鋁合金在汽車輕量化中的應用前景

  交通運輸的溫室氣體排放僅次于電氣行業。從2006年到2013年,全球汽車保有量平均以4%的速度增長,而中國私人汽車擁有量增長速度更高達20%以上,汽車保有量的快速增長加大了環境壓力。研究表明,約75%的油耗與整車質量有關,為降低油耗及排放,汽車輕量化勢在必行。汽車輕量化不僅僅是指汽車質量的下降,而是在保證汽車整體質量和性能不受影響的前提下,采用現代設計方法對汽車產品進行優化設計,或使用新材料最大限度地減輕各零部件的質量,努力謀求高輸出功率、低噪聲、低振動和良好的操縱性、高可靠性等,從而達到降低燃油消耗、減少污染排放的目的。據研究,若汽車整車質量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;若滾動阻力減少10%,燃油效率可提高3%;若車橋、變速器等機構的傳動效率提高10%,燃油效率可提高7%。從絕對量來說,汽車質量每降低100kg,每百公里可節約0.6L燃油。

  鋁合金在汽車輕量化中占有重要地位。大量使用鋁合金的汽車,平均每輛汽車可降低質量300kg(從1400kg降低到1100kg),壽命期內排放量可降低20%。此外,輕量化還將在一定程度上提高車輛操控穩定性和碰撞安全性。目前鋁合金已成為汽車制造中用量僅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減輕車重所減少的油耗來幫助消費者節約用車成本。在整車中,質量最大的組件為動力系統、底盤系統以及車身,這3大系統的總質量達到整車質量的83%,其中車身質量占比為28%。據預測,汽車材料鋁化率達到60%在經濟上是可取的。近年來,發達國家汽車用鋁大幅提高,全球汽車平均用鋁量1978年僅50kg/輛,2008年上升到107kg/輛,增長了1.14倍;估計10年后可以提高到300kg/輛,在發達國家更是可以提高到320kg/輛。近年來奧迪、捷豹路虎、福特等都使用了全鋁式的車身結構,鋁合金已經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別,應用在車身、車架、制動盤、發動機氣缸體、氣缸蓋、活塞、進氣歧管、搖臂、發動機懸置支架、空壓機連桿、傳動器殼體、離合器殼體、車輪、制動器零件、把手及罩蓋殼體類等地方。

  目前,國內汽車制造業的汽車用鋁與發達國家存在著一定差距,但隨著汽車制造業的競爭日趨國際化和節能減排的需求,汽車用鋁量的增加已是必然趨勢。據預測,10年后我國的汽車用鋁將由當前的平均每輛車92kg提高到220kg。按照目前我國汽車工業的發展態勢預計,近年我國汽車工業用鋁板帶需求有望達到55萬噸~60萬噸。急速增長的汽車鋁板市場為我國鋁加工企業創造了絕好的機會。預計2020年我國汽車(小轎車、卡車、商務車等)產量將達到2500萬輛,鋁型材需求量可達75萬噸左右。