大诺文公司②380 1台二辊热轧机1台冷轧机 15
2005 美国艾莱门特公司③508 1台二辊热轧机连1台冷轧机 15
注：①日本的两条生产线一直运转良好，为全国的冲挤企业提供坯料；②诺文公司的总部在奥地利，生产的坯料除自用外还对外销售，它们在中国广东江门市也有一条生产线，坯料主要销往欧洲；③该公司原是美国金属冲挤公司（Metal Impact Ccrporation）的子公司，其产品中，汽车用冲挤坯料与其他产品冲挤坯料各占一半
2.2 连铸连轧生产线
连铸连轧生产线由熔炼-熔体净化与输送系统-双带式黑兹莱特铸造机-热轧机（单机架至3机架）-带坯卷取机组成。铸造机是该生产线的核心，其他设备都是常规的（图10）。
2.2.1 黑兹莱特铸造机
黑兹莱特铸造机（图11）是黑兹莱特带式铸造公司（Hazelett strip-Casting Corporation）的专利产品，这是一个家族式企业，现在的掌门人是第三代R.威廉·黑兹莱特。第一代黑兹莱特从1947年开始研发双带式铸造机，1963年首台商业生产的连铸机（660mm）在加拿大铝业公司的安大略省托尔市（Tower）阿尔古兹公司（Algoods,Inc.）投产。
图10 铝带坯连铸连轧机列示意图
图11 黑兹莱特连续铸造机示意图
铸造机的主要部件（熔体槽与密闭熔体供流器）、两条无端钢带（上下各一）两侧的边部挡块、传动系统，以及图上未标示出的直接传动结构、水冷与传热系统。
钢带与边部挡块构成带坯铸模（结晶器）。钢带套于上下框架上，框架间距可以调整，调整边部挡块之间距离就可以铸出不同宽度的带坯。框架内有诸多磁性支承辊，从钢带内侧对应地对其顶紧，张紧度可以调控，以确保钢带保持所要求
的平直度。
钢带为黑兹莱特公司专制的厚1.2mm 的低碳带钢用钨极惰气保护焊接，其铸造寿命约115小时。铸造前须用Al 2O 3微粒对钢带打毛，打毛深度取决于所铸带坯合金种类，而后以等离子或火焰法喷涂一层Matrix TM
涂料。
铸造机有强大的水冷系统，对水质有严格要求，其PH=6-8，应洁净，不得有油及其他可见的悬浮物质，水的消耗量约15t/m·min。
从喷嘴高速喷出的水沿弧形挡块切向喷射到钢带上，均匀而快速地冷却钢带，使铝熔体受到激烈冷却（50℃/s-70℃/s）。在铸造过程中钢带不对带坯施加压力，铸造前须将钢带加热到130℃左右，铸造时向钢带与熔体之间吹送保护气体氦。
铸嘴为专利陶瓷产品，商品名称为Stream TM，由氧化铝与硅石纤维混合物组成，真空压制成形，是一次性消耗品。铸造前调整好铸造机，铸造速度为4m/min-10m/min。供料嘴与钢带间隙为0.25mm左右，引带头应伸入到距离铸嘴前缘约100mm处。
双带式铸造法熔体冷却速度高达50℃/s-70℃/z，比半连续铸造法（DC）的1℃/s-5℃/s高得多，因而带坯的晶粒组织致密细小、枝晶间距短、合金元素的固溶度大，使产品性能得到一定程度提高。
转换合金时如果铸嘴的使用期限尚未到期，可继续使用不必更换，但以生产一定量的废料为代价。
2.2.2 单机架或多机架温轧机列
带坯离开铸造机后，通过夹送辊（牵引辊）进入单机架温轧机或多机架连轧机列。夹送辊不对带坯施加轧制力，但有一定量的牵引力。在夹送辊之后可根据工艺要求布置1台或多机架温（热）轧机，轧机可以是二辊的，也可以是四辊的，或是混合型的，组成连铸连轧生产线。
连铸连轧生产线轧机与铸锭热轧机的结构完全相同，不再表述，但在生产线布置与轧制速度、压下率等方面还是有所区别，例如连铸连轧生产线的轧制速度较慢，相应轧机的速度还不到铸锭热轧机的二分之一，如前者第三机架的最大速度仅约100m/min；连铸连轧生产线各机架的间距比铸锭热轧机列的大；连铸连轧生产线有2台卷取机，同时设在车间地平之下，剪床设在热轧机列之后，第一台热轧机的热压下率大，可达60%，第二、三机架的小一些。热轧机的轧制力必须足够大，卷取机卷取的带坯厚度不应大于15mm。
2.2.3 冲挤坯料生产线与冲挤件生产工艺流程
图12 汽车冲挤件生产工艺流程示意图
埃尔克格罗夫村（ELK Grove Village）冲挤厂连铸连轧生产线的黑兹莱特双带式铸造机为20（508mm）型（Model 20）的二手货，2004年投产，双机架热连轧机是戴维公司（Davy Co.,Limited）设计制造的二手产品，都经过现代货改造。有1台6MN的下料机，还有1台加拿大产的全新的3MN 下料机，2台氮气保护退火炉。铸造车间面积约9300m2，有1台蓄热式73吨熔炼炉，2台27吨倾动式静置炉，净化装置为Pyrotek SNIF除气系统及过滤系统。生产的合金主要有1070、6061，也有少量的3003合金。熔炼6061合金以废料为主，而熔炼1070合金则以P1020原铝锭为主。铸造带
坯典型尺寸为38.1mm×457.2mm。带坯生产能力3.5万吨/年。3MN下料机（冲床）用的原料为带卷，而厚的板坯则用6MN下料机下料。冲挤坯料有圆饼式的与中间带孔圆圈式的，其厚度为2.54mm-38.1mm，尺寸偏差1%-3%，直径（12.7mm-127mm）±0.127mm。实际上，坯料除圆形的外，还可以根据需要下成其他形状的，如正方形、矩形、椭圆形，中间也可以带孔。
坯料在退火状态冲挤，在冲挤之前须经过表面粗化处理，以扩大吸收润滑油表面积，便于冲挤。粗化处理可在滚筒机内进行，也可以喷丸撞击。
3 结束语
锻件及冲挤件在汽车制造中获得了较为广泛的应用，虽然其用量不大，仅占总用铝量的1.4%左右，然而却很重要，因为它们是承受大的静载荷及动负载的零件，特别是锻件，同时，由于铝在汽车制造中用量与日俱增，以及对汽车安全性与燃油经济性要求越来越高，锻件及冲挤件在汽车中用量的上升会以更快的速度增长。
截止到2010年，中国除一些大的汽车公司建有锻压厂（车间），还没有铝合金锻件与冲挤专业化生产厂。铝合金锻件与冲挤件生产专业性很强，同时中国汽车工业正处于高速发展期，对锻件的需求量很大，有必要建二三个专业化汽车锻件厂。2010年中国汽车总产量有可能超过1500万辆，铝的消费量可达250万吨（含出口零件的用铝量），其中铝合金锻件与冲挤件的量约3.6万吨（不含锻造轮毂）。
可仿照加铝公司辛根铝业公司的模式与德国埃米根莱贝铝业有限公司模式建设自动化铝合金锻压生产线。
中国也到了建设窄幅（宽700mm）连铸连轧生产线项目的时候，利用窄带坯一方面生产汽车冲挤件及其他产业用的冲挤件，另一方面生产700mm 及700mm以下的普通铝板带。窄幅普通铝板带仍有着广阔的市场。
为汽车工业提供优质轻量化铝合金产品既符合节能减排的要求，又可以取得较好的效益，有兴趣的投资者不妨考虑。■
参考文献：
[19] R.Leiber.Einsatz Von Aluminium0Schmiedeteilen im Fahrzeughau [J].Aluminium, 1999,10:893-902.
[20] 马道章，王祝堂。中国建设窄幅铝带坯连铸连轧项目适逢其会[J].中国铝业，2010,01:6-11.
铝合金在专用车上的应用
近 生产厂提高竞争能力的关键。据有关数据介绍，专用汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降0.6%～1%。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。 轮毂用铝合金 专用车铝轮毂因为质轻、散热性好，并具有良好的外观，而逐渐取代了钢轮毂。在过去的10年，全球铝合金汽车轮毂以7.6%的年增长率增长，根据分析，到2010年时，汽车轮毂铝化率可达72%～78%[4]。A365是一种铸造铝合金，它具有良好的铸造性能又具有高的综合力学性能，世界各国的铸造铝合金轮毂都是此类合金生产的。我国西南铝加工厂与日本轻金属株式会合作开发了A6061铝合金轮毂。 变形铝合金的应用 变形铝合金在汽车上主要用于制造专用车车门、行李箱等车身面板、保险杠、发动机罩、车轮的轮辐、轮毂罩、轮外饰罩、制动器总成的保护罩、消声罩、防抱死制动系统、热交换器、车身构架、座位、车箱底板等结构件以及仪表板等装饰件。 专用车车身板件用铝合金 板材在轿车上的应用比重不断上升，如经热处理（如：T4、T6、T8）的6000系（AI-Mg-Si 系）铝合金板材，能够很好的满足汽车对壳体的要求，可用做车身框架材料。Audi A8的车身钣金件，即采用了本系合金铝材。另外，2000系（AI-Cu-Mg系）、5000系（AI-Mg系）和7000系（AI-Mg-Zn-Cu系）铝合金也可应用于车身材料。近几年，采用6000系和7000系高强度铝合金开发了“口”、“日”、“目”、“田”字形状的薄板和中空型材，不仅质量轻、强度高、抗裂性能好，而且成型性能好，在汽车上得到了广泛的应用。 其它铝合金结构件
压铸产品结构设计
压铸产品结构设计准则 铝合金压铸件的结构设计经验 1。考虑壁厚的问题，厚度的差距过大会对填充带来影响 2。考虑脱模问题，这点在压铸实际中非常重要，现实中往往回出现这样的问题，这比注塑脱模讨厌多了，所以拔模斜度的设置和动定模脱模力的计算要注意些，一般拔模斜度为1 到3度，通常考虑到脱模的顺利性，外拔模要比内拔模的斜度要小些，外拔模也就1度，而内拔模要2～3度左右 3。设计时考虑到模具设计的问题，如果有多个位置的抽心位，尽量的放两边，最好不要放在下位抽心，这样时间长了下抽心会容易出问题 4。有些压铸件外观可能会有特殊的要求，如喷油、喷粉等，这时就要时结构避开重要外观位置便于设置浇口溢流槽。 5。在结构上尽量的避免出现导致模具结构复杂的结构出现，如，不得不使用多个抽心或螺旋抽心等 6。对于需进行表面加工的零件，注意，需要在零件设计时给适合的加工留量，不能太多，否则加工人员会骂你的，而且会把里面的气孔都暴露出来的，不能太少，否则粗精定位一加工，黑皮还没干掉，你就等再在模具上打火花了，那给多少呢，留量最好不要大于0.8mm,这样加工出来的面基本看不到气孔的，因为有硬质层的保护。 7。再有就是注意选料了，是用ADC12还是A380等，要看具体的要求了 8。铝合金没有弹性，要做扣位只有和塑料配合。 9。一般不能做深孔！在开模具时只做点孔，然后在后加工！ 10。如果是薄壁零件与不能太薄，而且一定要用加强肋，增加抗弯能力！由于铝铸件的温度要在800摄氏度左右！模具寿命一般比较短一般做如电机外壳的话只有80K左右就再见了！
1.压铸件的设计与塑胶件的设计比较相似，塑胶件的一些设计常规也适用于压铸件。 2.对于铝合金，模具所受温度和压力比塑胶的大很多，对设计的正确性要求特严。即使很好的模具材料，一旦有焊接,模具就几乎无寿命可言。锌合金跟塑胶差不多,模具寿命较好。 3.不能有凹的尖角，避免模具崩角。 4.压铸件的精度虽然比较高，但比塑胶差，而且拔模力比塑胶大，通常结构不能太复杂，必要时应将复杂的零件分解成两件或多件。 5.铝合金的螺孔通常模具只做锥坑，采用后加工。对于要求严的配合部位通常留 0.3mm的后加工量。 6.铝合金压铸易产生气孔，在外观上需加以考虑。 铝合金压铸件（含硅）表面做阳极氧化很难的，一般时间稍长回出现黑色。 铝合金压铸件不能做阳极氧化，可用喷油或喷塑。 常用的合金铝6061、7075，铸铝A356着色效果都不错的。 压铸件和阳极氧化之间没有必然的联系。 铸铝的种类很多，不一定要选硅铝合金（铸铝分Al-Si系、AL-Cu系、AL-Mg系、AL-Zn系等，还有参杂稀土元素的）。即使选用硅铝合金，阳极氧化也并非不可行。一般来说，合金铝中多多少少都含硅元素，比如6061含硅0.4~0.8%，7075含硅0.4%，这样的含硅量对合金阳极化影响是很小的（顺便说一句，铜含量对铝合金阳极氧化影响不大，但在硬质氧化、瓷质氧化时，铜、锰影响很大）。但当合金中硅含量很大（>7%）时，对合金的阳极氧化就会有影响。主要体现在氧化耗时较长，膜层显得灰暗等，这些问题通过工艺可以解决（比如不用直流、而用脉冲电流氧化），这就需要表面处理厂家有一定的技术能力。所以，铸铝≠硅铝合金≠不能阳极氧化。 另外再说说着色的问题。铝合金的阳极氧化和着色是两个不同的工序，这与钢铁的发蓝不同。
铝合金模锻件设计参数
一、防锈铝合金 摘自《合金钢与有色金属锻造》郭鸿镇，1999. 主要合金元素是锰和镁．不能时效强化，锻造退火后是单相固溶体，抗腐蚀性能高，塑性好。 锰在铝中能通过固溶强化提高铝合金的强度，但其主要的作用是能提高铝合金的抗蚀能力。A1—Mn系合金中的第二相MnA16与铝的化学性质接近，故含锰合金抗蚀性好。 镁对铝合金的抗蚀性损伤较小，而且有较好的固溶强化效果。 防锈铝承受压力加工的能力很强，可施以冷压力加工使之产生加工强化。它的可焊性也很好，切削性较差(因太软)。 表1防锈铝合金的化学成分和机械性能 二、铝合金可锻性 低强度、高塑性合金：LD2，LF2l，LF2，LF3，LF5及工业纯铝等； 中等强度和塑性的合金：LD5，LD6，LD7，LD8，LY2，LY6，LY11，LY16，LYl7，LF6等； 高强度、低塑性的合金有：LD10，LYl2，LC4，LC6等 LF21：锻造温度范围300-500，80%变形量。变形速度影响不大。 LD5：铸造状态，中等塑性。300-450，压力机锻造允许变形量大于50%，锤上小于50%。变形状态，高塑性。350-500，压力机锻造允许变形量80%，锤上65%。 LC4：塑性较低。铸态，350-450，压力机，50%，锤上小于40%；变形态，350-450，压力机，65-85%，锤上，30-60%。
表2铝合金的锻造温度和加热规范 我车间应用的加热温度： 470：LD2 LD7 2618 LF2 435: LC4 450：L Y12 三、铝合金锻造特点 注意备料，端面平整，表面无裂纹、斑点、划伤等；不宜采用多膛模锻；注意模具的预热与润滑；模锻后及时切边。 形状复杂、中等大小模锻件宜采用模锻锤。 形状简单、中等大小及不需要制坯采用曲轴压力机。 大型铝合金采用模锻液压机。锻模预热接近铝合金的锻造温度。 四、锻件图设计 余量 表3 有色金属锻件的机械加工余量
铝合金在汽车上的应用
铝合金在汽车上的应用 近20年来，世界性能源问题变得越来越严重，这使得减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。据有关数据介绍，汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降0.6%～1%。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众AudiA8、A2，日本的NXS等车身用铝合金量达80%。我国汽车除上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达（均为引进生产线）用铝合金外，国产以红旗较多，约80～100kg。有资料表明，用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%～40%，制造发动机可减轻30%，制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车目前显得十分必要。 1 铝合金在汽车工业中的应用背景 最早把铝材运用到汽车上的是印度人，据记载，1896年印度人率先用铝制做了汽车曲轴箱。进入20世纪早期，铝在制造豪华汽车和赛车上有一定的应用，铝制车身的汽车开始出现，如亨利·福特的Model T型汽车和二、三十年代欧洲赛车场上法拉利360赛车都是铝制车身。 铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料，铝合金作为典型的轻质金属广泛应用于国外汽车上，国外汽车铝合金制部件主要有活塞、气缸盖、离合器壳、油底壳、保险杠、热交换器、支架、车轮、车身板及装饰部件等。。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众AudiA8、A2，日本的NXS等车身用铝合金量达80%。我国汽车除上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达（均为引进生产线）用铝合金外，国产以红旗较多，约80～100kg。有资料表明，用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%～40%，制造发动机可减轻30%，制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车目前显得十分必要。 铝合金的主要优点是重量轻，散热性好。随着发动技术的发展，四气阀结构成为发动机的主流设计趋势。与两气阀发动机相比，每缸四气阀的气缸盖比每缸两气阀的气缸盖在工作时要产生更多的热量，采用全铝合金缸盖是最好的解决办法。 目前，轿车发动机部件中不仅活塞、散热器、油底壳缸体采用铝合金材料，而且缸盖、曲轴箱也采用这种材料。在目前的形式下，在发动机上采用铝合金替代铸铁已经成为主流趋势。法国汽车的铝汽缸套已达100％，铝汽缸体达45%。在未来几年里，随着高强度优质铝合金材料的开发成功和制造工艺的不断改进，铝合金材料将愈来愈多的用来制造这一类零部件。 汽车用铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占80%以上，其中又分为重力铸造件，低压铸造件和其它特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。世界各国工业用铝合金材料的品种构成虽然有一定的差异，但大体是相同的。其品种构成：铸件占80%左右，锻件占1%～3%，其余为加工材。美国汽车工业中变形铝合金占较大比例，
铸造铝合金现状及未来发展
21世纪铸造技术论坛特种铸造及有色合金 1998年第4期 铸造铝合金现状及未来发展 北京航空材料研究院Ξ 熊艳才ΞΞ 刘伯操 摘 要 综述了传统铸造铝合金,A l2Si系,A l2Cu系等的研究现状和发展,介绍了先进铸造铝基复合材料的研究和应用前景。提出面对21世纪的挑战,铸造铝合金的研究和应用必须与先进的制造技术、工 艺技术结合起来,使铸造铝合金这种传统的金属材料在新世纪焕发新的光彩。与此同时,随着现代工业 的飞速发展,尚需不断地开发研究新合金。 关键词:铸造铝合金 研究 开发 Rev iew and Prospect of Ca st A lu m i nu m A lloy X iong Yanca i L iu Bochao (Be ij i ng I n stitute of Aeronautica lM a ter i a ls) ABSTRACT T he p resen t research and developm en t of classic cast alum inum alloys,A l2Si,A l2Cu et al,have been review ed in th is p ap er.T he alum inum2m atrix com po sites has also been review ed.How2 ever,faced the challege of21st cen tu ry,the classic m aterial m u st be connected w ith the developm en t of advanced m anufactu re techno logy and casting p rocess techno logy.Fu rtherm o re,w ith the developm en t of m odern indu stry,new cast alum inum alloys need to be develop ed and researched. Key W ords:Ca st A lu m i nu m,Research,D evelp m en t 0 前 言 铸造铝合金为传统的金属材料,由于其密度小、比强度高等特点,广泛地应用于航空、航天、汽车、机械等各行业。随着现代工业及铸造新技术的发展,对铸造铝合金需求量越来越大。例如,80年代末到90年代初,在铸件总量停滞甚至下降的时候,日本的铝铸件产量一直保持着年递增10%左右的高增长率[1]。又以汽车工业为例,由于要降低能耗,汽车需减重,各国广泛地采用铝等有色铸件代替钢铁铸件。到2001年,小汽车总重将降低为800kg,其中钢铁零部件为200kg,铝合金零部件为275kg,镁合金将增为40kg[2]。而汽车零部件70%为铸件,由此可以看出,铸造铝合金的研究及应用将继续得到发展。 铸造铝合金的研究一直备受关注,由于铝合金的熔点相对较低,故许多学者以其为对象研究铸造过程的机理。同时,为全面发挥铝合金潜力,在铝合金熔炼工艺及铸造工艺上的研究较多,如:铝合金净化、变质、细化、合金化、纯化等,这些先进的工艺技术研究旨在改善铸造合金的工艺性,进一步提高合金的性能,生产出优质铸件,以满足人们对铸件的越来越高的要求。此外,许多特种铸造铝合金也相继研制出,如高强度铸造铝合金Z L205A,Ρb可达500M Pa;耐热铸造铝合金Z L208,使用温度为250～350℃[3]。 近年来,铸造铝合金的研究也得到相应的发展,其中发展较为迅速的是铸造铝基复合材料。铸造A l2Si基Si C颗粒增强复合材料的研究和应用相对成熟。随着Si C颗粒的加入,提高了合金的性能,尤其是刚性和耐磨性,并已应用到航空、航天、汽车等领域[4],具有广阔的应用前景。此外,一些新型特种功能的铸造铝合金材料也处于研究应用阶段。 尽管铸造铝合金具有广阔的应用前景,但其研究与应用也面临着严峻的挑战。首先,随着现代工业的飞速发展,人们对铸件的可靠性等要求越来越高,同时对合金综合性能和特种性能的要求不断提高。如何使传统的铸造铝合金在新世纪继续保持发展势头,如何开发研制新合金满足各种需要,使得铸造铝合金这种传统的合金材料焕发新的光彩,是摆在我们面前的重要课题。 1 Ξ ΞΞ熊艳才 男,1966年11月生,湖北武昌人。1989年毕业于哈尔滨工业大学,1996在华中理工大学取得博士学位,现任北京航空材料研究院高级工程师。研究方向为铸造合金及工艺。在读期间曾研究了耐水砂磨损新型高铬白口铸铁,并研制出大型引黄用泵叶轮铸件;研究了铝合金液态质量控制技术等课题。工作期间以铸造铝合金及工艺的研究为主,从事铝锂合金、高强铝合金及工艺、大型复杂航空铝合金铸件的研究与开发工作,还开展了大型复杂航空铝合金铸件铸造过程的模拟与测试的研究工作,并应用快速成型技术进行了铸件的研制。已取得大型复杂航空铝合金铸件封闭型腔、细长孔铸造专利二项。在国内外学术刊物上发表论文10余篇。 北京航空材料研究院,北京(100095) 收稿日期:1998-03-20
铝合金压铸件资料
铝合金压铸件资料 ADC-12（相当国内的ZL104）是压铸铝合金牌号，为脆性材料,易崩裂。性质类似铸铁,但有质轻和导热性好的优点。主要用于做高档望远镜外壳,相机三脚架云台,发动机外壳等。具体性能指标，可由铝合金压铸厂提供,或等我查资料后再告知。在广东省南海市有大量生产厂家。 数码相机的铝合金外壳的壁厚多少合理？表面是如何处理的？有没有加工此类产品的厂家？壁厚：1.2~1.5mm，表面：铬酸皮膜后喷涂； 铝合金压铸件的内部裂痕怎样检测？ 通过无损探伤来检测产品 1.超声波探伤 各类金属管材、板材、铸件、锻件和焊缝的超声波检测和超声波测厚. 当超声波在传播中遇到裂缝、空洞、离析等缺陷时，超声波的声速、振幅、频率等声学参数会因此改变。根据仪器测量这些改变，可以判断缺陷的存在，并能确定其具体位置. 超声波脉冲（通常为1.5MHz）从探头射人被检测物体，如果其内部有缺陷，缺陷与材料之间便存在界面，则一部分人射的超声波在缺陷处被反射或折射，则原来单方向传播的超声能量有一部分被反射，通过此界面的能量就相应减少。这时，在反射方向可以接到此缺陷处的反射波；在传播方向接收到的超声能量会小于正常值，这两种情况的出现都能证明缺陷的存在。在探伤中，利用探头接收脉冲信号的性能也可检查出缺陷的位置及大小。前者称为反射法，后者称为穿透法。 2.磁粉探伤 适宜于铁磁性材料如铸造、锻造和其它机加工部件的无损检测。 3.紫外线灯 价格低廉、可靠高和操作简单，各种管道的泄漏探查、涂镀层是否均匀的检验、杂质或污点的检测、半导体和生物领域、医疗、舞台特除艺术效果 4.射线探伤 射线探伤可以分为X射线、γ射线和高能射线探伤三种 X射线照相法探伤是利用射线在物质中的衰减规律和对某些物质产生的光化及荧光作用为基础进行探伤的。从射线强度的角度看，当照射在工件上射线强度为J0，由于工件材料对射线的衰减，穿过工件的射线被减弱至Jc。若工件存在缺陷时，因该点的射线透过的工件实际厚度减少，则穿过的射线强度Ja、Jb比没有缺陷的点的射线强度大一些。从射线对底片的光化作用角度看，射线强的部分对底片的光化作用强烈，即感光量大。感光量较大的底片经暗室处理后变得较黑。因此，工件中的缺陷通过射线在底片上产生黑色的影迹，这就是射线探伤照相法的探伤原理。 铝合金压铸件的结构设计经验 1。考虑壁厚的问题，厚度的差距过大会对填充带来影响 2。考虑脱模问题，这点在压铸实际中非常重要，现实中往往回出现这样的问题，这比注塑脱模讨厌多了，所以拔模斜度的设置和动定模脱模力的计算要注意些，一般拔模斜度为1到3度，通常考虑到脱模的顺利性，外拔模要比内拔模的斜度要小些，外拔模也就1度，而内拔模要2～3度左右 3。设计时考虑到模具设计的问题，如果有多个位置的抽心位，尽量的放两边，最好不要放在下位抽心，这样时间长了下抽心会容易出问题 4。有些压铸件外观可能会有特殊的要求，如喷油、喷粉等，这时就要时结构避开重要外观位置便于设置浇口溢流槽5。在结构上尽量的避免出现导致模具结构复杂的结构出现，如，不得不使用多个抽心或螺旋抽心等 6。对于需进行表面加工的零件，注意，需要在零件设计时给适合的加工留量，不能太多，否则加工人员会骂你的，而且会把里面的气孔都暴露出来的，不能太少，否则粗精定位一加工，得，黑皮还没干掉，你就等再在模具上打火花了，那给多少呢，留量最好不要大于0。8mm,这样加工出来的面基本看不到气孔的，因为有硬质层的保护。 7。再有就是注意选料了，是用ADC12还是A380等，要看具体的要求了 8。铝合金没有弹性，要做扣位只有和塑料配合。 9。一般不能做深孔！在开模具时只做点孔，然后在后加工！ 10。如果是薄壁零件与不能太薄，而且一定要用加强肋，增加抗弯能力！由于铝铸件的温度要在800摄氏度左右！模具寿命一般比较短一般做如电机外壳的话只有80K左右就再见了！
铝合金锻件折叠产生的原因
摘要：铝合金模锻件的折叠缺陷是诸多缺陷中最主要的缺陷，是模锻件废品中的主要废品。针对这一问题进行分析和研究，找出产生折叠的原因并提出解决的方法。在实际生产中使模锻件的成品率大幅度提高，取得了明显的经济效益。 关键词：铝合金；模锻件；折叠；模具设计；毛料模膛；预锻模膛；终锻模膛 铝合金模锻件的折叠破坏金属的连续性，降低锻件的承载能力，是锻件生产中的主要废品。根据多年生产实践和试验研究，分析折叠产生的原因及消除方法，提出在模具设计中应采取的措施，以减少折叠，提高锻件成品率。 1 模锻件的折叠缺陷及产生的原因 金属在模压变形过程中，总是遵循最小阻力定律最小阻碍方向流动，致使在模锻件的局部区域表面金属向锻件内部流动，这种从表面向锻件内部流动使表皮的氧化层和润滑剂等杂质一起折入锻件内部造成折叠[1-2]。其产生原因：模锻件设计不合理，凹圆角半径（即模具的凸圆角半径）太小，各断面变化太大；毛料模膛、预锻模膛与终锻模膛配合不当，金属分配不合理，局部金属过多或过少，造成终锻时变形不均；形状复杂的锻件，直接用圆 坯料在终锻模内成型，没有采用预锻模和毛料模；坯料选择不合理，形状不当，压下量太大；抹油过多或抹油不均；锻坯棱角太尖，或上次模压后修伤不彻底等。 对产生折叠缺陷的模压件剖开进行低倍组织检查时，可以发现从模锻件表面到锻件内折叠构成一条明显的黑线，称之为折纹，见图1所示。从模锻件表面到折纹结束的距离即折纹的长度称为折叠深度。 图1 模锻件的典型折叠（低倍组织） 折叠对模锻件的质量有严重的影响。首先折叠破坏了模锻件表面的完整性，使制件承受载荷面积大为减小。折叠本身又是制件上的一个缺口，在使用中造成应力集中，成为疲劳源，可能导致部件在此产生疲劳断裂。其次折缝夹杂有润滑剂或其他杂质，在随后的蚀洗工序中折缝又残存有酸、碱的残液，会造成制件在折叠处过腐蚀。从模锻件的内部组织看，表面存在折叠处金属的流纹将产生涡流或穿流，折叠越是严重，金属流线就越不顺。
汽车铸造技术的现状与发展趋势
汽车铸造技术的现状与发展趋势 1. 中国铸造业现状 中国是当今世界上最大的铸件生产国家，据资料介绍，我国铸造产品的产值在国民经济中约占1%左右。最近几年，铸件进出口贸易增长较快，铸件的产量已达到9%左右。我国铸造厂点多达2万多个，铸造行业从业人员达120万之多。“长三角”地区的铸件产量占全国的1/3，该地区主要以民营企业为主，汽车和汽车零部件行业的发展有力地拉动了铸造行业的发展。万丰奥特是亚洲最大的铝合金车轮企业，年产值超过10亿元，出口额达6 000美元。昆山富士和机械有限公司生产汽车发动机和制动系统的铸件，年产量达4万t，销售收入5.5亿元。华东泰克西是一个先进的现代化气缸体铸件生产企业，具有年产1 00万件 轿车气缸体铸件能力。山西是铸造资源大省，有丰富的生铁、煤炭、铝镁、电力、劳力资源、使山西的铸造产业有得天独厚的优势，具有500个铸造企业，80%为民营企业。山西国际、河津山联、山西华翔年产量分别达4万t、2万t、12万t。“东三省”有一汽集团、哈飞集团等骨干汽车企业带动了汽车铸件产量的增长。一汽集团铸造公司，已经形成40万t铸件的生产能力。辽宁北方曲轴有限公司，到“十一五”末将形成年产15万台发动机、100万件曲轴、产值20亿的曲轴生产基地。“珠江三角洲”压铸行业发达，有700多个压铸企业，年产量达20万t。东风日产、广州本田、广州丰田和零部件企业有力带动了压铸业的发展，轿车气缸体、气缸盖的压铸件产量逐年增长。 2. 国外铸造业现状 近几年来，全球铸造业持续增长，2004年铸件产量比上一年度增长8.4%，中国生产铸件2242万t，全球排名第一，比上一年增长23.6%。全球十大铸件生产国的产量与增长率见表1。从表1可见，2004年中国的铸件产量约占全球铸件产量的1/4。巴西铸件产量增长最快，达到25.8%。增长率超过2位数的国家有巴西、中国、墨西哥、印度，都是发展中国家。而发达国家的铸件增长率普遍较低。美国铸件产量自2000年以来，已经退居到第2位。2004年美国铸件总产量为1231万t，其中灰铁件占35%、球铁件占33%、铸钢件占8.4%、铝合金件占16%。从需求上看，球铁铸件和铝铸件的需求在增长。2003年进口铸件占总需求的1 5%，进口铸件的价格比美国国内低20%～50%。近年来因铸造环保要求高、能源消耗大、劳动力昂贵等原因，美国大型汽车公司生产普通汽车铸件的铸造厂纷纷关闭，逐步将铸件的生产转向中国、印度、墨西哥、巴西等发展中国家。日本的铸造业不景气，其从业人员在减少。2004年日本铸件总产量为639万t，其中灰铁件占42%、球铁件占30%、铸钢件占4%、铝合金件占21%。从需求上看，球铁铸件和铝铸件的需求在增长。日本铸造界在技术创新方面作了大量工作，开发了球型低膨胀铸造砂、高减振铸铁材料、中硅耐热球铁等材料。其真空压铸的铸件能焊接和热处理，半固态铸造生产用于汽车铝轮毂，提高了强度和伸长率。镁合金压铸进一步发展，并取代重力铸造，其性能提高，成本降低。 3. 汽车铸造技术的发展方向 汽车技术正向轻量化、数值化、环保化方面发展。据有关资料报道，汽车自重每减少10%，油耗可减少5.5%，燃料经济性可提高3%-5%，同时降低排放10%左右。铸件轻量化主要有两个途径。一是采用铝、镁等非铁合金铸件，美国2003年统计有2/3的铝铸件用于汽车上，每车达到107
铝合金类型及型号
铝合金类型及型号 铝材：是以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。 铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。 铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。 铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。 铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。 【纯铝产品】 纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LG（铝、工业用的）表示。
【压力加工铝合金】 铝合金压力加工产品分为防锈（LF）、硬质（L Y）、锻造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（L T）及钎焊（LQ）等七类。常用铝合金材料的状态为退火（M焖火）、硬化（Y）、热轧（R）等三种。【铝材】 铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。 【铸造铝合金】 铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。 【高强度铝合金】 高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金，主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。 【铝合金缺陷修复】 铝合金在生产过程中，容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。如何修复铝合金铸件气孔等缺陷呢？如果用电焊、氩焊等设备来修补，由于放热量大，容易产生热变形等副作用，无法满足补焊要求。 冷焊修复机是利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理来修复铸件缺陷。由于冷焊热影响区域小，不会造成基材退火变形，不产生裂纹、没有硬点、硬化现象。而且熔接强度高，补材与基体同时熔化后的再凝固，结合牢固，可进行磨、铣、锉等加工，致密不脱落。冷焊
铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势
铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势 摘要：铁路运输是我国主要的交通运输方式，在国民经济中起着非常重要的作用。而铁路车辆是铁路运输中直接载运旅客和货物的工具，是铁路中的一个主要环节，随着社会的进步，运输对车辆的要求越来越高。车体作为车辆的一个主要部件，其轻量化设计就成为一个关键的问题。高速列车的轻型化对于发展交通运输、改善机车车辆运行平稳性、降低能源消耗、减少轮轨磨耗都是至关重要的。当今世界上，大多数发达国家采用铝合金为材质制造车体结构，介绍目前国内外铁路运输中铝材的应用优势及其主要障碍，通过使用铝材来代替传统的钢铁材料，可大大减轻自重以降低能耗、减少环境污染、提高经济性。并对铝材的发展趋势做了猜测。 关键词铝合金；现状；发展趋势 1引言 铁路运输工业正面临越来越严重的三大课题：能源、环保、安全。减轻火车自重以降低能耗，减少环境污染，节约有限资源已成为火车运输关注的焦点。轻量化是火车发展的一个重要趋势，通过使用轻质材料来替代传统的钢铁材料，可以减轻火车的质量，以达到节省燃料的目的。因此，越来越多的轻质或高比强度的材料受关注，如板、铝合金。本文就高速铁路客车用铝合金材料的现状及发展趋势做些讨论。 2铝合金的特点及其应用优势 2.1铝合金的特点 铝的密度小，仅为2.7（属轻金属），约为钢的1/3。由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜，所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造各种复杂外形的零件。铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金，铝合金相对于纯铝可以提高强度和硬度，除固溶强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有些铝合金的抗拉强度可超过600MPa，与低碳钢相比，比强度则胜过某些合金钢。铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。 铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。
汽车铸造工艺的发展及动向
汽车用铸件工艺用材料的发展 在科学技术迅猛发展的今天，由于铸造成形工艺的特殊优势，有些复杂结构件目前尚无其他制造工艺可替代。铸造工艺仍是最经济且便捷的金属成形工艺。随着全球经济一体化，在国际间的合作日益密切、竞争日趋激烈之时，中国汽车铸造业应更充分地发挥铸造资源优势，发展自己的铸造工业。·2008年中国 医疗器械行业分析及投资咨询报告 1.中国铸造业现状 中国是当今世界上最大的铸件生产国家，据资料介绍，我国铸造产品的产值在国民经济中约占1%左右。最近几年，铸件进出口贸易增长较快，铸件的产量已达到9%左右。我国铸造厂点多达2万多个，铸造行业从业人员达120万之多。“长三角”地区的铸件产量占全国的1/3，该地区主要以民营企业为主，汽车和汽车零部件行业的发展有力地拉动了铸造行业的发展。万丰奥特是亚洲最大的铝合金车轮企业，年产值超过10亿元，出口额达6000美元。昆山富士和机械有限公司生产汽车发动机和制动系统的铸件，年产量达4万t，销售收入5.5亿元。华东泰克西是一个先进的现代化气缸体铸件生产企业，具有年产 1 00万件 轿车气缸体铸件能力。山西是铸造资源大省，有丰富的生铁、煤炭、铝镁、电力、劳力资源、使山西的铸造产业有得天独厚的优势，具有500个铸造企业，80%为民营企业。山西国际、河津山联、山西华翔年产量分别达4万t、2万 t、12万t。“东三省”有一汽集团、哈飞集团等骨干汽车企业带动了汽车铸件 产量的增长。一汽集团铸造公司，已经形成40万t铸件的生产能力。辽宁北方 曲轴有限公司，到“十一五”末将形成年产15万台发动机、100万件曲轴、产值20亿的曲轴生产基地。“珠江三角洲”压铸行业发达，有700多个压铸企业，年产量达20万t。东风日产、广州本田、广州丰田和零部件企业有力带动了压铸业的发展，轿车气缸体、气缸盖的压铸件产量逐年增长。 2.国外铸造业现状 近几年来，全球铸造业持续增长，2004年铸件产量比上一年度增长8.4%，中国生产铸件2242万t，全球排名第一，比上一年增长23.6%。全球十大铸件生产国的产量与增长率见表1。从表1可见，2004年中国的铸件产量约占全球铸件产量的1/4。巴西铸件产量增长最快，达到25.8%。增长率超过2位数的国家有巴西、中国、墨西哥、印度，都是发展中国家。而发达国家的铸件增长率普遍较低。美国铸件产量自2000年以来，已经退居到第2位。2004年美国铸件总产量为1231万t，其中灰铁件占35%、球铁件占33%、铸钢件占8.4%、铝合金件占16%。从需求上看，球铁铸件和铝铸件的需求在增长。2003年进口铸件占总需求的15%，进口铸件的价格比美国国内低20%～50%。近年来因铸造环保要求高、能源消耗大、劳动力昂贵等原因，美国大型汽车公司生产普通汽车
铝合金压铸件设计开发控制程序
设计和开发控制程序 1 目的 有效地为新产品或更改产品实现过程的设计和开发进行控制和规范化管理，充分发挥各质量职能的协调性，确保产品质量和服务满足顾客要求。 2 适用范围 适用于顾客提供图纸的产品实现过程的设计和开发以及控制计划制定的控制。 3 职责 3.1 总工程师负责产品实现过程设计和开发的各阶段工作结果的确认；组织成立多方论证小组，协调解决产品过程设计和开发各阶段工作中存在的问题。 3.2 技术中心是产品过程设计和开发的归口管理部门，负责监视产品实现过程设计和开发各阶段的工作进度和质量。 3.3 多方论证小组负责按产品过程设计和开发控制程序规定的内容实施各阶段的工作。 4 工作流程 4.1 组织准备 成立多方论证小组，由总经办、技术中心、质量部、供销部、生产部、财务部等部门指定人员参加，必要时可邀请顾客及部分供方代表参加，或指定企业有关人员代表顾客或供方。填写“多方论证小组成员名单”。 多方论证小组由总经理批准成立，总经理指定小组组长。小组组长负责小组内成员的职责及工作安排，并与相关部门进行沟通。 4.2 “APQP工作计划书”的编制 多方论证小组组长负责编制“APQP工作计划书”，内容包括产品过程设计和开发实施的若干阶段、各阶段的工作内容、计划完成的工作日及起、止时间、责任单位和责任人。“APQP 工作计划书”经多方论证小组成员讨论，报总经理批准后实施。“APQP工作计划书”应随着产品过程设计和开发工作的进展适时进行修订。必要时，采用甘特图对工作计划进行描述。 4.3 项目的确定 4.3.1 根据公司下达的“工作任务书”，多方论证小组收集以下信息资料： a）顾客以往的要求、投诉、建议等方面的信息资料； b）公司业务计划及顾客的业务发展规划，识别顾客现在和未来关注的事项； c）顾客新产品及更改产品的信息资料； d）本公司的产品及过程能力指标（包括可靠性目标）
铝合金材料论文材料成型论文
铝合金材料论文材料成型论文： 铝合金材料在锻造中的应用 ［摘要］采用铝合金锻造工艺生产的铝合金锻件主要用做重要受力结构件。以铝合金锻造在汽车轮圈、悬挂零件以及摩托车中的应用，说明了发展锻造铝业的必要性。 ［关键词］铝合金；锻造工艺；锻造优越性 ［中图分类号］TH142.2 ［文献标识码］ A ［文章编号］1008-4738(2008)02-0109-02 1 引言 铝是地壳中分布最广、储量最多的金属元素之一。铝工业的整个发展历史不过两百年，但由于铝及铝合金具有一系列优异特性，发展速度非常快，已广泛应用于交通运输、包装容器、建筑装饰、航空航天、机械电气等行业，成为发展国民经济与提高人民物质生活和文化生活水平的重要基础材料。铝及铝合金材料的主要加工方法有：铸造、锻造、冲压、挤压以及深加工。近年来，随着对节能、环保、安全要求的不断提升，锻造铝业呈现增长态势。以日本为例，2004年锻造铝悬挂部件产品数量达到了2000年的5倍，用铝减轻汽车重量的策略已经从汽车发动机部分扩展到车身部分［1］。 2 铝合金锻造的优越性
2.1 重量轻。铝的密度为2.7 kg/dm 3,与铜（密度为8.9 kg/dm 3）或铁（密度为7.8 kg/dm 3）比较，约为它们的1/3。在相同条件下，铝合金车身与含铜耐磨钢车身相比，重量可减轻35%以上。由于重量减轻，在同样牵引力的条件下，铝合金车体可增加运量10%，节能9.6%—12.5%［2］。所以铝及铝合金材料是航空航天和现代交通运输轻量化、高速化的关键材料。 2.2 强度好。虽然纯铝的力学性能不如钢铁，但其比强度高，可以添加铜、镁、锰、铬等合金元素，制成铝合金并经热处理后而得到较高的强度。 2.3 加工容易。铝及铝合金不仅可以切削加工，还可以进行塑性加工。铝的延展性优良，易于挤出形状复杂的中空型材，适于拉伸加工及其他各种冷热塑性成形。目前许多铝合金都可以锻造，包括2000系列/7000系列高强度合金、6000系列/5000系列抗腐蚀合金和4000系列耐磨合金［2］。铝合金材料可以在液压机和机械压力机上锻造，液压机速度慢，适合锻造形状复杂或者较薄的零件；机械压力机速度快，适合锻造大锻件。铝合金锻件内部质量高，力学性能好，具有高可靠性。 2.4 美观，适于各种表面处理。铝及铝合金表面有氧化膜，呈银白色，相当美观。如果经过氧化处理，其表面的氧化膜更牢固。而且还可以用染色和涂刷等方法，制造出各种颜色和光泽的表面。
2018年汽车铝合金轻量化行业现状及前景分析报告
2018年汽车铝合金轻量化行业现状及前景分析报告
正文目录 汽车轻量化是必然方向，铝材是最佳选择 (5) 油耗、排放和续航推动汽车轻量化高速发展 (5) 铝合金是汽车轻量化最佳选择 (7) 中外车企共同发力，汽车用铝有望爆发 (10) 汽车用铝应用范围逐步扩大 (10) 国际巨头大举发力，汽车用铝蓬勃发展 (13) 国内奋起直追，新老车企加速发展汽车用铝 (15) 铝材产业链投资机会大，精密加工价值高 (18) 铝合金产业链较长，包含多种加工工艺 (19) 铝压铸 (20) 铝挤压 (22) 铝轧制 (24) 铝锻造 (26) 汽车用铝前景广阔，投资空间巨大 (27) 国内单车用铝量存在较大提升空间，市场前景广阔 (27) 压铸和锻造等制造加工环节具备较大投资价值 (29) 主要公司分析 (30) 风险提示 (31)
图表目录 图表1.国内油耗要求逐年快速下降 (5) 图表2.欧美等各国对油耗和碳排放要求日益严格 (6) 图表3.新能源汽车积分政策鼓励高续航车型 (6) 图表4.新能源乘用车补贴政策鼓励高续航车型 (6) 图表5.轻量化技术途径 (7) 图表6.轻量化材料性能对比 (7) 图表7.铝合金等推动美国汽车轻量化 (8) 图表8.铝及铝合金分类 (9) 图表9.铝合金分类系列及特点 (9) 图表10.铝合金特点及应用 (10) 图表11.铝合金在汽车领域应用广泛 (10) 图表12.汽车用铝发展历史 (11) 图表13.汽车零部件铝合金渗透率 (11) 图表14.铝合金单车用量持续增长 (12) 图表15.北美车身零部件铝合金渗透率预测 (12) 图表16.奥迪A8采用奥迪空间框架结构 (13) 图表17.捷豹车身用铝发展史 (14) 图表18.特斯拉Model S采用全铝车身 (14) 图表19.全球各大车企纷纷使用铝合金车身 (15) 图表20.国产首款全铝轻量化车型奇瑞eQ1上市 (15) 图表21.北汽ARCFOX LITE采用轻量化铝制车身 (16) 图表22.蔚来ES8采用全铝车身 (16) 图表23.奇瑞捷豹路虎国内首条全铝车身生产线正式投产 (17) 图表24.凯迪拉克金桥工厂车身车间 (18) 图表25.国内车企车身用铝汇总 (18) 图表26.铝材产业链 (19) 图表27.原铝价格基本稳定 (19) 图表28.铝压铸工艺示意图 (20) 图表29.铝铸件在汽车领域应用广泛 (20)
铝合金锻件的缺陷与对策
铝合金锻件常见的缺陷与对策 来源：中国铝材信息网，更新时间：2007-4-28 16:57:52，阅读：1861次 （一）概述 铝合金是以铝为基，加入了锰、镁、铜、硅、铁、镍、锌等各种元素而形成的。它密度较小，强度适宜，因而得到了愈来愈广泛的应用。 根据成分和工艺性能不同，铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。 变形铝合金按其热处理强化能力可分为热处理不强化铝合金和热处理强化铝合金（见图5-11）。 图5-11 铝合金分类图 变形铝合金按其使用性能及工艺性能分为防锈铝合金（用LF表示）、硬铝合金（用LY表示），超硬铝合金（用LC表示）和锻铝合金（用LD表示）。它们的主要牌号和成分见表5-10。 表5-10 变形铝合金主要牌号的化学成分及挤压棒材的力学性能 类别牌 号 化学成分（质量分数）（%）力学 Cu Mg Mn Fe Si 其它 直径 尺寸/mm 材 料状 态 σ b /MPa δ5 （%）≥ 防 锈 铝 合 金L F2 2. 0～2.8 或Cr0. 15～0.40 所有 尺寸 M 或R ≤ 226 10 L F5 4. 0～5.0 0.3～0. 6 V0.0 2～0.10 厚0. 5～4.5 M 2 70 15 L F11 LF 12 4. 8～5.5 8.3～9.6 0.30～ 0.60 0.40～0.80 Ti或 V0.02～0. 15 Ti0.05～0. 15 ≤200 ＞200 Sb0.004～ 0.05 M ＞200 直径≤150 2 70 M， R M 或R 1 5 250 373 10 15 L F21 1.0～1. 6 所有 尺寸 M 或R ≤ 167 20
铝合金在汽车上的应用
铝合金在汽车上的应用 精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
铝合金在汽车上的应用 近20年来，世界性能源问题变得越来越严重，这使得减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。据有关数据介绍，汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降%～1%。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众AudiA8、A2，日本的NXS等车身用铝合金量达80%。我国汽车除上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达（均为引进生产线）用铝合金外，国产以红旗较多，约80～100kg。有资料表明，用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%～40%，制造发动机可减轻30%，制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车目前显得十分必要。 1 铝合金在汽车工业中的应用背景 最早把铝材运用到汽车上的是印度人，据记载，1896年印度人率先用铝制做了汽车曲轴箱。进入20世纪早期，铝在制造豪华汽车和赛车上有一定的应用，铝制车身的汽车开始出现，如亨利·福特的Model T型汽车和二、三十年代欧洲赛车场上法拉利360赛车都是铝制车身。 汽车用铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占80%以上，其中又分为重力铸造件，低压铸造件和其它特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。世界各国工业用铝合金材料的品种构成虽然有一定的差异，但大体是相同的。其品种构成：铸件占80%左右，锻件占1%～3%，其余为加工材。美国汽车工业中变形铝合金占较大比例，达36%。 铸造铝合金的应用 铸造铝合金具有优良的铸造性能。可根据使用目的、零件形状、尺寸精度、数量、质量标准、机械性能等各方面的要求和经济效益选择适宜的合金和合适的铸造方法。铸造铝合金主要用于铸造发动机气缸体、离合器壳体、后桥壳、转向器壳体、变速器、配气机构、机油泵、水泵、摇臂盖、车轮、发动机框架、制动钳、油缸及制动盘等非发动机构件。 发动机用铝合金 汽车发动机用铝合金制造轻量化最为明显，一般可减重30%以上，另外，发动机的气缸体和缸盖均要求材料的导热性能好、抗腐蚀能力强，而铝合金在这些方面具有非常突出的优势，因此各汽车制造厂纷纷进行发动机铝材化的研制和开发。目前国外很多汽车公司均已采用了全铝制的发动机气缸体和气缸盖。如美国通用汽车公司已采用了全铝气缸套；法国汽车公司铝气缸套已达100%，铝气缸体达45%；日本日产公司VQ和丰田公司的凌志IMZ-FEV6均采用了铸铝发动机油底壳；克莱斯勒公司新V6发动机气缸体和缸盖都使用了铝合金材料。 轮毂用铝合金 铝轮毂因为质轻、散热性好，并具有良好的外观，而逐渐取代了钢轮毂。在过去的10年，全球铝合金汽车轮毂以%的年增长率增长，根据分析，到2010年时，汽车轮毂铝化率可达72%～78%[4]。A365是一种铸造铝合金，它具有良好的铸造性能又具有高的综合力学性能，世界各国的铸造铝合金轮毂都是此类合金生产的。我国西南铝加工厂与日本轻金属株式会合作开发了A6061铝合金轮毂[5]。