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轻量化动态:钢铝接合技术 全球首次应用于量产车

2013-02-21 14:06:53 来源: 世铝网

  本田开发出了将钢与铝(铝合金)接合在一起的技术,在原为钢制的车门外板部分采用了铝材。

  现在有多家厂商为减轻车门重量而将其改为铝制。不过,这样车门虽然变轻了,但成本也会随之上升。据本田推算,与钢制车门相比,虽然改成铝制车门后每辆车能减轻22.5kg,但成本却达到290%,接近原来的3倍。如果只将外板改为铝制,则可减轻11kg,成本只有110%。也就是说,重量减轻的幅度虽然是全铝车门的一半,但成本上升幅度只有全铝车门的1/19。

  看好将钢与铝粘合起来制造车门,各公司目前都在进行相关开发,但还没有一家取得成功。首要问题在于车门的曲翘。对车门进行涂装时,温度会上升至200℃。按以前的思路将钢与铝粘贴在一起制造车门的话,会产生10mm级的曲翘。这样一来车门就无法正常开闭。

  铝的热膨胀率为钢的约两倍。在涂装工序中,如果温度上升,铝制的外板就会大幅伸长。普通车门的折边一般只折叠一次,因此无法抵抗外板伸长的力。在重叠铝板与钢板做冲压之前,一般会先用机器人涂抹粘合剂。做普通折边的话,粘合剂就会夹在板与板之间。由于无法抵抗外板伸长的力,因此粘合剂的膜会随着剪切应力变形。从涂装室出来冷却时,粘后剂就会硬化,导致无法复原,从而使整个车门发生曲翘。

  因此,本田将折边改为折叠两次,这样便可通过材料间的相互挤压来抵抗外板伸长方向的力。实际处理时并不是真的进行两道折边工序,而是在冲压时的模具内放置向车门面内方向移动的分割模具,从端面挤压。该模具从侧面看为中央呈圆弧状凹陷的形状,因此由钢与铝重叠成的板会受其挤压而卷起。这样持续挤压的话就会沿着圆弧一直卷起。如果加长行程,不只可以卷一圈,还可像发条一样卷起多圈。接着再用上模来冲压,将圆截面压平。通过在热变形较大的四个部位采用这种构造,防止了加热时的变形。

  除了这四个部位以外,其他地方的折边只折一次。由于增加了粘合剂中橡胶的比例,因此硬化时也只是有一定程度的变形。这样便可抑制曲翘。

  在钢与铝这样的异种材料间实施粘合时,面临电蚀的问题。此次为避免电蚀而采用了新日铁住金生产的“Super Dyma”钢板。这种钢板在270MPa级高张力钢板上镀有含铝11%、镁3%、硅0.2%、锌85.8%的覆膜,镀膜的腐蚀电位为-1.0V,比铝低。另外,采用的铝材为6000系列铝合金。

  凭借上述手段,与原来的钢制车门板相比,4块车门板的总重量从63.5kg减至52.5kg,减轻约17%。这有助于提高燃效及动力性能,同时,由于车身外侧变轻,重心向车身中心集中,因此还能提高操纵稳定性。本田计划首先在2013年3月于美国上市的北美款讴歌新车型“RLX”上采用该技术,然后陆续推广至其他车型。

(责任编辑:水格)
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