鋁合金在汽車(chē)輕量化中的應(yīng)用前景

  交通運(yùn)輸?shù)臏厥覛怏w排放僅次于電氣行業(yè)。從2006年到2013年,全球汽車(chē)保有量平均以4%的速度增長(zhǎng),而中國(guó)私人汽車(chē)擁有量增長(zhǎng)速度更高達(dá)20%以上,汽車(chē)保有量的快速增長(zhǎng)加大了環(huán)境壓力。研究表明,約75%的油耗與整車(chē)質(zhì)量有關(guān),為降低油耗及排放,汽車(chē)輕量化勢(shì)在必行。汽車(chē)輕量化不僅僅是指汽車(chē)質(zhì)量的下降,而是在保證汽車(chē)整體質(zhì)量和性能不受影響的前提下,采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),或使用新材料最大限度地減輕各零部件的質(zhì)量,努力謀求高輸出功率、低噪聲、低振動(dòng)和良好的操縱性、高可靠性等,從而達(dá)到降低燃油消耗、減少污染排放的目的。據(jù)研究,若汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;若滾動(dòng)阻力減少10%,燃油效率可提高3%;若車(chē)橋、變速器等機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率提高10%,燃油效率可提高7%。從絕對(duì)量來(lái)說(shuō),汽車(chē)質(zhì)量每降低100kg,每百公里可節(jié)約0.6L燃油。

  鋁合金在汽車(chē)輕量化中占有重要地位。大量使用鋁合金的汽車(chē),平均每輛汽車(chē)可降低質(zhì)量300kg(從1400kg降低到1100kg),壽命期內(nèi)排放量可降低20%。此外,輕量化還將在一定程度上提高車(chē)輛操控穩(wěn)定性和碰撞安全性。目前鋁合金已成為汽車(chē)制造中用量?jī)H次于鋼材和鑄鐵的材料。雖然鋁代鋼的成本目前仍然略高,但是鋁代鋼仍可以通過(guò)減輕車(chē)重所減少的油耗來(lái)幫助消費(fèi)者節(jié)約用車(chē)成本。在整車(chē)中,質(zhì)量最大的組件為動(dòng)力系統(tǒng)、底盤(pán)系統(tǒng)以及車(chē)身,這3大系統(tǒng)的總質(zhì)量達(dá)到整車(chē)質(zhì)量的83%,其中車(chē)身質(zhì)量占比為28%。據(jù)預(yù)測(cè),汽車(chē)材料鋁化率達(dá)到60%在經(jīng)濟(jì)上是可取的。近年來(lái),發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)用鋁大幅提高,全球汽車(chē)平均用鋁量1978年僅50kg/輛,2008年上升到107kg/輛,增長(zhǎng)了1.14倍;估計(jì)10年后可以提高到300kg/輛,在發(fā)達(dá)國(guó)家更是可以提高到320kg/輛。近年來(lái)奧迪、捷豹路虎、福特等都使用了全鋁式的車(chē)身結(jié)構(gòu),鋁合金已經(jīng)成為了一種比較理想的輕量化材料。另外,鋁合金還可以按照添加合金的不同和比例的不同以及制造工藝的區(qū)別,應(yīng)用在車(chē)身、車(chē)架、制動(dòng)盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、活塞、進(jìn)氣歧管、搖臂、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置支架、空壓機(jī)連桿、傳動(dòng)器殼體、離合器殼體、車(chē)輪、制動(dòng)器零件、把手及罩蓋殼體類(lèi)等地方。

  目前,國(guó)內(nèi)汽車(chē)制造業(yè)的汽車(chē)用鋁與發(fā)達(dá)國(guó)家存在著一定差距,但隨著汽車(chē)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨國(guó)際化和節(jié)能減排的需求,汽車(chē)用鋁量的增加已是必然趨勢(shì)。據(jù)預(yù)測(cè),10年后我國(guó)的汽車(chē)用鋁將由當(dāng)前的平均每輛車(chē)92kg提高到220kg。按照目前我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)預(yù)計(jì),近年我國(guó)汽車(chē)工業(yè)用鋁板帶需求有望達(dá)到55萬(wàn)噸~60萬(wàn)噸。急速增長(zhǎng)的汽車(chē)鋁板市場(chǎng)為我國(guó)鋁加工企業(yè)創(chuàng)造了絕好的機(jī)會(huì)。預(yù)計(jì)2020年我國(guó)汽車(chē)(小轎車(chē)、卡車(chē)、商務(wù)車(chē)等)產(chǎn)量將達(dá)到2500萬(wàn)輛,鋁型材需求量可達(dá)75萬(wàn)噸左右。