铝合金车体 运用与发展APPLICATION AND TENDENCY OF ALUMINUM ALLOY CAR BODIES 车辆102 赵文舒 引言 随着材料技术的研究，城市交通以高速发展，车体的材料与制造将面临越来越多的课题与革新。减轻车体自重，减少环境污染，节约现有能源的必然趋势使得铝合金材料逐渐进入轨道交通的视野。铝合金车体具有重量轻、耐腐蚀、外观平整度好和易于制造复杂美观曲面车体的优点, 从而受到世界各城市交通公司和铁道运输部门的欢迎,世界各国逐渐停止制造碳钢车体,转向制造不锈钢和铝合金车体。于是，在铝合金车体制造技术上，人们又要开启新的革命。 APPLICATION AND TENDENCY OF ALUMINUM ALLOY CAR BODIES The paper illustrates the feature and tendency of aluminum alloy car bodies, and summarizes the key of manufacturing aluminum alloy car bodies, which confirms the status quo and trend of manufacture technique about aluminum alloy car bodies by means of analyzing the materials and products of car bodies. 铝合金材料 铝合金在汽车工业的应用 铝合金在城市轨道的应用 铝合金在高速铁路运输的优点 铝合金材料的主要障碍 铝合金在车体发展上的展望 铝合金材料 铝的密度小，仅为2.7（属轻金属），约为钢的1/3。由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜，所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造各种复杂外形的零件。铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金，铝合金相对于纯铝可以提高强度和硬度，除固溶强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有些铝合金的抗拉强度可超过600MPa，与低碳钢相比，比强度则胜过某些合金钢。 铝合金材料的主要化学成分 铝合金材料的机械性能 常见铝合金材料 为了减轻铁道车辆的重量,降低系统能耗,车辆内 装饰材料开始采用铝合金。首先以板材形式用于内墙板、门板等,以铸件形式用于托架等配件。此外,压条、窗眶等使用挤压型材,特别是为了提高强度,开发了添加Mg、Zn、Mn的三元合金 铝合金成本低 易加工 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。 铝合金在汽车工业中的应用 汽车用铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占80%以上，其中又分为重力铸造件，低压铸造件和其它特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。世界各国工业用铝合金材料的品种构成虽然有一定的差异，但大体是相同的。其品种构成：铸件占80%左右，锻件占1%～3%，其余为加工材。美国汽车工业中变形铝合金占较大比例，达36%。? 铸造铝合金的应用 发动机用铝合金 汽车发动机用铝合金制造轻量化最为明显，一般可减重30%以上，另外，发动机的气缸体和缸盖均要求材料的导热性能好、抗腐蚀能力强，而铝合金在这些方面具有非常突出的优势，因此各汽车制造厂纷纷进行发动机铝材化的研制和开发。目前国外很多汽车公司均已采用了全铝制的发动机气缸体和气缸盖。如美国通用汽车公司已采用了全铝气缸套；法国汽车公司铝气缸套已达100%，铝气缸体达45%；日本日产公司VQ和丰田公司的凌志IMZ-FEV6均采用了铸铝发动机油底壳；克莱斯勒公司新V6发动机气缸体和缸盖都使用了铝合金材料。 轮毂用铝合金 铝轮毂因为质轻、散热性好，并具有良好的外观，而逐渐取代了钢轮毂 变形铝合金的应用? 变形铝合金在汽车上主要用于制造车门、行李箱等车身面板、保险杠、发动机罩、车轮的轮辐、轮毂罩、轮外饰罩、制动器总成的保护罩、消声罩、防抱死制动系统、热交换器、车身构架、座位、车箱底板等结构件以及仪表板等装饰件。 车身板件用铝合金 铝合金在城市轨道的应用 车体材料的选择不但影响车体的强度和刚度，直接关系车辆运行的安全性和乘客的舒适性，而且关系到车辆的载客能力和能耗大小，也关系到车辆检修工作量和使用寿命，并影响车辆采购费和运营维修费的高低。因此，选择地铁车辆车体材料时，不但要考虑车辆采购价格，还要考虑车辆长期运行时的运营和维修费用。 目前，城市地铁车辆车体材料有普通钢、不锈钢和铝合金3种材料。 铝合金的比重只相当于普通钢的l／3，弹性模量也只有钢的l／3，在保证车体同等强度下，车体自重最大可减轻50%；而且铝合金的耐腐蚀性好，可以延长车辆的使用寿命。 图1 北京13号线耐候刚车体 图2 武汉铝合金B型城轨车 图3 天津滨海快线不锈钢城轨车 铝合金在高速铁路运输的优点 轻量化，节能降耗，有利环保。 具有优良的耐火与耐电弧性。 耐腐蚀性。 便于加工、制造、维修。 价格适中。 铝合金材料的主要障碍 初期国内的铝合金车体,只是模仿国外的结构和工艺,但在具体的生产过程中,工程技术人员逐渐意识到铝合金车体制造是一个综合的复杂技术,单纯追求设计技术和工艺技术都不能获得很好的效果。 铝材应用在高速铁路上会碰到许多技术上的难题，加工难度比钢材大很多。 车身大部分的工件都是用焊接组装，而铝的焊接要比钢材难度大得多。 对于大型的强度和质量要求较高的铝合金部件之间的连接，应用的铝合金汽车板对质量要求比较高，外观要求表面光滑。