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配合工业需要的冲压新材料、新技术
http://www.otoworld.cn 2009年1月14日 9:19:59

    在汽车行业, 75%的能耗直接与车重有关。 汽车自重每减少100 kg,百公里油耗就可减少0.7L;每有两磅铁合金被一磅铝合金替代,汽车终身CO2类排放就会减少9.07kg(20磅)。因此,以高强钢、铝合金、镁合金及多种复合材料为代表的轻质、高强度难成形材料在汽车、航空航天器等先进制造领域的应用日益增加,结构轻量化和材料轻量化业已成为科学技术研究的热点。  

    目前,几乎所有北美、欧洲及日本的著名汽车制造商都在新车型上尽可能利用铝合金材料。但众所周知,铝合金的室温变形能力较差,当用普通冲压工艺以低速变形(或准静态)加工铝合金时,其成形极限远低于钢材,在高应变区极易产生撕裂;加之刚度低,零件卸载后回弹较大,极易产生扭曲现象,因此大大降低了尺寸精度。另外,汽车的轻量化结构设计使冲压件形状更加复杂,成形越来越困难。  

    为了满足这种工业需要,冲压行业不断地研发新技术,例如磁脉冲辅助冲压新技术(EMAS)。与普通冲压成形技术相比,EMAS技术具有提高成形性、改善应变分布、抑制起皱、有效控制回弹、减小扭曲变形及局部微细成形等特点;此外,还能大幅度减少加工工序和加工设备的数量,

    显著提高生产效率,降低生产成本,非常适合于批量生产。因此,磁脉冲辅助冲压成形技术是铝合金覆盖件成形最具前景的方法之一。  

    与此同时,不断延伸传统塑性加工技术的应用。近年来,新颖的铝合金板材成形技术主要有热冲压、热态液力成形和超塑成形等。2002年,通用汽车公司的Paul Krajewski在铝合金热冲压成形研究中,发明了一种含氧化镁乳液的新型润滑剂。通过在氮化硼等润滑剂中添加氧化镁乳液,可以成功地用于板料热冲压成形;德国于20世纪90年代初率先采用液力成形技术生产轿车的零部件,如底盘类零件、仪表盘支架、发动机与驱动系统、转向及悬挂系统等。大众、宝马、奥迪和美国的三大汽车制造公司等都采用了此技术。哈尔滨工业大学也正在进行板材热态液力成形技术的研究,拟在温度场和热态压力的双重作用下解决室温下难成形轻质材料的塑性加工问题,并已取得了一系列研究成果;目前,国外采用超塑成形技术成功地制造了5083铝合金板材汽车覆盖件,其超塑性伸长率可达500%。在福特公司为纪念成立100周年生产的Ford GT纪念车上,采用了全铝结构车身,而几乎所有的覆盖件都是用超塑性成形技术生产的。  

    目前,在大批量的汽车制造中,钢板仍处于无可替代的地位,而在高端产品和中、小批量的生产中,铝合金板材占据优势。可以预见,在不久的将来,随着以EMAS技术为代表的铝合金板材成形技术的推广和应用,铝合金必将在各主要工业领域得到更广泛的应用。因此,在国内开展铝合金EMAS技术的研究,以及借此扩大此类轻质材料在汽车、航空航天等行业的应用,不仅具有重要的学术价值,而且还具有十分重要的经济和战略意义。

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