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Fuels & Lubes International Quarter Three 2015
be challenging, due to the properties of the materials.
For instance, Al 7075 is an aluminium alloy with
roughly the same tensile strength as stainless steel;
it can undergo an elongation of less than 10% before
fracturing from the strain. In contrast, steel can stretch
many times further, or more than 50%, before fracturing.
Thus, manufacturing processes that work well with
mild-strength stainless steel may not be suitable for
high-strength materials, as these typically stretch much
less before cracking.
But the use of aluminium can reduce the weight of
a vehicle by 30 to 40%, according to Altan. This can be
seen by comparing high-end luxury cars from Mercedes-
Benz, BMW and Audi. Going from an average aluminium
content of 15% to about 90% reduced the average weight
from about 95 kilograms per square meter (kg/m
2
) to
about 70 kg/m
2
.
The need for improved and less expensive aluminium
alloy body part manufacturing solutions is becoming
more urgent because the technology is moving into the
mass market, lower price point vehicles. For example,
the new 2015 F-150 pick-up from the Ford Motor Co. of
Dearborn, Mich., U.S.A. will become part of the best-
selling pick-up truck line-up in North America. However,
this year’s vehicle body is 95% aluminium, a change from
the 2014 model that yields a weight savings of nearly 320
kilograms (kg).
“Light weighting lets our customer do more with the
truck,” said Mike Levine, a spokesperson for Ford’s
truck division. Levine listed towing, hauling, acceleration,
案，因为这些技术已开始用于量产、低价的车型。比如，美国密歇根州
Dearborn福特生产的新2015年版F-150皮卡，将成为北美最畅销的皮
卡。但今年车型的车身中，95%采用铝材，较2014年车型相比，车重减
轻了约320公斤。
“轻量化可以让我们的客户更好地利用这款皮卡，”福特卡车业务发言
人Mike Levine说。Levine列举了提高铝合金用量带来的好处：牵引轻
便、运输更轻、加速度快、刹车性能好和燃油经济性高。
F-150可能是第一款大量使用铝合金的消费类主流汽车。根据
Drucker Worldwide在2014年对汽车和卡车制造商的一项调查显示，
从2012年到2025年，北美在车身中铝板的使用量将增加20倍，预计将
达18亿公斤。根据Drucker的报告，从2012年到2025年，每车的用量平
均增加20公斤。
“铝制车身汽车和卡车正在成为一种趋势。涂装后，消费者并不会注
意到材料使用了不同的金属，但在加油时会注意到省了油，并能体会到
更好的性能和操控性，” 铝制汽车组主席TomBoney说。这个工作组是
铝业协会下的一个行业工作组，支持在许多应用中更多地使用铝材，同
时也是这个工作组进行了上述的研究项目。
为了增加F系列的销售，今年预计可驼70万辆，福特对其在美国密苏
里州的Dearborn市和堪萨斯市的工厂进行了改造。公司投资了500
台新的机器人，安装了新的冲压线以生产各种高强度、军用级的铝合
金，Levine说。公司还新建了能加工铝合金车身的车间。
有报告称，与钢材相比，铝合金车身的修理成本更高，也更难。但新
的F-150的分子结构使修理更方便，Levine说。同时，铝合金车身件也
不贵，他说。“大部分外饰车身板与2014年版F-150的钢质车身板的更换
成本相同。”
在生产中，以钢板为原料，然后用工具加工成所需的开状。比如，这
个工艺可能需要使板材的边缘跷起，而中间凹下，使用润滑油可以使加
工更为容易。与其他表面涂层一样，材料的强度非常重要。其他参数还
包括润滑油的粘度和成膜厚度，以及在一定压力和温度下这些特性的
稳定性。
精密加工中心的研究人员除了研究润滑油以外，还从其他各方面来
研究高强度材料制造中的最佳工况。例如，研究冲锤的最佳冲击速度。
他们还研究了生产冲压件的全新方法。一种可能的选择是热成型。与
冷冲不同，制造商需要对板材进行加热，使之更易成型。例如，工件有可
能被加热到200摄氏度，或更高，而不是在室温下进行冲压。
“热成型中，我们当然也需要能在这种温度条件下使用润滑油，”
Altan说。
研究中，中心也开发了对润滑油更好地进行评估的测试方法。其中之
一是杯突试验，Alan说这种测试可以更好地评估润滑油的有效性。测试
开始时使用一张金属板，并作冲压。测量在金属断裂而破裂之前，托架
可以承受多大的拉力。截止目前的测试结果表明，在不使用润滑油时，
托架可以测得30多吨的拉力。这些初步结果表明有可能用这个测试来
区分不同的润滑油。
铝材只是被评估的多种材料之一。其他材料还包括高强度钢、镁合
金、玻璃钢和碳纤维。每种材料都能实现减重，而每种材料也都有各自
的润滑和制造挑战。
同时，需要记住材料是为汽车，及其买家服务的，而不是反过来。因
此，制造商有可能生产了使用了大量铝合金的汽车，如2015年版的福
特F-150。但是，这并不意味着公司的其他产品就一定会大量使用铝合
金。“我们根据具体情况来看待每一款汽车，在正确的时间采用正确的
材料来提高效率和性能，” Levine说。
Taylan Altan
