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工业铝加工中汽车轻量化的重要性

发布日期:2016-11-24 浏览人数:

着眼于可持续发展,节能、环保成为世界汽车工业界亟待解决的两大问题。汽车每减重10% ,油耗可降低6% ~8% ,排放降低4% ,因此减轻汽车质量是节能和环保的最基本途径之一。车身质量占汽车总质量的40% 左右,车身的轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用。铝是一种具备多种优良性能的轻质材料,因而成为汽车轻量化的首选材料。
 
      在未来的20-30年内,中国将步入中等发达国家行列,铝材在工业发展中具有很大的应用空间。目前,国内124个工业部门中,有113个部门涉及铝制品,占总数的91%。国家发展和改革委员会、国家财政部和其他九部委联合发表关于加快铝工业结构调整指导意见,指出铝工业结构调整的主要目标在于提升高附加值加工产品的比例,使工业型材与建筑型材的比例达到7:3。
 
      交通业是使用铝材最多的产业,占铝总产量的25%。而关于铝材的一些数据,相信大家也比较有兴趣想了解。
 
△中国是世界最大的铝材生产国,其后分别是俄罗斯、加拿大、美国和阿联酋。
 
△铝材可以循环利用,循环铝材只需要使用新铝铸锭所需能量的5%,同时减少92%的温室气体排放。
 
△4吨铝土可生产出1吨铝材,足够制造60000个软饮料铝罐。
 
△地球表面8%的重量来自铝,比铁的蕴藏量更高。
 
△美国每年使用900亿个铝罐,其中620亿个被回收,节约下的能源相当于1900万桶原油,足够170万汽车一年的用油量。
 
在汽车制造中使用铝合金,最常见的是悬架和发动机缸体采用铝合金,目的都是降低关键部件的重量。
 
正是出于这个出发点的考量,全铝车身也应运而生。
 
❶第一个全铝车身出自奥迪还是本田?
 
相信大家都听说奥迪A8采用全铝车身框架结构(ASF),有人真尝试过拿磁铁去吸A8的车身,发现并不能相吸,从而认识到全铝车身的神奇。
 
早在上世纪80年代,奥迪80和奥迪100车型上已采用铝车门,然后不断扩大应用范围;
 
1992年,与美国制铝商Alcoa合作开发推出A8上的ASF铝钢架;
 
1994年奥迪投资800万欧元建立铝材中心,现在被称为“奥迪铝材及轻量设计中心”;
 
2002年,推出刚性提高60%的第二代ASF。
 
但就在奥迪ASF推出前的1989年,本田跑车NSX就使用了全铝制车身钢架。因此,本田和奥迪至今仍然在争论到底谁是第一个使用铝钢架的汽车品牌。
 
❷铝在汽车制造中的利弊
 
时至今日,铝虽然已成为汽车制造中不可忽视的材质,但像奥迪A8那样采用全铝车身架构的车型依然不多。
 
正如上文所言,铝合金在重量上相比钢材有绝对的优势。
 
曾有专家计算:
 
如果将一辆汽车上的钢铁全部更换为铝,可为整车减重20%以上。以使用第一代ASF架构的奥迪A8为例,全铝车身为其减重约200kg,占据整车重量约10%,因此每百公里能减少近1L的油耗。
 
全铝车身带来的益处还不止于此,由于车身的轻量化,车辆的性能表现将得到进一步增强,制动性能也会有相应提升。此外,铝的“吸能”表现也更为出色,在出现碰撞时,它会比钢制车身具有更明显的弹性优势,从而更好地吸收冲击力,减少碰撞产生的当量,保护车内人员的安全。
 
虽然全铝车身的优势随便一数已有这么多,但铝材价格的相对高昂成为了制约“铝取代钢”的前进步伐。
 
另外,铝变形后修复难度相比钢更大,铝材的熔点也较低,这便制约了全铝车身的推广,特别是后者,让车身制造工艺不得不使用自铆接、胶粘或激光焊接。
 
❸哪些车型也采用全铝车身?
 
这里说的是“全铝车身”,虽然并不一定是100%铝合金车身,但相比那些只在车首或部分零部件采用铝合金的车型而言,车身架构均为铝合金材质。
 
△这款新车被捷豹称为“最纯正的全铝车身结构”
 
△与捷豹同宗的路虎,自然也是全铝车身的受益者之一
 
△在去年的底特律车展上,2015款的福特F150大放异彩
 
△林肯也计划在领航员车型上推行全铝车身
 
❹丰田有望普及全铝车身
 
虽然铝材成本比钢材高昂,但并不代表全铝车身只能出现在高端品牌车型之上,而有望打破此约定俗成的正是丰田汽车。
 
去年中,美国媒体就报道了丰田通商将联合日本第三大钢企-神户制钢生产用于车身及热交换器的铝板材料,并向欧美以及日本等多家车企提供服务。鉴于丰田通商与丰田汽车属同一集团,因此,丰田汽车将有望率先应用该铝板材料,并在旗下车型普及。
 
未来,丰田汽车旗下车型采用全铝车身后,不仅将大幅度减轻车身重量,油耗也将相应降低。
 
中华国威 陈卓 - 壮美山河
 
 
△ 但是,我国的铝车身设计制造技术与欧、美、日等国家存在着很大的差距
 
近年国内车企纷纷开发铝合金车身,但是关键装备主要依赖进口,制造技术落后,亟待提升。
 
△ 只有突破国际技术壁垒,参与国际竞争的需要,才可立于不败之地。
 
中国汽车工业要在国际竞争中占有一席之地,必须自主创新,集中力量开展铝合金车身制造关键技术与装备研究,突破以全铝车身为代表的一系列汽车先进技术壁垒,这对提高我国汽车工业的国际竞争力具有举足轻重的作用。

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