摘要 摘 要 ：在汽车轻量化生产目标的驱动下，轻金属材料铝在汽车发动机生产中得到了广泛的应用。在汽车发动机生产中，轻金属铝材料大多以铸件结构形式存在。铝制空心铸件结构的设
摘 要 ：在汽车轻量化生产目标的驱动下，轻金属材料铝在汽车发动机生产中得到了广泛的应用。在汽车发动机生产中，轻金属铝材料大多以铸件结构形式存在。铝制空心铸件结构的设置，有效提高了汽车发动机生产速率。因此，本文以金属铝材料在汽车发动机生产中应用为切入点，对金属铝材料应用优势进行了简单的分析，并对金属铝材料在汽车发动机生产中应用及发展进行了进一步探究。
关键词 ：金属铝材料 ;汽车发动机 ;生产
1 金属铝材料在汽车发动机生产中应用优势
1.1 突出加工工艺优势从汽车发动机加工工艺参数、刀具质量等层面进行分析，轻质金属铝材料具有突出的加工工艺优势。如铸铝工件加工用机床转速大致在 11000r/min~20000r/min 之间，而以往铸铁工件加工用机床功率大多在 3000r/min~6000r/min 之间。再加上轻质金属铝材料用于缸体加工切削力远小于其他材料，有效的降低了汽车发动机制造加工资金损耗 [1]。
1.2 加强经济品牌效应以我国汽车自主品牌奇瑞为例，奇瑞联合 AVL 企业合作开发了三个系列汽车发动机。相关系列汽车发动机缸体、缸盖均采用轻质金属铝材料，如先行者 2.0L NA MPI 欧 IV 发动机。一系列新型发动机的生产，为该企业相关车型市场投放提供了充足的支撑，也为整体车型品牌宣传、销售效益提升提供了依据。
1.3 提高生产质量在汽车发动机生产过程中，轻质金属铝铸件可以在较高的转速、进给速度的情况下进行加工。而加工切削速度、机床激振频率的提高，不仅可以提高汽车发动机加工精度，而且可以保证汽车发动机缸体良好的表面质量。
2 金属铝材料在汽车发动机生产中的应用
2.1 轻质金属铝合金材料发动机加工机床选择在轻质金属铝合金材料发动机加工机床选择过程中，需要综合考虑高速加工功能、主动测量功能、断刀检测功能、刀具长度检测功能等因素。其中高度加工功能主要指在轻质金属铝合金材料发动机加工过程中，机床应具备高转速、高进给能力。即保证机床转速在 10000.0r/min~20000r/min 之间 ;而主动测量功能主要依据汽车发动机缸体特殊要求，如缸孔垂直度控制、曲轴油封孔跳动等，需要机床具有曲轴孔加工阶段位置度检测功能及油轴孔进给位置补偿功能。机床断刀检测功能主要是在轻质金属铝合金材料发动机加工过程中，机床应及时检测到刀具可承受最大扭矩上限并进行报警。保证机床加工风险因素的及时处理 ;机床刀具长度检测功能主要是机床内部应具备红外探测装置，通过对钻头钻进长度进行实时监测，避免钻头钻进长度过长导致的批量加工事故。
2.2 轻质金属铝合金材料发动机加工夹具方案选择在常规汽车发动机加工夹具方案的基础上，依据轻质金属铝合金材料发动机加工特性，可在夹具定位块的适当位置增设气密性监测装置。若工件定位面、夹具定位块间间隙与设定间隙不符，则可以及时预警并终端运行程序。结合液压夹具的设置，可保证轻质金属铝合金材料装夹阶段自动定位，避免装夹位置不当、工件废弃情况的发生。
2.3 轻质金属铝合金材料发动机支架加工汽车发动机是汽车振动的主要来源之一，也是汽车启动主要动力源。发动机振动不仅会导致发动机内部零部件及附属装置振动，而且会降低车辆行驶安全舒适性。而泡沫铝填充结构发动机支架的加工应用，可以有效缓解发动机振动效率。泡沫铝填充结构支架主要是在汽车发动机原有支架结构的基础上，采用 Alulight 闭孔泡沫铝。Alulight 闭孔泡沫铝材料密度为 500.0kg/m3 ，弹性模量为 8.0GPa，泊松比为 0.340[2]。通过 Alulight 闭孔泡沫铝材料的合理应用，可控制汽车发动机支架最大位移在曲轴孔下半圆面中点位置以内。并保证发动机支架与车架连接位置平面位移为最小值，从而降低汽车发动机振动幅度。
2.4 轻质金属铝合金材料发动机缸孔及曲轴孔加工一方面，在轻质金属铝合金材料缸孔加工过程中，首先，基于铝合金缸体良好的油膜储存性、机油节省速率及表面耐磨性，为降低轻质金属铝合金材料加工技术难度，在铝合金缸孔生产过程中，可对关键模块余量进行合理设置。如粗镗加工余量为 3.20mm，精镗加工余量为 0.45mm，半精镗加工余量为 1.30mm，珩磨缸孔余量为 0.05mm。结合刀具几何角度及刀具参数的合理设置，可有效解决轻质金属铝合金材料缸孔加工阶段粗糙度不均、工件划伤、刀具崩刃等问题。另一方面，在轻质金属铝合金材料发动机曲轴孔加工过程中，为进一步提高发动机曲轴孔加工精度，可在珩磨工艺实施的基础上，采用精镗工艺进行轻质金属铝合金材料缸体加工。
3 金属铝材料在汽车发动机生产中的发展
在现代车用水冷发动机、空冷发动机生产过程中，轻质金属铝材料发动机主要为全铝性、缸孔嵌入铸铁缸套型两种类型。随着汽车发动机行业的发展，为了进一步降低汽车发动机生产成本，实现汽车轻量化生产，全铝型汽车发动机生产工艺得到了广泛的应用。这种情况下，耐活塞环滑动、耐磨性优良的铝合金材料就成为汽车发动机生产的主流。现阶段美国 GM 公司、美国福特公司、克莱斯勒公司及法国部分企业，在气缸盖、缸套、气缸体生产中均采用了铝合金材料 [4]。同时上述企业在铸铝缸体生产过程中创新应用了 HPDC 工艺，HPDC 工艺不仅可以优化铝合金材料浇筑性能，而且可以保证薄壁气缸加工强度，为金属铝材料在汽车发动机生产中进一步发展应用提供了依据。此外，基于铝合金轻质材料特殊性能，为避免价格成本对其大规模应用的不利影响，除开发低成本铝合金材料之外，可采用回收再生技术，进一步降低铝合金材料应用资金损耗，为其大规模应用提供依据。
4 总结
综上所述，在以安全、轻量、低耗为主的现代汽车工业发展进程中，将高性能铝合金材料应用于汽车发动机生产中，可以有效提高汽车发动机使用寿命。因此，在汽车发动机工业生产过程中，相关工业企业应加强对轻质金属铝合金材料发动机的重视。借鉴 HPDC 工艺生产经验，研制精度更高、加工速率更快的轻质金属铝合金发动机加工工艺。从而为轻质金属铝合金材料应用范围的进一步拓展提供依据。
参考文献
[1] 李 炎 粉 . 浅 析 金 属 材 料 在 汽 车 轻 量 化 生 产 中 的 运 用 [J]. 装 备 制 造 技术 ,2016(8):134-135.
[2] 陈刚 ,江义军 .汽车发动机部件用钛铝金属间化合物的制备及应用 [J].四川有色金属 ,2014(2):61-65.
《金属铝材料在汽车发动机生产中的应用》来源：《中国金属通报》，作者：周 军。
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