文/王天勝，徐國強，嚴曉琳·東風設計研究院有限公司

根據(jù)可持續(xù)發(fā)展及節(jié)能減排的要求，汽車輕量化技術的研究已成為未來新能源汽車的主要趨勢，而鋁合金作為首選材料，其重要性已日漸凸顯。在汽車上應用的鋁合金材料，依據(jù)不同車身設計的要求，如強度要求、剛度要求、輕量化要求等，所占的比例有所不同。全鋁車身占整個車身質量的比例達30%，輕量化對于全鋁車身的作用不言而喻，鋁車身比鋼結構車身在質量、扭曲剛性、抗彎性能上都有很大的提高。因此，鋁合金車身是今后汽車輕量化的主要趨勢。

鋁合金車身板的沖壓車間的規(guī)劃也愈來愈多的應用于整車廠的規(guī)劃中，其中鋼鋁混線生產占有很大比例，本文基于鋁合金在車身上的應用及特性，從目前國內鋼鋁沖壓車間的布置情況，分析了鋼鋁沖壓車間工藝規(guī)劃的特點與應用。

車身鋁合金特點及分類

鋁合金車身主要由5系和6系鋁合金材料構成。其中內板材料的性能特征要求成形性好、塑性高和連結性好，以使用5系鋁合金和部分6系鋁合金為主，對于汽車外覆蓋件而言，良好的塑性更加有利于成形，因而6系鋁合金根據(jù)其可熱處理強化的特性被大量地應用在外覆蓋件上，其所含合金及工藝特性見表1。國內外鋁合金車身應用較多的牌號有：AA6016、AA6022、AA6005、AA6009等，6系多數(shù)應用在外覆蓋件，AA5754、AA5052等5系多應用在內板件。例如：克萊斯勒獵獸利用6022鋁合金作外覆蓋件材料，謳歌NSX利用5052鋁合金作為內板件材料，及6系鋁合金作為外覆蓋件材料，國內車身鋁合金的物理和力學性能與國外尚有差距，尤其是沖壓性能。

表1 車身鋁合金材料及其工藝特點

車身鋼鋁沖壓車間工藝規(guī)劃特點

目前，國內的主流主機廠多數(shù)采用鋼鋁混線的方式生產，其車間工藝布置與傳統(tǒng)鋼板沖壓車間大致相同，根據(jù)鋁合金的生產特性和車間的生產要求，其特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

與傳統(tǒng)沖壓工藝的區(qū)別

鋁合金板根據(jù)材料性能的不同，在生產線設計、返修打磨、模具使用、廢料收集的應用上均有自己的特點，表2為鋼板與鋁板沖壓工藝的對比。在進行鋁合金沖壓車間工藝規(guī)劃時，應結合諸多差異性因素，根據(jù)實際的鋼鋁混線及規(guī)劃產能的需求，柔性設置生產線體，滿足鋼鋁在生產過程中的切換，圖1所示為鋼鋁混線廢料線收集方案。

鋁板返修打磨間的設置

鋁板返修打磨時會產生大量的粉末，當空間內粉末濃度較高時會產生爆炸的危險，一般認為當濃度達到30g/m3時爆炸風險較大，因此鋁板打磨間需進行防爆處理。

⑴根據(jù)鋁粉塵本身的特點，一般應將粉塵進行集中收集，做泄壓、減壓處理，另外，需要將鋁粉打磨間與生產區(qū)進行隔離。

⑵鋁板打磨需要打磨間封閉并具備完善的除塵系統(tǒng)。打磨間封閉將外界與打磨工作區(qū)域隔離，用以隔絕外界的火花和粉塵，而除塵系統(tǒng)用以降低打磨間內的粉塵濃度。

⑶其中打磨間內的通風換氣次數(shù)不少于50次/h，且管道內風速不低于20m/s。以保證打磨區(qū)域的粉塵濃度不會達到濃度極限值而引起爆炸。

⑷一般粉塵爆炸多發(fā)生在粉塵收集器內，發(fā)生爆炸時會產生強大的沖擊波，管路內的粉塵會被沖擊波揚起而擴散，擴散的粉塵傳回廠房內，會引起廠房內的二次爆炸，因此需增設防爆隔離閥對管路中粉塵的擴散進行隔離，隔離打磨工作區(qū)域與爆炸發(fā)生區(qū)，粉塵收集器發(fā)生爆炸時其應向廠房外空曠區(qū)泄爆。

鋁板的存放與保養(yǎng)

基于鋁板材料的活潑特性，在進行鋁板存放時，需注意鋁板氧化、損傷后對后續(xù)生產造成的影響，加強在生產前對鋁板進行保養(yǎng)，以保證生產過程中產品的良品率。

⑴鋁板材料失效硬化后會存在屈服強度上升，塑性降低，影響后續(xù)的成形及包邊。需根據(jù)材料的塑性要求在模具制造時進行綜合考慮，生產前需檢查材料的狀態(tài)是否滿足生產要求。

⑵鋁板材料拆包后應立即使用，使用前需進行在線清洗涂油，拉延油需滿足鋁板成形的要求。

⑶由于鋁板易氧化，因此需包裝嚴密且不可外放。鋁板比鋼板的硬度更低，因此很容易受到劃傷和磕傷，所以搬運時需要特別注意；另外不能將外板件進行堆疊存放，需使用托盤運輸，托盤的支架與鋁板的接觸面積要小，并且保證干凈柔軟的要求。

表2 鋼板與鋁板沖壓工藝對比

圖1 鋼鋁混線廢料線收集方案

結束語

針對我國鋁板沖壓應用越來越普遍的現(xiàn)狀，根據(jù)鋁板自身的特點，在沖壓車間工藝規(guī)劃中應從鋼鋁混線設置、鋼鋁板廢料收集、鋁板返修打磨間設置、鋁板存放與保養(yǎng)等各方面綜合加以考慮，用以提高鋁板生產時的效率，提高沖壓車間的柔性布局，有利于沖壓車間設備合理高效的運行。