2.1 汽车用铝挤压型材件概述

近几十年来，铝型材零件在性能、成本、可靠性和生产效率等方面有明显的优势，在全世界的建筑行业和制造业中得到广泛的应用。

在制造业中，设计工程师可以选择的材料很多，包括钢、铜、塑料、复合材料、陶瓷、铝和镁等；可以选择的工艺也很多，包括辊压成形、冲压成形、铸造、3D打印、注塑成型、吹塑成型、挤压和锻造等。每一种材料和对应工艺的选用适用于特定的场合和要求。采用铝合金挤压工艺成型的不同型材零部件截面形状可满足汽车上不同部位零件的应用需求，如铝车身型材件、动力电池型材框架、动力总成托架、电机壳体零件等，如图2-1～图2-4所示。

多种汽车零部件在设计时之所以选择了铝合金材料和铝挤压工艺，也是由于铝挤压型材的综合表现超过了其他的材料。铝合金型材件的应用除了可以显著降低重量，提高零部件的刚度模态和耐撞性，还具有以下几个优点：

1）铝挤压型材截面尺寸精度高。铝合金由于生产工艺不同，精度各不相同。对于高真空压铸结构件，由于铸件的收缩和热处理导致变形，尺寸偏差通常比较大，偏差大的能达到1～3mm。而对于铝挤压工艺，截面尺寸精度一般更高，尺寸更稳定且更容易控制。通过高精的模具加工和模具改进，汽车用铝挤压型材零件完全可以满足绝大部分汽车产品的尺寸精度要求。通常，挤压后的型材截面形状的尺寸精度就能满足产品设计的要求，尺寸精度可控制在1mm之内。因此，在尺寸精度上，铝挤压工艺是一种成熟、优异、有竞争力的工艺。

2）减少制造工序。由于铝挤压型材的截面可以复杂多样，厚度的设计自由度也比较大，铝挤压型材的毛坯就可以实现较高的尺寸精度，从而实现设计零件数量的最少化，以及从挤压毛坯到最终成品零件的制造工序最少化。仅通过切割、钻孔、冲孔、机械加工和弯曲等工序就可以交付使用。如果在力学性能的要求上需要调整，也可以增加热处理工艺环节。

3）良好的导热性和无缝特性。在汽车上，铝被广泛用于传递热量进行冷却和加热。在单位重量导热性上，铝合金比大部分其他金属材料表现优异。比如在电驱动电桥控制器中的散热器、汽车前端的冷却模块以及空调的冷水管等。铝挤压型材可以制成空心形状的管路，以避免或降低液体泄漏的风险，电机壳体的冷却水路、水管接头、电池包水冷管路都是采用铝挤压型材。同时，对于一些有电磁兼容性（EMC）要求的区域来说，无缝的铝型材件也可以起到很好的屏蔽作用。

4）易连接性和易装配性。铝合金零件的连接形式多种多样，如焊接、搅拌摩擦焊、机械连接（包括FDS和SPR）、胶接、嵌入和卡接等，都适合连接铝型材和其他材料零件。在装配上，通过螺栓与其他零件进行固定的形式更是丰富灵活。

5）生产周期短。不论是为了满足小批量生产的mule车、软模造车零件，还是大批量生产的硬模零件，铝挤压型材零件开发周期短的优势非常明显。简单的铝挤压型材零件从开模到出件，周期只要1～2周；即使截面复杂、尺寸较大的一些汽车铝挤压型材零件，如电机壳体和门槛梁，开模周期也就4周左右。而像铸造、冲压零件的开模周期通常在4～16周。而3D打印快速成形、金属粉末烧结成形虽然在单个零件制作上周期更短，但是费用更高，且有时难以满足零件数量和性能上的要求。

6）模具费用低。铝型材零件的一套挤压模具成本在几千元到几万元之间，与铸造、冲压模具几十万元到几百万元的费用相比，要便宜很多。对主机厂来说，采用挤压成型件就可以节省很大一部分的一次性投入费用，也会使后期的设计变更成本降低，增加设计灵活度。 y0nW/R5uYxceCIo5usR98V971xgzihH3uS8ZH56Kxi0JA2d1erktkSyd83xFLQHZ