铝合金对车体轻量化的意义

铝合金对车体轻量化的意义铝合金对车体轻量化的意义 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料 在航空 航天 汽车 机械制造 船舶及化学工业中已大量应用 尤其是在 油罐车和集装箱制造行业 随着工业经济的飞速发展 对铝合金焊 接结构件的需求日益增多 国外百分之八十的集装箱油罐车用材都 是采用了铝合金 因为它的优点显而易见 其中最重要的一点就是 采用铝合金的车体轻量化 更经济实用 针对这个优点我们做了以 下分析研究 一 车体轻量化的意义一 车体轻量化的意义 所谓汽车轻量化 就是采用科学方法和手段对汽车产品进行优 化设计 在确保汽车综合性能指标的前提下 通过使用新型材料 尽可能降低汽车产品自身重量 达到减重 降耗 环保 安全的综 合目标 研究表明 汽车所用燃料约 60 消耗于汽车自重 汽车的 质量每减轻 100 kg 每公里的燃油消耗将减少 0 4 L 0 8 L CO2 排 放量也将减少 燃油效率提高 意味着降低汽车的耗油量和排污量 改善人类生存环境 同时汽车轻量化也提高了车辆性能 在同样的 输出功率下 较轻的车对于发动机来说就是较轻的负载 汽车的操 控稳定性也有所提高 所以减少汽车车体重量对降低发动机的功耗 和减少汽车总重量具有双重的效应 国家标准对汽车的设计进行了严格的规定 特别是轴荷和总质 量的限制 对于油罐车而言 罐体自重占整车重量比例较大 减轻 罐体的重量已成为企业关注的焦点 二 车体轻量化的途径二 车体轻量化的途径 由于铝的比重约为钢的 1 3 铝合金被公认是汽车轻量化的理想 材料 近年来 在欧美发达国家 使用铝合金制作的液罐车已非常 普遍 而在我国通常使用钢板制作罐体 由于钢罐体自重很大 无 形中加大了燃油的消耗 使得运输成本大大提高 铝是最早用于汽车制造的轻质金属材料 也是结构材料中最为经济 实用 最具竞争力的汽车用轻金属材料 从生产成本 零件质量 材料利 用率等方面 铝合金具有多种优势 如密度较小 用其替代传统钢 铁 可减小整车重量的 30 40 回收率高 仅次于钢铁 目前 可达 87 符合环保要求 它还具有优良的抗腐蚀性 压力加工和 铸造加工性 也为专用汽车生产企业所认可 纯铝的密度小 2 7g cm3 大约是铁的 1 3 熔点低 660 铝是面心立方结构 故具有很高的塑性 32 40 70 90 易于加工 可制成各种型材 板材 抗腐蚀性能好 但是纯铝的强 度很低 退火状态 b 值约为 8kgf mm2 故不宜作结构材料 通过 长期的生产实践和科学实验 人们逐渐以加入合金元素及运用热处 理等方法来强化铝 这就得到了一系列的铝合金 三 铝合金在轻量化方面的优点三 铝合金在轻量化方面的优点 它的材料特性是轻 容易加工 以及在可耐强度方面不象碳素纤维 有一个最大受力范围 这是什么意思呢 也就是说 碳素纤维因为 有纤维的特性所以在一定的纤维方向上受力能力很强 但是在在别 的方向上的受力就会很差 在制造一个比较大的零部件时可能会使 用好几层碳素纤维 在超过受力能力时该零部件就会象酥饼一样变 得一层一层的 而铝合金在承受了一定的力量后 会慢慢变形再损 坏 还有就是铝合金容易加工和具有高度的散热性 特别是车辆引 擎部分特别适合使用铝合金材料 这里几乎完全是铝合金的一家天 下 四 车体轻量化的经济经济价值四 车体轻量化的经济经济价值 油罐车和集装箱的轻量化是大势所趋 铝材比钢材轻 2 3 铝制油罐 车和集装箱与其它材料相比 能有效降低非载荷重量 而且铝材可 回收性强 造型美观 节约能耗 散热性好 耐腐蚀 耐疲劳 成 为未来油罐车和集装箱制造业替代钢材的首选材料 一般都采用铝 镁合金 这种铝合金的最大优点是重量轻 铝合金的相对密度约为 钢的 1 3 大截面大梁一次挤压成型 强度高 而且可以降低整车总 质量 减少燃油消耗 缩小运输成本 根据欧洲铝业协会相关研究 报告显示 整车质量与单车燃油消耗成正向变化关系 以柴油为例 从运输成本出发 单车总质量每减轻 1t 那么车 辆运行 100km 可省 0 6L 柴油 还是以 45m 的铝合金罐体为例 它 比碳钢或不锈钢材料罐体质量约少 3t 按一半的空载里程 如果每 年运行里程 120000km 算 至少每年可节省柴油 1100L 以目前市场 价约人民币 8500 元 在相同整车质量下 由于铝合金材料罐体的空载整车质量降低 承载体积变大 从而有效提高承载经济性 按照我国道路安全法规 规定 车货总重不得超过 55t 在规定总重的前提下 要想提高运输 总量 只能从车辆轻量化入手 进而增加其有效承载能力获取更好 经济效益 从增加收益的角度出发 采用了铝合金罐体 运行车辆 比碳钢罐体的车辆承载约多 3t 仍然以 120000km 年的里程计算 运输费用为人民币 0 5 元 km t 每车可额外增加收入约人民币 180000 元 可以看出